电子工程设计EDA技术解析

电子工程设计EDA技术解析

摘要:

近些年来,随着信息技术不断发展,电子技术也随着发展。电子产品更新频率不断加快,实现了电子产品的高集成、大容量和小体积开发。EDA技术的发展,创新了电子工程设计行业,为电子工程设计发展明确了新方向。21世纪将是EDA技术的高速发展期,EDA技术将是对21世纪产生重大影响的十大技术之一。文章主要阐述EDA技术的发展概念、发展过程,明确了EDA技术特点,分析该技术的作用。

关键词:

电子工程设计;EDA技术;电子技术

近些年来,随着电子技术日益发展、革新,应用逐渐实现了快速化和大容量发展,设计系统的数字化,由传统组合芯片转变为单片系统发展。可以说,EDA技术发展,实现了电子领域、电子系统开发的变革,是科技提高、发展的重要产物,对电子工程设计而言,EDA技术的研究、分析具有十分重要的现实意义。

1EDA技术概述

EDA技术,实现了电子设计的自动化,CAM和CAE技术概念出现,逐渐产生了EDA技术,该技术以计算机为主要工具,集合拓扑逻辑结构、计算数学技术、数据库技术、数字优化技术、图形技术等学科,逐渐产生了最新理论结构,由微电子、信号处理分析、电路技术和信息技术的重要集合。现代化EDA技术特点较多,选择自顶向下方式设计程序,确保了设计方案整体性和优化性,加上该技术自动化程度较高,在电子工程设计时,可开展各类级别调试和仿真,对于电子工程设计者而言,可及时发现结构设计错误,防止设计工作浪费,防止细枝末节错误,在系统开发中能够投入更多精力,确保设计的高效率和低成本,缩短设计周期。同时,EDA技术能够并行操作,构建框架结构环境,可实现同步电子工程开发、设计。可以说,EDA是电子技术设计自动化,也就是能够帮助人们设计电子电路或系统的软件工具。该工具可以在电子产品的各个设计阶段发挥作用,使设计更复杂的电路和系统成为可能。

2EDA技术的特点

首先,在现代EDA技术的运用,大多选择“Top-Down”程序进行设计,保证设计方案优化性、合理性,防止“Bottom-up”的设计局部优化,避免整体结构缺陷。其次,HDL技术的设计优点,可实现语言的公开利用,保证语言描述范围,确保设计和工艺无联系,保证现场、系统编程,确保设计保存更为便捷,可实现在线升级。第三,自动化程度较高,在设计过程中,能够实现各级别仿真和调试,在早期结构设计时,设计者能够及时发现设计错误,防止设计工作重叠。另外,设计人员能够省略具体细节问题,在系统开发上能够集中精力,确保设计低成本和高效率。

3EDA技术的发展

在电子工程设计领域,随着EDA技术出现到发展,主要分为3个历史发展时期:首先,初级阶段。从1970年开始,EDA技术主要是采取CAD技术,集成电路具有小规模特点,在传统手工图设计时,因集成电路板、集成电路成本较大,周期较长,设计效率不高,主要依靠计算机技术进行设计印刷,选择CAD工具,可实现布图布线的二维设计和分析,代替了传统的高重复性工艺。其次,发展阶段。从1980年开始,EDA技术逐渐发展完善,集成电路规模也随之增大,电子系统的复杂化,开展软件开发研究,实现CAD系统集成,强化了电路功能设计、结构设计,EDA技术逐渐延伸至半导体芯片设计。第三,成熟阶段。EDA技术经过长时间发展,从1990年开始,微电子技术发展十分迅猛,一个芯片集成,就可达到几千万、上亿晶体管,对于该技术现状,对EDA技术要求也随之提高,促使EDA技术进一步发展。全球各大公司陆续研发EDA系统,开展大规模系统仿真,研究高级语言技术和综合技术。

4EDA技术软件研究

首先,EWB软件。该软件技术是基于PC电子软件设计,具有集成化、仿真分析、原理图、接口设计、文件夹设计等几个特点。其次,PROTEL软件。使用该技术,主要在PROTE199中广泛运用,立足电路原理图设计,采取印刷电路板设计和高层次设计技术。近些年来,EDA技术开发成为热门话题,得到迅速发展。在该领域,主要包含高层次模拟和硬件语言描述,是一种高层次综合技术。随着科学技术水平不断提高,EDA技术朝着更科学、更高层次设计技术逐渐发展。

