EDA技术实用教程
EDA 技术实用教程 第1章 概述
1.1 EDA技术及其发展 技术及其发展
EDA (Electronic Design Automation) 利用EDA技术进行电子系统的设计，具有以下几个特点： ① 用软件的方式设计硬件；② 用软件方式设计的系统到硬件 系统的转换是由有关的开发软件自动完成的；③ 设计过程中可 用有关软件进行各种仿真；④ 系统可现场编程，在线升级；⑤ 整个系统可集成在一个芯片上，体积小、功耗低、可靠性高。 因此，EDA技术是现代电子设计的发展趋势。
图1-1 EDA技术实现目标 技术实现目标
ASIC:
Application-Specific Integrated Circuits
ASIC的含义：指应特定用户要求或特定 的含义： 的含义 应用需要而设计制造的集成电路。 应用需要而设计制造的集成电路。 ASIC的概念早在上个世纪 年代就有人 的概念早在上个世纪60年代就有人 的概念早在上个世纪 提出，但其真正发展是在进入20世纪 世纪80 提出，但其真正发展是在进入 世纪 年代以后 以后。 年代以后
1.2 EDA技术实现目标 技术实现目标
半定制或全定制ASIC 2. 半定制或全定制ASIC 基于EDA技术的半定制或全定制ASIC，根据它们的实 现工艺，可统称为掩模ASIC 。可编程ASIC 与掩模ASIC相 ASIC ASIC ASIC 比，不同之处就在于它具有面向用户的灵活多样的可编程性。
1.1 EDA技术及其发展 技术及其发展
EDA技术发展的三个阶段 技术发展的三个阶段
20世纪 年代 世纪70年代 世纪
MOS工艺 CAD概念 工艺 概念
20世纪70年代，MOS工艺在集成电路制作方面得到广 泛应用，可编程逻辑技术及器件已经出现。计算机在科研领 域的广泛应用，促使了CAD技术的出现。 CAD即计算机辅 助设计(Computer Assist Design)。在这一阶段，人们开始利 用计算机取代手工劳动，辅助进行集成电路版图设计，PCB 布局布线等工作。
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1.9 常用EDA工具
1.9.3 仿真器与时序分析器
1.9.4 适配器
1.9.5 下载器
1.10 Quartus 概述
1.11 IP 核
软IP
固IP
硬IP
1.12 EDA技术发展趋势管窥
高速图像处理、人工智能、数据中心、云、高速接口、存 储中心的架构方案中越来越多地使用FPGA。
习题
l 1-1 EDA技术与ASIC设计和FPGA开发有什么关系？FPGA在ASIC 设计中有什么用途？
l 1-2 与软件描述语言相比，Verilog HDL有什么特点？ l 1-3 什么是综合？有哪些类型？综合在电子设计自动化中的地位是什
么？ l 1-4 在EDA技术中，自顶向下的设计方法的重要意义是什么？ l 1-5 IP在EDA技术的应用和发展中的意义是什么？ l 1-6 叙述EDA的FPGA设计流程，以及涉及的EDA工具及其在整个流
（1）门阵列ASIC （2）标准单元ASIC （3）全定制芯片
3. 混合ASIC
1.3 硬件描述语言
● VHDL ● Verilog HDL ● System Verilog ● System C
1.4 HDL综合
1.4 HDL综合
1.5 自顶向下的设计技术
1.6 EDA技术的优势
（1）大大降低设计成本，缩短设计周期。 （2）有各类库的支持。 （3）极大地简化了设计文档的管理。 （4）日益强大的逻辑设计仿真测试技术。 （5）设计者拥有完全的自主权，再无受制于人之虞。 （6）良好的可移植与可测试性，为系统开发提供了可靠的保证。 （7）能将所有设计环节纳入统一的自顶向下的设计方案中。 （8）在整个设计流程上充分利用计算机的自动设计能力，在各个设计 层次上利用计算机完成不同内容的仿真模拟，在系统板设计结束后仍可 利用计算机对硬件系统进行完整全面的测试。
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逻辑综合器
FPGA/CPLD 器件和电路系统
FPGA/CPLD 编程下载 图11-1 EDA工程接口流程
时序与功能 门级仿真
11.2 Synplify与MAX+plusII的接口
1. 输入设计
工具栏 按钮面板
菜单
状态栏
图11-2 Synplify Pro启动后界面
标签
Tcl 命令窗
项目浏览窗口
11.2 Synplify与MAX+plusII的接口
（1）启动ModelSim
工具栏
命令窗口
工作区
图11-13 ModelSim的启动界面
2. 建立仿真工程项目
图11-14 ModelSim的 Create Project对话框
（3）编译仿真文件。
图11-16 ModelSim编译时的提示信息
（4）装载仿真模块和仿真库。
图11-17 装载设计模块
11.3 Synplify与ispEXPERT Compiler的接口
（3）读入EDIF文件。
图11-10 选择适配目标器件对话框
11.3
Synplify与ispEXPERT Compiler的接口
（4）选定目标器件。 （5）引脚锁定。
图11-11 芯片引 脚锁定 对话框
11.3 Synplify与ispEXPERT Compiler的接口
（2）建立VITAL库。
图11-24 建立VITAL库
