EDA技术概述
EDA技术的概念
EDA技术的概念EDA技术是在电子CAD技术基础上发展起来的计算机软件系统，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。
利用EDA工具，电子设计师可以从概念、算法、协议等开始设计电子系统，大量工作可以通过计算机完成，并可以将电子产品从电路设计、性能分析到设计出IC版图或PCB版图的整个过程的计算机上自动处理完成。
现在对EDA的概念或范畴用得很宽。
包括在机械、电子、通信、航空航天、化工、矿产、生物、医学、军事等各个领域，都有EDA的应用。
目前EDA 技术已在各大公司、企事业单位和科研教学部门广泛使用。
例如在飞机制造过程中，从设计、性能测试及特性分析直到飞行模拟，都可能涉及到EDA技术。
本文所指的EDA 技术，主要针对电子电路设计、PCB设计和IC设计。
EDA设计可分为系统级、电路级和物理实现级。
2 EDA常用软件EDA工具层出不穷，目前进入我国并具有广泛影响的EDA软件有：multiSIM7（原EWB的最新版本）、PSPICE、OrCAD、 PCAD、Protel、Viewlogic、Mentor、Graphics、Synopsys、LSIIogic、Cadence、MicroSim 等等。
这些工具都有较强的功能，一般可用于几个方面，例如很多软件都可以进行电路设计与仿真，同进还可以进行PCB自动布局布线，可输出多种网表文件与第三方软件接口。
(下面是关于EDA的软件介绍,有兴趣的话,旧看看吧^^^)下面按主要功能或主要应用场合，分为电路设计与仿真工具、PCB设计软件、IC 设计软件、PLD设计工具及其它EDA软件，进行简单介绍。
2.1 电子电路设计与仿真工具我们大家可能都用过试验板或者其他的东西制作过一些电子制做来进行实践。
但是有的时候，我们会发现做出来的东西有很多的问题，事先并没有想到，这样一来就浪费了我们的很多时间和物资。
而且增加了产品的开发周期和延续了产品的上市时间从而使产品失去市场竞争优势。
EDA技术概述
20世纪90年代，随着硬件描述语言的标
准化得到进一步的确立，计算机辅助工程、 辅助分析和辅助设计在电子技术领域获得 更加广泛的应用。
EDA技术在进入21世纪后，得到了更大 的发展： 电子设计成果自主知识产权； 仿真和设计EDA软件不断推出； 电子技术全方位纳入EDA领域传统设计 建模理念发生重大变化； EDA使得电子领域各学科的界限更加模 糊更加互为包容； 更大规模的FPGA和CPLD器件的不断推 出；
作用：设计师用HDL描绘出硬件的结 构或硬件的行为，再用设计工具将这 些描述综合成与半导体工艺有关的硬 件配置文件。实际上，HDL是用来表 达设计意图的。
硬件描述语言HDL是EDA技术的重要组成 部分，常见的HDL有下列几种： •VHDL
VHDL的英文全名是 •Verilog HDL VHSIC（Very high speed integrated circuit) Hardware •System Verilog Description Language，于 1983年由美国国防部发起创 •Sytem C 建，由IEEE时一步发展并在 1987年作为“IEEE标准1076” 发布。
图1-32 FPGA查找表单元：
输入1 输入2 输入3 输入4
查找表 LUT
输出
图1-33 FPGA查找表单元内部结构
输入A
0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1
A1 A1 A0 A 0 与阵列（固定）
F1
F0
A0 A 0 A1 A1 与阵列（固定）
F1
F0
1.1.3.4 CPLD结构与工作原理 CPLD可分为三块结构：宏单元 （Marocell)，可编程连线（PIA)和I/O 控制块。 宏单元是PLD的基本结构，由 它来实现基本的逻辑功能。每个宏单元 含有一个可编程的与阵列和固定的或阵 列，以及一个可配置寄存器。每个宏单 元的共享扩展乘积项和高速并联扩展乘 积项。可编程连线负责信号传递，连接 所有的宏单元。
EDA技术
EDA是电子设计自动化（Electronic Design AutomaTIc）的简称。
EDA技术是在电子CAD 技术基础上发展起来的计算机软件系统，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。
1.EDA技术简介EDA是电子设计自动化（Electronic Design AutomaTIc）的简称。