5EDA技术作用

首先,使用EDA技术,可验证电路设计,保证方案正确性。确定设计方案后,通过系统仿真、结构模拟,对设计方案可行性进行验证设计,保证系统环节传递函数能够实现。推广系统仿真技术,在非电专业系统设计时,可确定某种新构思和新理论设计方案。待仿真后,可模拟分析系统各电路结构,对电路性能指标实现性、结构设计正确性进行判定。其次,使用EDA技术,可优化设计电路特性。对于元器件容差,加上工作环境温度变化,会影响电路稳定性。通过传统设计方法,难以全面分析这种影响,也难以完成整体优化设计。使用EDA技术,利用统计分析、温度分析功能,处于各种温度条件下,可分析电路特性,有利于最佳电路结构、系统稳定温度和最佳元件参数确定,保证电路优化设计。第三,使用EDA技术,可实现电路模拟测试。对于电子电路设计,在设计过程中,包含大量的特性分析、数据测试,由于受测试仪器精度、测试手段约束,存在较多测试问题,选择EDA技术,可实现功能的全部测试。

6EDA技术实现步骤

如上文所述,在现代电子设计领域,EDA技术是技术发展的重要方向,主要是一种硬件HDL描述语言,对硬件电路功能、信号连接、定时关系的语言描述。因此,EDA技术具有较高的自动化程度,能够实现并行操作,具有较广的语言描述范围,可实现语言公开利用,促使整体设计方案的优化设计。对于EDA步骤的实现,主要包含如下方法:首先,文本图编辑和原理图修改。通过图形编辑器,对文本、图形进行设计,可充分表达设计者的设计意图。其次,编译。通过编译器,对设计描述进行拍错编译,通过设计描述,直接转换成特定的文本形式。第三,综合。在该步骤中,可实现软件设计、硬件实现性的合二为一,由硬件电路代替软件设计,通过HDL综合器,促使网表文件生成。另外,以门级为出发点,可描述门电路结构。只要用硬件描述语言将数字系统的行为描述正确,就可以进行该数字系统的芯片设计与制造。第四,行为仿真。通过设计描述网表文件,实现功能仿真,对设计描述和设计意图是否一致进行判定。第五,适配。对于网表文件,利用布局布线适配器,针对某一目标器件进行逻辑映射操作,例如逻辑分割优化,布局布线,以及底层器件的优化配置,等到逻辑映射操作完成之后,EDA软件可形成多项结构,例如适配报告、下载文件。第六,功能仿真。在该步骤中,仿真精度非常高,和真实情况十分接近。第七,下载。如果上述6个步骤能够顺利实现,可将适配器文件下载,直接在目标芯片中转存。

7电子工程设计中EDA技术的应用流程

近些年来,EDA技术在各领域不断深入,涉及医疗、生物、航天、通信等领域,然而,EDA技术在电子工程设计中的运用最为突出,通过EDA技术,利用虚拟仪器进行产品测试,保证技术支持。可以说,EDA技术的运用,主要是电路特性优化和电路设计仿真。EDA技术在电子工程设计中的运用,主要应用流程如下:首先,源程序。在一般情况下,在电子工程设计时,主要是利用EDA器件软件,通过图形编辑器,展示文本、图形。不论是文本编辑器,或图形编辑器,均需依靠EDA工具编译、排错,方可实现文件格式转化,保证了逻辑综合分析。输入源程序之后,即可实现仿真器仿真。其次,逻辑综合。输入源程序之后,利用VHDL格式转化,即可进入逻辑综合分析流程,利用综合器,在电路设计过程中,通过高级指令,实现高级向层次较低语言转化,即逻辑综合。在逻辑综合过程中,可将其看作电子设计的目标优化流程,输入文件到仿真器后,实现仿真操作,确保功效、结果一致性。第三,时序仿真。逻辑综合适配后,进入到时序仿真环节,时序仿真是利用适配器、布线器,通过适当手段,将VHDL文件传输至仿真器内,逐渐开始部分仿真。因VHDL仿真器的使用,需考虑器件特性,在适配之后,时序仿真结果比较精确。第四,仿真分析。明确了电子工程设计方案,通过结构模拟、系统仿真方法,对方案可行性、合理性进行研究分析。通过EDA技术,可实现系统函数传递,建立数学模型开展仿真分析。使用该系统仿真技术,可应用到其他非电专业设计中,在理论验证、方案构思中能够正确运用。

8结语

综上所述,随着科学技术不断发展,现代技术逐渐革新,促使EDA技术领域朝着更高层次推广、开发,且成效非常显著。在本篇文章中,笔者详细分析、研究了EDA技术的基本信息。根据研究表明,在我国电子工程设计领域,EDA技术的运用是一种技术推动和变革,基于EDA技术的电子产品,其使用性能、专业化程度明显高于传统设计方案。因此,在电子工程设计领域,使用EDA技术,可明显提升工作效率,优化电子产品,拓展产品附加值,EDA技术发展方向的高层次自动化设计技术必将取得更辉煌的成绩。无线互联科技•设计分析

作者:陈瑾 单位:徐州工程学院

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