下面将介绍另一种延时信息附加方式的仿真，即附加标准延时文件， （Standard Delay File）SDF2.1文件。仿真操作如下：
（3）编译库文件。
图11-25 ModelSim的Compile HDL Source Files 对话框
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eda技术实用教程Part 1 EDA技术实用教程数据预处理一直是数据科学家中重要的任务之一。
因此，掌握数据预处理技能是必要的，而EDA(探索性数据分析)要比其他技术更为必要。
在这篇文章中，我们将介绍EDA的概念以及如何运用它来处理数据集。
我们还将介绍一些流行的EDA工具，以及如何在Python中使用这些工具。
探索性数据分析EDA是指探索性数据分析，是指分析数据以了解其特性的过程。
它有助于数据科学家洞察数据的基本特征，并为进一步的预测或分类建模做好准备。
EDA可以发现数据集中的异常值、缺失值或异常分布。
EDA工具大部分是可视化工具，能够帮助数据科学家更好地理解数据集。
EDA的主要目标如下：1.理解数据集的基本特征2.识别异常值和缺失值3.确定不同特征之间的关系4.绘制可视化图表，揭示数据分布模式EDA的实践在本节中，我们将介绍如何使用Python实施EDA技术。
安装Python和Jupyter Notebook首先，您应该安装Python和Jupyter Notebook。
这些是数据科学家日常工作所需的。
安装pandas和matplotlib在开始EDA之前，您需要确保安装了pandas和matplotlib这两个库。
它们是Python中的重要数据科学库，可以帮助您方便地读取和可视化数据。
pip install pandaspip install matplotlib读取数据集下面是一个读取数据集的例子。
import pandas as pddata=pd.read_csv("data.csv")数据集可视化在这里，我们将介绍如何使用Python中的matplotlib 库来可视化数据集。
散点图散点图是一个可视化数据关系的好方法。
在Python中，可以使用以下代码为两个变量(x和y)绘制散点图。
import matplotlib.pyplot as pltx=data['x']y=data['y']plt.scatter(x,y)plt.show()我们可以看到，在数据集中，x和y有一个很强的正相关关系。
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综合，适配
3）综合，综合优化是把HDL语言翻译成最基本的与或非门的连接关系 （网表），并根据要求（约束条件）优化所生成的门级逻辑连接，输 出edf和edn等文件，导给CPLD/FPGA厂家的软件进行实现和布局布 线。常用的专业综合优化工具有Synplicity公司的Synplify/Synplify Pro、Amplify等综合工具，Synopsys公司的FPGA Compiler II综合工 具（Synopsys公司将停止发展FPGA Express软件，而转到FPGA Compiler II平台），Exemplar Logic公司出品的LeonardoSpectrum等 综合工具。另外FPGA/CPLD厂商的集成开发环境也带有一些综合工 具，如Altera的Quartus II中的Analysis & Synthesis和Xilinx ISE中的 XST等。 4）布局布线（适配），综合的结果只是通用的门级网表，只是一些门与 或非的逻辑关系，与芯片实际的配置情况还有差距。此时应该使用 FPGA/CPLD厂商提供的实现与布局布线工具，根据所选芯片的型号， 进行芯片内部功能单元的实际连接与映射。这种实现与布局布线工具 一般要选用所选器件的生产商开发的工具，因为只有生产者最了解器 件内部的结构，如在Quartus II下完成布局布线的Fitter和在ISE的集成 环境中完成实现与布局布线的工具是Flow Engine。
常用EDA工具（二）
• 仿真器
– ModelSim（Model Tech)，Verilog-XL(Cadense)，Active HDL， VCS(Synopsys），NC-sim(Cadense) – ispLevel(Lattice)，Quartus II，Maxplus II（Altera），ISE （Xilinx） ：可编程芯片厂家的EDA工具
EDA 技术实用教程 第1章 概述PPT课件
VHDL综合器运行流程
VHDL 程序
工艺库
VHDL
约束
综合器
1、工艺库：对程序描述的功能，实现的电路原 理结构框图可确定图，表但对不同系列的芯片，其 功能模块或工艺库不同，实现的具体结构不同。
VHDL综合器运行流程
VHDL 程序
工艺库
VHDL
约束
综合器
约束条件：目的是获得优化电路。当综合器把VHDL源码翻译 成通用原理图时，将识别各功能模块，每种功能模块(如加 法)的实现方案有多种，有图的表 面积小，速度慢；有的速度快， 面积大。VHDL行为描述强调的是电路的行为和功能，而不 是电路如何实现。选择电路的实现方案是综合器的任．综合 器选择一种能充分满足各项约束条件且成本最低的实现方案。
EDA技术实现目标