EDA技术是在电子CAD 技术基础上发展起来的计算机软件系统，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。
利用EDA工具，电子设计师可以从概念、算法、协议等开始设计电子系统，大量工作可以通过计算机完成，并可以将电子产品从电路设计、性能分析到设计出IC版图或PCB版图的整个过程在计算机上自动处理完成。
现在对EDA的概念或范畴用得很宽。
包括在机械、电子、通信、航空航天、化工、矿产、生物、医学、军事等各个领域，都有EDA的应用。
目前EDA 技术已在各大公司、企事业单位和科研教学部门广泛使用。
例如在飞机制造过程中，从设计、性能测试及特性分析直到飞行模拟，都可能涉及到EDA技术。
通常所指的EDA技术，主要针对电子电路设计、PCB设计和IC设计。
EDA 设计可分为系统级、电路级和物理实现级。
2.EDA技术的特点自顶向下的设计方法。
“自顶向下”（Top-Down）是一种全新的设计方法，这种设计方法从设计的总体要求入手，自顶向下将整个系统设计划分为不同的功能子模块，即在顶层进行功能方划分和结构设计。
这样可以在方框图一级就进行仿真和纠错，并能用硬件描述语言对高层次的系统行为进行描述，从而在系统一级就能进行验证，然后由EDA综合工具完成到工艺库的映射。
由于设计的主要仿真和纠错过程是在高层次上完成的，这种方法有利于在早期发现结构设计上的错误，从而避免设计工作中的浪费，同时也大大减少了逻辑功能仿真的工作量，提高了设计效率。
简述eda技术
简述eda技术EDA技术，即电子设计自动化技术（Electronic Design Automation），是应用计算机技术和软件工具来辅助电子系统的设计、验证和制造的一种技术。
EDA技术在电子系统设计领域起到了重要的作用，大大提高了设计效率和产品质量。
EDA技术主要包括电子系统级设计（ESL）、硬件描述语言（HDL）、逻辑综合、电路仿真、布局布线、测试和制造等方面。
其中，硬件描述语言是EDA技术的核心之一。
硬件描述语言是一种用于描述电子系统结构和行为的高级语言，常用的硬件描述语言有VHDL和Verilog。
通过硬件描述语言，设计工程师可以方便地描述电路的逻辑功能和时序特性，实现电路设计的高效、精确和灵活。
逻辑综合是EDA技术中的重要环节，它将高级语言描述的电路转化为门级电路的表示。
逻辑综合过程中，常常涉及到逻辑优化、时序优化和面积优化等技术。
逻辑综合的目标是使电路满足特定的性能指标，如时序约束、功耗限制和面积约束等，同时尽量减少电路的成本和设计周期。
电路仿真是EDA技术中另一个重要的环节，它通过计算机模拟电路的行为，验证电路的正确性和性能是否满足设计要求。
电路仿真可以分为功能仿真和时序仿真两个层次。
功能仿真主要验证电路的逻辑功能是否正确，而时序仿真则进一步验证电路的时序特性是否满足设计要求。
通过仿真，设计工程师可以及时发现和解决电路设计中的问题，提高设计的可靠性和稳定性。
布局布线是EDA技术中的另一个重要环节，它主要负责将逻辑电路映射到物理布局上，并进行连线。
布局布线过程中，需要考虑到电路的时序约束、功耗和面积等因素，以及避免电路中的时序冲突和信号干扰等问题。
布局布线的目标是使电路在给定的约束条件下，尽量满足性能要求，并达到最佳的物理布局效果。
测试是EDA技术中的另一个重要环节，它主要用于验证电路的正确性和可靠性。
测试过程中，常常需要设计和生成一系列的测试模式，以覆盖电路的所有可能工作状态，并通过测试模式来判断电路的输出是否与预期一致。
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技术重要基础知识点
EDA技术重要基础知识点1. EDA技术概述- EDA(Exploratory Data Analysis)技术是指通过可视化和统计方法来理解和分析数据的过程。
它通常是数据科学和数据分析中的第一步，用于发现数据的模式、异常和趋势。
2. 数据收集与清洗- 在进行EDA之前，正确而全面地收集数据是十分重要的。
这包括确定需要收集的数据类型、数据源以及收集方式等。
同时，数据清洗是为了过滤掉噪声数据、处理缺失值等，以确保数据的准确性和完整性。
3. 描述性统计分析- 描述性统计分析是EDA过程中常用的方法之一。
它通过计算数据的中心位置、离散程度和分布等统计量，来描述数据的基本特征。
常见的描述性统计分析方法包括平均数、中位数、标准差和频率分布等。
4. 数据可视化- 数据可视化是以图形化的方式展示数据的过程，它能够更直观地呈现数据的分布和趋势。
