电子设计自动化
电路中的电子设计自动化与EDA工具
电路中的电子设计自动化与EDA工具电子设计自动化（Electronic Design Automation，简称EDA）是指通过计算机辅助设计（Computer-Aided Design，简称CAD）软件和工具来辅助电子电路的设计、验证和布局过程。
EDA工具是实现电子设计自动化的软件工具，包括原理图编辑器、仿真器、布局工具、自动布线工具等。
本文将介绍电路中的电子设计自动化以及EDA工具的应用。
一、电子设计自动化的定义和意义电子设计自动化是利用计算机技术辅助进行电路设计和验证的过程。
它可以提高设计效率、减少设计周期、降低设计成本。
通过EDA工具，设计工程师可以更快速、精确地完成电路设计，并且可以对设计进行仿真和优化，减少设计缺陷和错误。
二、EDA工具的分类1. 原理图编辑器：原理图编辑器是设计师用来绘制电路原理图的工具。
设计师可以通过添加元件、连接引脚等方式来构建电路的原理图。
常见的原理图编辑器有Protel、Altium Designer等。
2. 仿真器：仿真器用于验证电路的功能和性能。
它可以通过输入测试用例，模拟电路的运行情况，并输出电路的响应波形和状态。
常见的仿真器有SPICE仿真器、Modelsim等。
3. 布局工具：布局工具用于设计电路的物理布局。
它可以根据设计需求，自动布置元器件的位置和相互连接的规则。
常见的布局工具有Cadence、Mentor Graphics等。
4. 自动布线工具：自动布线工具用于确定电路中线路的路径和宽度。
它可以提高线路的布线效率，减少布线的时延和功耗。
常见的自动布线工具有Tango、Synopsys等。
5. 物理验证工具：物理验证工具用于验证电路的物理布局和电气规则是否符合设计需求。
它可以检测设计中的电气违规、冲突和短路等问题。
常见的物理验证工具有Calibre、DRC等。
三、EDA工具在电路设计中的应用1. 设计流程优化：EDA工具可以帮助设计师优化电路设计流程，提高设计效率。
电路中的电子设计自动化EDA
电路中的电子设计自动化EDA 电子设计自动化(EDA)是指使用计算机辅助设计(CAD)工具进行电子电路设计的过程。
它使得设计工程师能够更加高效地设计、验证和优化电子电路。
本文将介绍电子设计自动化的基本概念、流程和应用。
1. 什么是电子设计自动化EDA电子设计自动化EDA是一种利用计算机软件和硬件工具来辅助电子电路设计的技术。
它包括了电路仿真、逻辑综合、物理布局和布线等各个环节，以及设计验证和优化过程。
通过EDA，设计工程师能够更加高效和精确地完成电子电路的设计任务。
2. 电子设计自动化EDA的流程a. 电路设计与规划：在这个阶段，设计工程师需要根据设计需求和功能要求，进行电路的初步设计与规划。
这包括确定电路的功能模块、数字与模拟电路的划分等。
b. 电路仿真与验证：在这个阶段，设计工程师通过使用EDA工具进行电路仿真与验证，以验证电路设计的正确性和性能。
通过仿真，可以发现并修复设计中的错误和缺陷。
c. 逻辑综合与优化：在这个阶段，设计工程师将电路的逻辑设计转换为门级电路的表示，通过逻辑综合工具对电路进行综合和优化，以提高电路的性能和功耗。
d. 物理布局与布线：在这个阶段，设计工程师将电路的逻辑结构映射到物理布局，并进行电路的布线。
这个过程需要考虑电路的布局和布线规则，以及电路的时序和信号完整性。
e. 电路验证与后仿真：在这个阶段，设计工程师需要进行电路的验证和后仿真，以确保电路的正确性和性能。
通过验证和后仿真，可以验证电路设计的正确性，并对电路进行性能评估和优化。
3. 电子设计自动化EDA的应用a. 集成电路设计：EDA在集成电路设计领域广泛应用，能够帮助设计工程师进行电路功能设计、优化和验证等工作。
通过EDA工具，设计工程师能够更加高效地完成复杂的集成电路设计任务。
b. FPGA设计：EDA在FPGA设计中也有重要应用。
通过EDA工具，设计工程师能够对FPGA进行逻辑综合、布局和布线等工作，以实现特定功能的FPGA电路设计。
EDA概述
第一章EDA概述1.1EDA技术的涵义一、EDA技术的涵义EDA（Electronic Design Automation）即电子设计自动化是指利用计算机完成电子系统的设计。