2、半定制或全定制ASIC 统称为掩模(MASK)ASIC，或直接称ASIC。 特点：用户设计IC，IC 厂家生产 三种级别：
A、半导体元件、连线的大小与尺寸，电路全定制 B、片内晶体管固定门，阵用列户AS设IC 计连线 半定制 C掩、模A库SIC内含标准单元标，准如单元SASSII逻C 辑块、MSI逻辑块、数 据通道模块、存储器、I全P定，制乃芯至片 系统级模块。用户在EDA 工具上进行开发/粘贴。
ASIC – Application Specific Integrated Circuit
（专用集成电路）
EDA技术实现目标
1. 超大规模可编程逻辑器件
FPGA、CPLD特点：直接面向用户， 具有极大的灵活性和通用性，使用方 便．硬件测试和实现快捷，开发效率高， 成本低，上市时间短，技术维护简单，工 作可靠性好等。
CAD 计算机辅助设计
CAE 计算机辅助工程
EDA技术实用教程
EDA技术实用教程EDA是电子设计自动化（Electronic Design Automation）的缩写，指的是利用计算机技术和工具自动辅助设计和验证电子系统的过程。
EDA 技术的应用广泛，包括芯片设计、电路设计、电子系统设计等。
本文将介绍EDA技术的基本概念和常用工具，以及它们在电子系统设计中的应用。
1.EDA技术概述EDA技术是利用计算机技术和工具实现电子系统设计自动化的一系列技术方法。
它能够大大提高设计效率和设计质量，缩短设计周期，降低成本。
EDA技术包括模拟电路设计、数字电路设计、封装设计、布线设计等多个方面。
2.EDA常用工具常用的EDA工具包括电路仿真工具、逻辑综合工具、版图设计工具、时序分析工具、布局布线工具等。
这些工具在EDA技术中发挥着重要的作用，帮助设计人员完成不同层次的设计任务。
3.电路仿真工具电路仿真是EDA技术中最基础也是最重要的环节之一、它通过建立模型，对电路进行数学分析和计算，模拟电路的工作状态和性能。
常用的电路仿真工具有SPICE、SPECTRE等。
电路仿真工具能够帮助设计人员在设计之前评估电路的性能，并发现潜在的问题，优化设计。
4.逻辑综合工具5.版图设计工具版图设计是将逻辑电路网表进行物理布局和布线的过程。
版图设计工具可以根据约束条件自动进行版图布局和布线，生成满足电路性能和约束条件的版图。
常用的版图设计工具有ICC、Innovus等。
6.时序分析工具7.布局布线工具布局布线是指将版图中的电路元件进行布置和互连的过程。
布局布线工具可以根据电路性能和约束条件进行自动布局和布线，生成满足性能和约束的物理布局和互连。
常用的布局布线工具有Olympus、Innovus等。
8.EDA技术在电子系统设计中的应用EDA技术在电子系统设计中有着广泛的应用。
它可以帮助设计人员设计和验证复杂的电路和系统，提高设计效率和设计质量。
在芯片设计中，EDA技术可以辅助完成电路设计、逻辑综合、版图设计、布局布线等任务。
EDA技术实用教程
EDA技术实用教程EDA（Exploratory Data Analysis）技术是数据科学中的一项重要技术，用于探索数据集的特征、关系、异常值等信息。
对于数据分析师和数据科学家来说，熟练掌握EDA技术是非常重要的。
本文将介绍EDA技术的基本概念、常用方法和实践步骤。
1.数据可视化：可视化是EDA技术的重要手段，可以通过绘制直方图、箱线图、散点图等来直观地展示数据的分布、异常值和关系。
例如，通过绘制直方图可以了解数据的分布情况，通过绘制散点图可以观察两个变量之间的关联。
2.描述统计分析：描述统计分析是对数据集进行统计摘要的方法，如计算平均值、中位数、方差、最大值、最小值等。
这些统计值可以帮助我们了解数据的中心趋势、变异程度等。
3.数据清洗：数据清洗是对数据集进行预处理的重要步骤，包括去除缺失值、异常值的处理，以及数据类型的转换等。
这样可以确保数据的质量和一致性。
4.相关性分析：相关性分析是研究两个或多个变量之间关系的方法。
常用的方法有计算皮尔逊相关系数、绘制相关系数矩阵等。
通过相关性分析，可以了解不同变量之间的线性关系。
1. 数据导入：将要进行分析的数据集导入到编程环境中，如Python的Pandas库中。
2.数据预览：查看数据集的前几行，了解数据包含的列和行数。
3.缺失值处理：检查是否有缺失值，并进行处理，可以选择填充缺失值或删除缺失值所在的行。
4. 数据可视化：使用matplotlib、seaborn等库绘制各种图形，如直方图、箱线图、散点图等，以展示数据的分布、异常值和关系。
5.描述统计分析：计算数据集的统计指标，例如平均值、中位数、方差等，以了解数据的中心趋势和变异程度。
6.相关性分析：计算变量之间的相关系数，以判断变量之间的关联。
7.解读结果：根据可视化图形和统计分析的结果，进行解读，得出结论并提取有用的数据信息。
8.数据清洗：根据对数据的初步了解，对数据进行清洗和转换，确保数据质量和一致性。
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（3）编译库文件。 ）编译库文件。
图11-25 ModelSim的Compile HDL Sourc方式的仿真，即附加标准延时文件， 下面将介绍另一种延时信息附加方式的仿真，即附加标准延时文件， 文件。 （Standard Delay File）SDF2.1文件10
Synplify与MAX+plusII的接口 11.2 Synplify与MAX+plusII的接口