常用的数据可视化方法包括直方图、散点图、折线图和箱线图等。
5. 缺失值处理- 在数据分析中，经常会遇到一些数据缺失的情况。
处理缺失值是EDA 中必不可少的一部分。
常见的方法包括删除缺失值、用均值或中位数填充缺失值、使用插值等。
6. 异常值检测- 异常值是指与大部分样本不符的数值，它们可能是由于记录错误、测量误差或稀有事件等原因引起。
在EDA中，需要通过异常值检测来排除异常值的影响。
常用的方法包括箱线图、Z分数和3σ原则等。
7. 相关性分析- 相关性分析用于衡量两个或多个变量之间的关系强度。
在EDA过程中，通过计算变量之间的相关系数，可以了解变量之间的相关性程度。
常用的相关性分析方法包括Pearson相关系数、Spearman相关系数和点二列相关等。
8. 探索性数据分析报告- 在完成EDA后，通常会生成一份探索性数据分析报告。
这份报告将展示你对数据的理解和分析结果，包括数据的描述统计、可视化图表和相关性分析等。
它可以为进一步的数据分析和建模提供基础。
以上是EDA技术中的重要基础知识点。
EDA技术概述
第一章EDA技术概述
1.含义：是指对数字信息进行存储、传输、处理的电子系统。
它的输入和输出都是数字量。
通常把门电路、触发器等称为逻辑器件；将由逻辑器件构成，能执行某单一功能的电路，如计数器、译码器、加法器等，称为逻辑功能部件；把由逻辑功能部件组成的能实现复杂功能的数字电路称数字系统。
2.数字系统和功能部件之间的区别：功能是否单一、是否包含控制电路
1.1 EDA技术及其发展
1.生产制造技术
2.电子设计技术——EDA 技术
（1）EDA技术的含义：指立足于计算机工作平台而开发出来的一整套先进的设计电子系统的软件工具。
（2）三个发展阶段：电子CAD 、电子CAE、EDA阶段（3）EDA技术的特点：（5个）
1.2 数字系统的两种设计思路
1.自顶向下法(Top_down设计)
2.自底向上法(Bottom-up设计)
3.IP复用技术与SoC
（1）IP的含义
（2）IP核分为软核、硬核和固核三部分。
（3）SoC:芯片系统
1.3 数字系统的设计流程
1.设计输入
2.综合
3.适配
4.仿真
5.编程下载和配置
流程图：
1.4 用于开发FPGA和CPLD的EDA工具
1.基于CPLD/FPGA的集成开发环境
2.基于CPLD/FPGA开发环境的专业软件:输入工具、综合工具、仿真工具
1.5 EDA技术的发展趋势
1.高性能的EDA工具将得到进一步发展
2.EDA技术将促进ASIC和FPGA逐步走向融合。
EDA技术
PLD
4）CPLD与FPGA的异同：
• 内部绕线不同：由于FPGA的绕线是属于分段式，这将造成内部延 迟时间不固定，致使新手不易学习。但CPLD的绕线是属于连续式， 内部延迟时间固定，较容易设计和使用。 • 门数不同：CPLD的接线单纯，芯片内的门数FPGA多。如Altera公 司生产的FLEX系列（RAM形式）、MAX系列（ROM形式）都属于 CPLD的类型，而Xilinx公司生产的Spartan系列（RAM形式）则属 于FPGA类型。
FPGA、CPLD和其他类型PLD的结构各有其特点和长处，但概括起来 由三部分组成：一个二维的逻辑块阵列、输入/输出块、连接逻辑块的 互连资源。 逻辑阵列块 对于每个LAB，输入 ， 对于每个 信号来自3部分 部分： 信号来自 部分： （1）来自作为通用逻辑输 ） 入的PIA的36个信号； 个信号； 入的 的 个信号 （2）来自全局控制信号， ）来自全局控制信号， 用于寄存器辅助功能； 用于寄存器辅助功能； （3）从I/O引脚到寄存器 ） 引脚到寄存器 的直接输入通道。 的直接输入通道。
第1章 EDA技术概述
EDA技术
EDA (Electronic Design Automation)
EDA技术就是依赖功能强大的计算机，在EDA工具软件 技术就是依赖功能强大的计算机， 技术就是依赖功能强大的计算机 工具软件 平台上，对以硬件描述语言 平台上，对以硬件描述语言HDL (Hardware Description Language)为系统逻辑描述手段完成的设计文件，自动地完 为系统逻辑描述手段完成的设计文件， 为系统逻辑描述手段完成的设计文件 成逻辑编译、化简、分割、综合、 成逻辑编译、化简、分割、综合、布局布线以及逻辑优化和 仿真测试，直至实现既定的电子线路系统功能。 仿真测试，直至实现既定的电子线路系统功能。 EDA技术为现代电子理论和设计的表达与实现提供了可能性。 技术为现代电子理论和设计的表达与实现提供了可能性。 技术为现代电子理论和设计的表达与实现提供了可能性