二、 EDA技术的分类EDA技术分：广义的EDA技术和狭义的EDA技术广义的EDA技术是指以计算机和微电子技术为先导，汇集了计算机图形学、数据库管理、图论和拓扑逻辑、编译原理、微电子工艺与结构学和计算数学等多种计算机应用学科最新成果的先进技术。
狭义的EDA技术是指以大规模可编程逻辑器件为载体，以硬件描述语言HDL为系统逻辑的主要表达方式，借助功能强大的计算机，在EDA 工具软件平台上，对用HDL描述完成的设计文件，自动完成用软件方式设计的电子系统到硬件系统的逻辑编译、逻辑简化、逻辑分割、逻辑综合及优化、逻辑布局布线、逻辑仿真，直至对特定目标芯片的适配编译、逻辑映射、编程下载等工作，最终形成集成电子系统或专用集成芯片ASIC（Application Specific Integrated Circuits）的一门新技术。
本书中提到的EDA技术指的是狭义的EDA技术。
1.2EDA技术的发展历史EDA技术的发展，大致经历了三个发展阶段：1.计算机辅助设计CAD 2.计算机辅助工程设计CAE 3.电子设计自动化EDA1.3 EDA技术的基本特征EDA技术的基本特征主要包括：1.EDA技术采用自顶向下的设计方法2.EDA技术的设计语言是硬件描述语言3.EDA技术具有逻辑综合和优化的功能4.EDA技术采用开放性和标准化的软件框架1.4 EDA的主要内容EDA技术主要这几方面的内容： 1．可编程逻辑器件2．硬件描述语言3．软件开发工具1.可编程逻辑器件可编程逻辑器件是一种由用户编程以实现某种逻辑功能的新型件。
可编程逻辑器件也称为可编程ASIC，它是EDA技术的物质基础。
2.硬件描述语言HDL语言是EDA技术的重要组成部分，它是一种用于描述硬件电子系统的计算机语言，它用软件编程的方式来描述电子系统的逻辑功能、电路结构和连接形式。
eda是什么
电子设计自动化（英语：Electronic design automation，缩写：EDA）是指利用计算机辅助设计（CAD）软件，来完成超大规模集成电路（VLSI）芯片的功能设计、综合、验证、物理设计（包括布局、布线、版图、设计规则检查等）等流程的设计方式。
在电子设计自动化出现之前，设计人员必须手工完成集成电路的设计、布线等工作，这是因为当时所谓集成电路的复杂程度远不及现在。
工业界开始使用几何学方法来制造用于电路光绘的胶带。
到了1970年代中期，开发人应尝试将整个设计过程自动化，而不仅仅满足于自动完成掩膜草图。
第一个电路布局、布线工具研发成功。
设计自动化研讨会在这一时期被创立，旨在促进电子设计自动化的发展。
电子设计自动化发展的下一个重要阶段以卡弗尔·米德和琳·康维于1980年发表的论文《超大规模集成电路系统导论》为标志。
这一篇具有重大意义的论文提出了通过编程语言来进行芯片设计的新思想。
如果这一想法得到实现，芯片设计的复杂程度可以得到显著提升。
这主要得益于用来进行集成电路逻辑仿真、功能验证的工具的性能得到相当的改善。
随着计算机仿真技术的发展，设计项目可以在构建实际硬件电路之前进行仿真，芯片布局、布线对人工设计的要求降低，而且软件错误率不断降低。
直至今日，尽管所用的语言和工具仍然不断在发展，但是通过编程语言来设计、验证电路预期行为，利用工具软件综合得到低抽象级（或称“后端”）物理设计的这种途径，仍然是数字集成电路设计的基础。
从1981年开始，电子设计自动化逐渐开始商业化。
1984年的设计自动化会议上还举办了第一个以电子设计自动化为主题的销售展览。
Gateway设计自动化在1986年推出了一种硬件描述语言Verilog，这种语言在现在是最流行的高级抽象设计语言。
1987年，在美国国防部的资助下，另一种硬件描述语言VHDL被创造出来。
现代的电子设计自动化设计工具可以识别、读取不同类型的硬件描述。
电子设计自动化EDA绪论
电子设计自动化（EDA）绪论引言电子设计自动化（Electronic Design Automation，EDA）是利用计算机辅助设计（Computer-ded Design，CAD）技术来辅助电子系统的设计和开发的一门学科。
随着电子技术的发展和电子产品的普及，EDA在现代电子工程中扮演着重要的角色。
本文将介绍电子设计自动化的发展历程、应用领域以及未来趋势。
发展历程EDA的起源可以追溯到20世纪50年代末的数学计算和电子计算机出现之前。
当时，电子设计工程师需要手工布线、调整参数并进行实验验证。