8. 选 与Altera接口流程 接口流程
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Synplify与 Compiler的接口 11.3 Synplify与ispEXPERT Compiler的接口
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工具栏 按钮面板
菜单
状态栏
图11-2 Synplify Pro启动后界面 启动后界面
标签
Tc l 命 4
Synplify与MAX+plusII的接口 11.2 Synplify与MAX+plusII的接口
1. 输入设计
图11-3 Synplify新建 新建 项目对话框
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（2）建立 ）建立VITAL库。 库
建立VITAL方式的仿真，即附加标准延时文件， 下面将介绍另一种延时信息附加方式的仿真，即附加标准延时文件， 文件。 （Standard Delay File）SDF2.1文件。仿真操作如下： ） 文件
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以前节的cnt4.vhd为例讲述RTL级功能仿真过程： 以前节的cnt4.vhd为例讲述RTL级功能仿真过程： cnt4.vhd为例讲述RTL级功能仿真过程 （4）装载仿真模块和仿真库。 装载仿真模块和仿真库。
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讲述RTL级功能仿真过程： 以前节的cnt4.vhd为例讲述RTL级功能仿真过程： cnt4.vhd为例讲述RTL级功能仿真过程 （5）执行仿真。 执行仿真。
图11-4 Synpli7
Synplify与MAX+plusII的接口 11.2 Synplify与MAX+plusII的接口
图11-5 Synplify的综合后门级8
【例11-1】 】 library ieee; use ieee.std_logic_1164.all; use ieee.std_logic_unsigned.all; entity cnt4 is port (d : in std_logic_vector (3 downto 0); ld, ce, clk, rst : in std_logic; q : out std_logic_vector (3 downto 0)); end cnt4; architecture behave of cnt4 is signal count : std_logic_vector (3 downto 0); begin process (clk, rst) begin if rst = '1' then count <= (others => '0'); elsif rising_edge(clk) then if ld = '1' then count <= d; elsif ce = '1' then count <= count + 1; end if; end if; end process; q <= count; end behave; 淘花/专用淘花/专用KX
以前节的cnt4.vhd为例讲述RTL级功能仿真过程： 以前节的cnt4.vhd为例讲述RTL级功能仿真过程： cnt4.vhd为例讲述RTL级功能仿真过程 （3）编译仿真文件。 编译仿真文件。
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图11-16 ModelSim编译时的提示信息 编译时的提示信息淘花/专用淘花/专用KX
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Synplify与MAX+plusII的接口 11.2 Synplify与MAX+plusII的接口
2. 选择合适的目标器件
3. 综合前控制设置 6
Synplify与MAX+plusII的接口 11.2 Synplify与MAX+plusII的接口
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第11章 11章 EDA工具软件接口 EDA工具软件接口
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11.1 EDA 软件接口流程
VHDL文本编辑 文本编辑 VHDL 仿VHDL文本编辑 文本编辑
综合
SYNPLIFY FPGAEXPRESS FPGA COMPILERII LEONARDO ………
编译前设置。 （1）MAX+plusII编译前设置。 ） 编译前设置
图11-20 ModelSim的Create 置
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编译前设置。 （1）MAX+plusII编译前设置。 ） 编译前设置
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图11-22 Compiler子窗口界面 子窗口界面
接口步骤如下： 接口步骤如下：