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clk:IN STD_LOGIC; rs: IN STD_LOGIC; count_out: OUT STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0)); END counter;
ARCHITECTURE behav OF counter IS
软件程序编译器 COMPILER
图表
（（aA））软件语言设计目标流程
VHDL/VERILOG
硬件描述语言综合器
程序
SCYONMTPHEISLIEZRER
图1-3 VHDL综合器运行流程（（bB））硬件语言设计目标流程
CPU指令/数据代码： 010010 100010 1100
DQ
JQ K
为ASIC设计提供的电路网表文件
AM收音机原理框图
HX108-2 AM收音机原理图
黑白电视机的电路原理图
300
超高频 放大器
混频器
中高 视频
中高 视频
伴音 中放
音量
伴音信号 检波器
音频 放大器
音频 输出
扬声器
视频 检波器
视频 输出
对比率
偏转 显像管
振荡器
自动增益 控制门
噪声门
自动增 益控制 放大器
同步 分离
场扫描 振荡
场扫描 输出
投影机的数字微镜DMD芯片等。
数字ASIC
ASIC
模拟ASIC
全定制
半定制
线性阵列
模拟标准单元
门阵列
标准单元
PLD
简单低密度P LD
复杂高密度P LD
P ROM EP ROM EEP RO M P LA P AL GA L EP LD FP G A CP LD
1、模拟ASIC：除目前传统的运算放大器、 功率放大器等电路外， 模拟ASIC由线性阵
一下启/停开关，计时器终止计时；）
主要步骤：
1.根据系统对硬件的要求，详细编制技术规格书，并画出 系统控制流图；
2.根据技术规格书和系统控 制流图，对系统功能进行 细化，合理地划分功能模 块，并画出系统的功能框 图；
3.进行功能模块的细化和电 路设计；
4.各模块电路设计、调试完 成后，将各功能模块的硬 件电路连接起来再进行系 统的调试，最后 完成整个 系统的硬件设计； （特点：整个设计从最 底层开始设计，直到最高 层设计完毕）
提示：掌握 曝光法制作电路板
3. 混合ASIC（不是指模数混合的ASIC）
具有PLD可编程功能和逻辑资源，同时有可调用和配置的硬件标准单元模块（如 CPU、RAM、ROM、硬件加法器、乘法器、锁相环等）。
数字ASIC
EDA技术 ASIC设计
FPGA/CPLD 可编程ASIC
设计
混合 ASIC 设计
1.2 EDA技术实现目标
目标：是完成专用集成电路ASIC的设计和实现
ASIC（ApplicationSpecific Integrated Circuit）： 专门为某一应用领域或某一专门用户需要而设计制造的LSI或VLSI 电路。
专用集成电路ASIC是厂家按用户的具体要求(如功能、性能或技术 等)，为用户的特定系统定制的集成电路。如彩电RGB三基色处理芯片、
WHEN "000"=>next_count<="001";
WHEN "001"=>next_count<="011";
WHEN "011"=>next_count<=“111";
WHEN “111"=>next_count<="110";
WHEN "110"=>next_count<="100";
列和模拟标准单元组成， 它的发展还相当缓慢， 其原因是模拟电路的频带宽度、 精度、 增益和动态范围等暂时还没有一个最佳的办法加以描述和控制。
但其发展势在必行：模拟ASIC可减少芯片面积， 提高性能，降低费用， 扩大功能， 降低功耗， 提高可靠性， 缩短开发周期。
ASIC
数字ASIC
模拟ASIC
全定制
异步或同步状态机，数据通路等来描述行为部分。
例1-2 六进制计数器 LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LDGIC_1164.ALL; USE WORK.NEW.ALL; ENTITY counter IS PORT(clk , rs : IN STD_LOGIC;
软件程序编译器 COMPILER
综 合
（（aA））软件语言设计目标流程
功
能
比 较 VHDL/VERILOG
程序
硬件描述语言综合器 SCYONMTPHEISLIEZRER
这种代码限于特定CPU而不能 移植，不代表硬件结构