正是因为这种繁琐的工作方式，才催生了EDA这一概念的提出和应用的需求。
随着计算机技术的发展，EDA得到了广泛的应用，大大提高了电子设计的效率和准确性。
应用领域EDA在电子工程的各个领域都有着广泛的应用。
以下是一些主要的应用领域：1.集成电路设计：EDA在集成电路设计中发挥着核心作用。
它可以实现逻辑设计、物理设计、电路模拟、验证等功能。
EDA工具可以帮助工程师完成复杂的电路设计、优化电路性能并减少设计周期。
2.PCB设计：EDA在PCB（Printed CircuitBoard）设计中也有重要应用。
通过使用EDA工具，工程师可以根据电路原理图自动生成PCB布局，协助进行电气和机械检查，提高PCB设计的效率和可靠性。
3.系统级设计：EDA在系统级设计中起到了重要的支持作用。
它可以协助工程师进行系统级建模、分析和优化，保证系统的正确性和可靠性。
4.验证和仿真：EDA工具可以进行电路的验证和仿真，帮助工程师在硬件设计之前发现可能存在的错误，提高设计的质量和稳定性。
5.封装和测试：EDA在封装设计和测试过程中提供了许多有用的工具和方法。
这些工具可以帮助工程师进行封装选择、封装布局以及封装测试，提高封装的成功率和可用性。
未来趋势随着信息技术的不断发展，EDA也在不断演进和改进。
以下是一些EDA未来的发展趋势：1.机器学习的应用：随着机器学习技术的迅速发展，EDA也可以应用机器学习来优化设计过程和结果。
电子设计自动化十大品牌简介
成长与成熟
未来趋势
品牌价值
EDA品牌的价值主要体现在其提供的高效设计工具、精确仿真和验证技术以及全方位的服务支持等方面。这些价值使得EDA品牌成为电子设计师不可或缺的合作伙伴，能够帮助设计师提高设计效率、降低成本并加速产品上市时间。
品牌意义
EDA品牌在电子设计领域具有重要的意义。它们通过不断创新和优化产品，推动了电子设计技术的发展和进步。同时，EDA品牌还为电子设计师提供了全方位的服务支持，帮助设计师更好地应用其产品，提高了整个行业的设计水平和竞争力。
进入21世纪，随着电子设计复杂性的进一步增加，EDA品牌开始提供更加全面和高级的解决方案。这些解决方案涵盖了从概念验证到物理验证的整个设计流程，并支持各种设计标准和工艺制程。同时，一些大型半导体公司和独立软件公司开始进入EDA市场，推动了行业的进一步发展。
随着人工智能、云计算和大数据等技术的快速发展，EDA品牌正面临着新的机遇和挑战。未来的EDA品牌将更加注重智能化、自动化和协同设计，以适应不断变化的市场需求和技术趋势。
详细描述
例如，如果需要进行大规模的集成电路设计，可能需要选择性能更高的品牌；如果需要进行简单的电路板设计，则可以选择更加易用的品牌。在选择时，需要对自己的设计需求有清晰的认识，并针对性地去寻找符合这些需求的产品。
预算是选择电子设计自动化品牌时必须要考虑的因素之一。不同品牌和产品的价格差异很大，因此需要根据自己的预算来选择合适的产品。
品牌介绍
03
总结词
全球领先电子设计自动化（EDA）软件供应商
详细描述
Cadence是全球最大的EDA软件供应商之一，提供完整的EDA解决方案，包括原理图设计、电路仿真、版图设计、物理验证等。
总结词
电路与电子技术-电子设计自动化(eda)简介
HDL描述可以被EDA工具转换成可执行的硬件配置，从而在FPGA或ASIC上实现。
逻辑合成
01
逻辑合成是将HDL描述转换为门级网表的自动化过程
。
02
逻辑合成工具使用优化算法和库技术，将HDL代码转
换为低层次的逻辑门级描述，以便于物理实现。
成熟阶段
20世纪80年代以后，随着计算机技 术的飞速发展，EDA技术逐渐成熟， 出现了许多功能强大的EDA软件， 广泛应用于电子设计领域。
EDA技术的应用领域
集成电路设计
EDA技术广泛应用于集成电路 设计领域，包括逻辑设计、物 理设计、布线设计和可靠性分
析等环节。
电路板设计
EDA技术可以帮助设计师完成 电路板的设计、布局、布线和 仿真等任务，提高设计效率和 产品质量。
大数据分析
通过大数据技术，对电路设计过 程中的数据进行分析，挖掘设计 规律和优化方向，提高设计效率 和质量。
实时计算与仿真
利用云计算的强大计算能力，实 现电路设计的实时仿真和计算， 提高设计的实时性和准确性。
5G通信技术在EDA中的应用
远程协同设计
利用5G高速网络，实现 远程协同设计，让团队 成员在全球范围内进行 实时沟通和协作。
