20221116-EDA学习笔记

教材及参考资料

《EDA技术及应用》

参考资料

《CPLD技术及其应用》

《VHDL硬件描述语言与数字逻辑》

《CPLD/FPGA的开发和应用》

EDA 技术的相关网址

www.fpga.com.cn

www.edaclub.net

www.edachina.com

EDA 技术的发展的三个阶段

1. 早期电子CAD 阶段

Tango 布线软件

2. 计算机辅助工程设计CAE阶段

3. 电子设计自动化EDA阶段

概念驱动工程EDA 的梦想

EDA的广义定义范围包括

半导体工艺设计自动化

可编程器件设计自动化

电子系统设计自动化

印刷电路板设计自动化

仿真与测试，故障诊断自动化

形式验证自动化

统称为EDA工程

自动完成用软件方式描述的电子系统到硬件系统的逻辑编译
逻辑化简 逻辑分割 逻辑综合及优化 布局布线，逻辑仿真

直至完成对于特定目标芯片的适配编译，逻辑映射，编程下载等工作，最终形成集电子系统或专用集成芯片的一门多学科融合的新技术

传统设计方法和EDA 方法的区别

传统设计方法

自下而上

系统测试与性能分析
完整系统构成

电路板设计

固定功能元件

自上而下设计中可逐层描述，逐层仿真，保证满足系统指标

EDA 方法

系统规格设计

功能级描述 仿真

模块化分，仿真

逻辑综合 优化 布局布线

定时仿真，定时检查

输出门级网表

ASIC 芯片投片 PLD 器件编程，测试

与传统的基于电路板的设计方法不同

EDA 技术是基于芯片的设计方法

可编程逻辑器件

芯片设计

电路板构成

电子系统

设计手段不同

EDA 设计方法为自动实现，其方案验证与设计、系统逻辑综合、布局布线、性能仿真、器件编程等均由EDA 工具一体化完成

EDA技术的主要内容

实现载体：大规模可编程逻辑器件 FPGA

CPLD

显著优点

开发周期短、投资风险小、产品上市速度快、市场适应能力强、硬件修改升级方便

描述方式：硬件描述语言

VHDL IEEE 标准 系统级抽象描述能力较强
Verilog IEEE 标准 门级开关电路描述能力
ABEL 系统级抽象描述能力差，适合于门级电路描述

设计工具：开发软件、开发系统

集成化的开发系统

特定功能的开发软件：综合软件
仿真软件

硬件验证：实验开发系统

1.5 EDA 技术及EDA 工具的发展趋势

EDA 技术的发展趋势

广度上 大型机-工作站-微机

深度上 ESDA

CE 并行设计工程

单芯片集成 SOC SOPC

2. EDA 工具的发展趋势

输入工具

多种描述方式的混合使用

2. 混合信号处理能力

数模混合信号的处理

数字信号的描述

仿真工具

仿真分为

功能仿真

时序仿真

验证系统的时序特性、系统性能

仿真是系统验证的主要手段、是整个电子设计过程中花费时间最多的环节

综合工具

由高层次描述自动转换为低层次描述的过程，是EDA 技术的核心

EDA 设计的描述层次

行为级描述

寄存器传输级描述 RTL

门级描述

版图级描述

综合分为

行为综合 逻辑综合 前端综合 版图综合 测试综合

EDA 的工程设计流程

文本编辑器 图形编辑器

VHDL 仿真器

VHDL 综合器

网表文件

FPGA/CPLD布线 适配器

门级仿真器

各种编程文件

编程器下载 电缆

数字系统的设计方法

自顶向下

顶层规范描述 系统级行为设计与仿真

功能模块化分、模块级行为描述与仿真

由EDA 工具完成综合、优化及工艺的映射 实现

自底向上

进行整个系统的测试与性能分析

由各个功能模块连成一个完整系统

由逻辑单元组成各个独立的功能模块

由基本门组成各个组合与时序逻辑单元

EDA 技术的优点

采用自顶向下的设计方法

采用系统早期仿真

多种设计描述方式