CPU指令/数据代码： 010010 100010 1100
DQ
JQ K
（（bB））硬件语言设计目标流程
半定制集成电路由厂家提供一定规格的功能块，如门阵列、标准单元、可编程逻辑器 件等，用户利用专门的软件进行必要的连接，从而设计出所需要的专用集成电路。C
全定制
半定制
线性阵列
模拟标准单元
门阵列
标准单元
PLD
简单低密度P LD
复杂高密度P LD
P ROM EP ROM EEP RO M P LA P AL GA L EP LD FP G A CP LD
半定制
线性阵列
模拟标准单元
门阵列
标准单元
PLD
简单低密度P LD
复杂高密度P LD
P ROM EP ROM EEP RO M P LA P AL GA L EP LD FP G A CP LD
2、数字ASIC：
2.1全定制集成电路是厂家按规定的功能、性能要求，对电路的结构布局、布线均进行专 门的最优化设计，以达到芯片的最佳利用。
例如：目前常用的Protel早期版本Tango， 以及用于 电路模拟的SPICE软件和后来产品化的IC版图编辑与设计 规则检查系统等软件，
2. CAE阶段（Computer Aided Engineering） （20世纪80年代初期～20世纪90年代初期）
特点： ▼各种设计工具（如原理图输入、 编译与连接、 逻
电路的专用单元阵列。
ASIC 数字ASIC
模拟ASIC
全定制
半定制
线性阵列
模拟标准单元
门阵列 标准单元 PLD
简单 低密度P L D
复杂 高密度P L D
PROM EPROM EEPROM PLA PAL GAL EPLD FPGA CPLD
什么是掩膜？ 在半导体制造中， 许多芯片工艺步骤 采用光刻技术，用 于这些步骤的图形 “底片”称为掩膜 （也称作“掩 模”），其作用是： 在硅片上选定的区 域中对一个不透明 的图形模板掩膜， 继而下面的腐蚀或 扩散将只影响选定 的区域。（祥见光刻 原理）
2.2门阵列（Gate Array）是按传统阵列和组合阵列（PMOS和NMOS晶体管行）在硅片上 制成具有标准逻辑门的形式， 它是不封装的半成品， 生产厂家可根据用户要求， 在掩膜
中制作出互连的图案（码点）， 最后封装为成品， 再提供给用户。
标准单元（Standard Cell）是由IC厂家将预先设置好、 经过测试且具有一定功能的逻辑 块作为标准单元存储在数据库中， 包括标准的TTL、 CMOS、 存储器、 微处理器及I/O
● EDA技术以计算机为工具， 代替人完成数字系统的逻辑综 合、布局布线和设计仿真等工作。
EDA (Electronic Design Automation)
EDA技术发展的三个阶段
20世纪70年代
MOS工艺 CAD概念
20世纪80年代
CMOS时代 出现 FPGA CAE阶段
20世纪90年代
ASIC设计技术 EDA技术
1. CAD阶段（Computer Aided Design） （20世纪60年代中期～20世纪80年代初期）
特点：一些单独的工具软件， 主要有PCB（Printed Circuit Board）布线设计、 电路模拟、 逻辑模拟及版 图的绘制等，
作用：通过计算机的使用， 从而将设计人员从大量繁 琐重复的计算和绘图工作中解脱出来。
SIGNAL next_count: STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0);
BEGIN
PROCESS(rs,clk)
BEGIN
IF rs='0' THEN next_count<="000";
ELSIF(clk'EVENT AND clk='1')THEN
CASE next_count IS
辑模拟、 测试码生成、 版图自动布局）以及各种单元库 已齐全。
▼采用基于单元库的半定制设计方法， 采用门阵列和 标准单元设计的各种ASIC得到了极大的发展， 将集成电 路工业推入了ASIC时代。
▼按照设计方法学制定的设计流程， 可以实现从设计 输入到版图输出的全程设计自动化。
3. EDA阶段（20世纪90年代以来）
1.5 基于VHDL的自顶向下设计方法
1.5.1传统的系统硬件自底向上（bottom up)设计方法
（附：1/100秒表的功能要求: （1）精度应大于1/100s
(2)计时器的最长计时时间为1h （3）设计复位和启/停开关
●复位开关的功能：只要一按复位开关，计时应立即终止，并
对 计时器清零。
●启/停开关的功能：按一下启/停开关，计时器开始计时；再按
WHEN "100"=>next_count<=“000";