特点
EDA技术具有自动化、智能化、高精度和高效率等特点，能够大大提高电路和 电子系统的设计和生产效率，降低成本，缩短研发周期。
EDA技术的发展历程
初级阶段
20世纪60年代，人们开始使用计 算机辅助设计（CAD）软件进行 简单的电路原理图绘制和布局。
发展阶段
20世纪70年代，随着集成电路的 出现，EDA技术逐渐发展，出现了 电路仿真和版图自动布局布线等工 具。
电子设计自动化技术
仿真 适配
下载
3
典型的EDA工具应包括：编译器、仿真器、综 合器、适配器和下载器。
综合器的功能就是将设计者在EDA平台上完成
的某系统的设计文件转换成该系统的门级电路描述 （硬件电路）。综合器是软件描述和硬件实现的一 座桥梁。
适配器的功能是将综合器产生的网表文件安排
在指定的器件中，产生最终的下载文件。 一般在可编程逻辑器件的应用中，综合器由软件厂商（第三 方）提供，而适配器则需要由器件供应商自己提供。
6
1.1.2 EDA技术的基本特征
1. “自顶向下”设计方法：根据系统功能将整个系统划分为 若干功能模块，而后对功能模块进行逻辑设计。 2.用硬件描述语言来描述数字电路与系统 ：在系统级、算 法级、RTL（又称数据流级）和门级各个层次上进行描述。
3.综合及优化 ：把较高层次的描述转换到较低层次描述的 过程，从行为级到RTL级，从RTL级到门级。并且可根据综 合结果对设计进行优化。
2
设计文件
EDA软件
综合
process（clk） begin if (clk’event and clk=‘1’) then if (reset) then begin out <= 0; cont <= 0; end elsif (load) then cont <= in; elsif (enable) then begin case cont is when ”000”=>cont <= “001”; when ”001”=>cont <= “010”; when ”010”=>cont <= “011”; when ”011”=>cont <= “100”; when ”100”=>cont <= “000”; when others => cont <= “000”; end case end end end
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第 一 讲 Altium 概 述
1.2.2 安装 Altium Designer
（1）进入AltiumDesigner文件夹，执行 autorun.exe文件，只执行第1个选项， 在显示器上出现如图1-1所示的安装界 面
第 一 讲 概 述
图1-1 软件安装界面
（2）点击“Install Altium Designer”，显示如图1-2所 示的安装向导欢迎窗口。 第 一 讲 Altium 概 述
Altium
第 一 讲 Altium 概 述
二、本课程的教学方法
对于理论知识
以“学生自学，教师辅导”的方式进行教学
对于技能训练
采用“任务驱动”的方式进行教学
第 一 讲 Altium 概 述
三、教学内容
教材内容：教材第1-14章 学时安排：见教学计划
第 一 讲 ：随堂考核+过程考核 Altium 概 述
第 钮，显示如图1-4所示的“User Information”视图。 一 讲 Altium 概 述
图1-4 “User Information”视图
第 一 讲 Altium 概 述
（5）在“User Information”视图中的 “Full Name”编辑框内输入用户名称，在 “Organization”编辑框内输入单位名称， 在使用权限选项中选择使用权限的范围： “Anyone who uses this computer”单选 项，表示这台计算机上的所有用户都能使 用Altium Designer ，“Only for me”单 选项则表示只有在当前安装Altium Designer 的用户帐号下才能使用Altium Designer软件。单击“Next”按钮，显示 如图1-5所示的“Destination Folder”视 图。