生成EDIF网表文件。 EDIF网表文件 （1）生成EDIF网表文件。
Compiler设置 设置。 （2）ispEXPER设置 设置。 （2）ispEXPERT Compiler设置。
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图11-8 建立新工程对话框 淘花/专用淘花/专用KX
（2）生成仿真文件。 ）生成仿真文件。
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图11-22 Compil29
用MAX+plusII对Cnt4.vhd进行综合和适配，再用适配后的网表文件导入到 MAX+plusII对Cnt4.vhd进行综合和适配， 进行综合和适配 ModelSim的仿真环境中进行门级时序仿真 步骤如下： 的仿真环境中进行门级时序仿真。 ModelSim的仿真环境中进行门级时序仿真。步骤如下：
VITAL
VITAL 2000。 2000。
SDF（Standard Delay Format，标准延迟格式） （ ，标准延迟格式）
SDF标准：SDF 1.0～3..vhd为例讲述RTL级功能仿真过程： 以前节的cnt4.vhd为例讲述RTL级功能仿真过程： cnt4.vhd为例讲述RTL级功能仿真过程 （1）启动ModelSim 启动ModelSim
VHDL标准数学程序包： IEEE 1076.2-1996。 标准数学程支持下列语言标准： 支持下列语言标准： 支持下列语言标准
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IEEE Verilog标准： IEEE 1364-’95。 标准： 标准 。
Verilog
IEEE Verilog2001标准：IEEE1364-2001（部分支持）。 标准： 标准 （部分支持）。 OVI Verilog LRM 2.0（大部分支持。OVI：Open Verilog International）。 （大部分支持。 ： ）。
FPGA/CPLD 适配 结构综合器
逻辑综合器
FPGA/CPLD 器件和电路系统
F程接口流程
时序与功能 门级仿真
Synplify与MAX+plusII的接口 11.2 Synplify与MAX+plusII的接口
1. 输入设计
PLI 1.0 （PLI：Programming Language Interface）。 ： ）。
VCD （Value Change Dump）。 支持下列语言标准： 支持下列语言标准： 支持下列语言标准
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VITAL2.2b 和 VITAL’95 （IEEE 1076.4-1995）。 ）。
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图115
Synplify与 Compiler的接口 11.3 Synplify与ispEXPERT Compiler的接口
（4）选定目标器件。 ）选定目标器件。 （5）引脚锁定。 ）引脚锁定。
图11-11 芯片引 脚锁定 对话框
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Compiler设置 设置。 （2）ispEXPERT Compiler设置。
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设定阅读Synplify的EDF文件 图1iler的接口 11.3 Synplify与ispEXPERT Compiler的接口
文件。 （3）读入 ）读入EDIF文件。 文件
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图11-19 ModelSim43;plusII的接口 11.4 ModelSim与MAX+plusII的接口
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用MAX+plusII对Cnt4.vhd进行综合和适配，再用适配后的网表文件导入到 MAX+plusII对Cnt4.vhd进行综合和适配， 进行综合和适配 ModelSim的仿真环境中进行门级时序仿真 步骤如下： 的仿真环境中进行门级时序仿真。 ModelSim的仿真环境中进16
Synplify与 Compiler的接口 11.3 Synplify与ispEXPERT Compiler的接口
（6）编译适配 ） （7）生成仿真文件。 ）生成仿真文件。 （8）编程下载。 ）编程下载。
图1117
ModelSim与MAX+plusII的接口 11.4 ModelSim与MAX+plusII的接口
ModelSim支持下列语言标准： 支持下列语言标准： 支持下列语言标准
IEEE VHDL’87和’93标准： IEEE Std. 1076-’87 & ‘93。 标准： 和 标准 。
VHDL
VHDL多值逻辑系统标准：IEEE 1164-1993。 多值逻辑系统标准： 多值逻辑系统标准 。
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