2001 年，Protel Technology公司改名为Altium公司，整合 概 了多家EDA软件公司，成为业内的巨无霸。 述 2006 年，Altium 公司推出新品Altium Designer 6.0，经 过Altium Designer 6.3、AltiumDesigner 6.6、Altium Designer 6.7、Altium Designer 6.8、Altium Designer 6.9、Altium Designer Summer 08、Altium Designer Winter 09、 Altium Designer Summer09等版本升级，最新 版本为Altium Designer 15。
Altium Designer Winter 09与之前 Altium Designer 6.X相比，新增的技术 特征如下： 1．即插即用的软件平台搭建器 2．应用控制面板 3．新的交互式布线功能 4．设计发布管理功能 5．方便的供应商数据链接服务 6．实时制造规则检查 7．三维PCB可视引擎性能提高
IC设计 PLD设计 微波设计仿真
1.2 AD概况
1.AD发展历史 Altium Designer是Altium 公司（澳大利亚）继Protel 系 第 列产品（Tango（1988）、Protel for DOS、Protel for 一 讲 Windows 、Protel 98、Protel 99、Protel 99 SE、Protel DXP、Protel DXP 2004）之后推出的高端设计软件。
4.学习方法：实验为主；反复练习；实际生产 5.上课时间安排：12理论 + 20实验 6.考核方法：课程考核 + 实验成绩 + 平时表现
二、学习内容
课程介绍
第 一 2.原理图设计：基础操作、环境设置、层次原理图、总线等 讲 3.PCB：基础操作、设计规则检查(DRC)、输出 概 5.仿真：模拟电路 述 6.设计经验：焊盘、过孔、走线、电源
第 一 讲 Altium 概 述
学习目标： 希望你能——
了解本课程的教学目标 了解本课程的教学方法
了解本课程的教学内容
了解本课程的考评方法
一、教学目标
1、知识方面的要求： 第 要求学生掌握在了解了数字、模拟电路的基础上，熟 一 练掌握电路原理图、PCB板的设计方法，了解相关的 讲 概念、了解电路的仿真功能，熟悉Altium Designer软 件的使用，为今后的工作打下坚实的基础。 2、技能和能力方面的要求： 通过本课程的学习，要求学生能够熟练地掌握Altium 概 Designer 软件的设计环境、原理图设计、层次原理图 述 设计、多通道设计、印制电路板（PCB）设计、三维 PCB 设计、PCB 规则约束及校验、交互式布线、原理 图库、PCB 库、集成库的创建、电路设计与仿真， Protel 99 SE 与Altium Designer的转换等相关技术 内容。学会用该软件解决在电路设计中的各种问题， 多掌握一种技能，为以后的毕业设计、工作打下坚实 的基础。
图1-2 安装向导欢迎窗口
（3）单击安装向导欢迎窗口的“Next”按钮，显示如图 1-3所示的“License Agreement”视图。 第 一 讲 Altium 概 述
图1-3 “License Agreement”视图
（4）选择“License Agreement”视图中的“I accept the license agreement”单选项，同意该协议，单击“Next”按
电子设计自动化
许 参 10-537 xs2015@ 15990184183
课程介绍
第 一 讲 Altium 概 述
一、课程目的、意义、要求和学习方法等 1.目的：学习使用Altium Design(AD)设计原理图和 PCB； 2.意义：从事电子系统硬件设计的一个必备技能；
3.要求：精通
第一章 Altium Designer
第 一 讲 Altium 概 述
软件认识
1.1 Altium Designer 软件特点 1.2 Altium Designer 软件安装 1.3 Altium Designer 软件界面 设置
第 一 讲 Altium 概 述
1.1 Altium Designer Winter 09软件特点
三、参考书
1.《Altium Designer原理图与PCB设计及仿真》
1.EDA软件概况、AD概况
Altium
4.元件库：原理图库、封装库
2.《印制电路板(PCB)设计技术与实践(第2版)》
3.网络资源
第 一 讲 Altium 概 述
第一节 概述
1.EDA软件概况
2.AD概况
1.1 EDA概况
1.2 Altium Designer Winter 09软件安装
第 一 讲 Altium 概 述
1.2.1 硬件环境需求 达到最佳性能的推荐系统配置： •Windows XP SP2专业版或以后的版本。 •英特尔R酷睿™ 2双核/四核2.66 GHz或更快的处理器或 同等速度的处理器。 • 2GB内存。 •10G 硬盘空间（系统安装+用户文件）。 •双显示器，至少1680×1050（宽屏）或1600×1200 （4:3）分辨率。 •NVIDIA公司的GeForce R 80003 系列，使用256 MB （或更高）的显卡或同等级别的显卡。 •Internet 连接，以接收更新和在线技术支持。要使用 包括三维可视化技术在内的加速图像引擎，显卡必须支 持DirectX 9.0c 和Shader model 3，因此建议系统配 置独立显卡。
系统最低配置：
第 一 讲 Altium 概 述
Windows XP SP2 Professional1。 英特尔R 奔腾™ 1.8 GHz 处理器或同等处 理器。 512MB内存。 3.5 GB 硬盘空间（系统安装+ 用户文件）。 主显示器的屏幕分辨率至少是1280×1024 （强烈推荐）；次显示器的屏幕分辨率不 得低于1024×768。 独立的显卡或者同等显卡。 USB2.0端口。
印刷电路板 (printed circuit board PCB)
第 一 讲 Altium 概 述
第二节 原理图设计
1.基本操作
2.原理图环境参数设置
3.层次化原理图 4.其他操作：总线、
2.1 基本操作
第 一 讲 Altium 概 述 1. 软件安装
2. 原理图设计过程 3. 操作
1）新建Project和Sch文件
四、本课程的考评方法
从三个方面考核：知识、技能、态度。
知识：课堂提问 技能：本堂课的内容、作业 平时成绩+学习态度（基础分为30分）：出勤情况、 课堂活动的参与、课堂纪律等
本课程希望全班同学都学会，不要有人补考。
第 一 讲 Altium 概 述
五、学习方法建议
新课部分应自学（课前学习），培训自 学能力 课堂上进行技能实训
1.EDA概念
第 一 EDA(Electronic Design Automation，电子设计自动 讲 化)技术是指以计算机为工作平台，融合了应用电子技术、 计算机技术、信息处理及智能化技术的最新成果，进行电 子产品的自动设计。 概 2. EDA软件分类 述 根据应用功能， Altium
电路设计和仿真 PCB设计 SPICE、multiSIM、MATLAB Protel、DXP、AD、OrCAD、 PowerPCB、Allegro、Mentor、 Zuken Cadence、Mentor Graphics、 Synopsys MAX Plus II/Quartus II 、ISE、 ADS、HFSS、ANSYS
AltiumDesigner的发展
第 一 讲 Altium 概 述
Altium Designer是Altium 公司（澳大利亚）继Protel 系列产品（Tango（1988）、Protel for DOS、Protel forWindows 、Protel 98、Protel 99、Protel 99 SE、 Protel DXP、Protel DXP 2004）之后推出的高端设计 软件。 2001 年，Protel Technology公司改名为Altium公司， 整合了多家EDA软件公司，成为业内的巨无霸。 2006 年，Altium 公司推出新品Altium Designer 6.0， 经过Altium Designer 6.3、AltiumDesigner 6.6、 Altium Designer 6.7、Altium Designer 6.8、Altium Designer 6.9、Altium DesignerSummer 08、Altium Designer Winter 09、 Altium Designer Summer09等 版本升级，体现了Altium 公司全新的产品开发理念， 更加贴近电子设计师的应用需求，更加符合未来电子设 计发展趋势要求。 该软件的使用是自学，由于比较时间仓促，水平有限， 书中的错误和不妥之处在所难免，敬请同学提出宝贵的 意见并批评指正，以让教材更加完善。