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EDA技术与Verilog HDL设计;第1章 EDA技术概述;EDA技术概述;;EDA技术简介;EDA技术发展阶段;EDA技术的必威体育精装版发展; 在现代电子设计领域,EDA技术已经成为电子系统设计的重要手段。无论是设计数字系统还是集成电路芯片,其设计作业的复杂程度都在不断增加,仅仅依靠手工进行设计已经不能满足要求,所有的设计工作都需要在计算机上借助于EDA软件工具进行。利用EDA设计工具,设计者可以预知设计结果,减少设计的盲目性,极大地提高设计的效率。; 现代EDA技术的基本特征是采用高级语言描述,具有系统级
仿真和综合能力,具有开放式的设计环境,具有丰富的元件模型
库等。基本特征主要有:
硬件描述语言设计输入;
“自顶向下”设计方法;
逻辑综合与优化;
开放性和标准化;
库(Library)。; 传统的数字系统设计一般采用搭“积木块”的手工设计方式,相之下,采用EDA技术进行电子系统的设计有着很大的优势:
采用硬件描述语言,便于复杂系统的设计;
强大的系统建模和电路仿真功能;
具有自主的知识产权;
开发技术的标准化和规范化;
全方位地利用计算机的自动设计、仿真和测试技术;
对设计者的硬件知识和硬件经验要求低。; EDA技术的范畴应包括电子工程师进行产品开发的全过程。EDA技术可粗略分为系统级、电路级和物理实现级三个层次的辅助设计过程。EDA技术的范畴如图所示。
; 一般地说,利用EDA技术进行电子系统设计,归纳起来主要有以下4个应用领域:
印刷电路板(PCB)设计;
集成电路(IC或ASIC)设计;
可编程逻辑器件(FPGA/CPLD)设计;
混合电路设计。
; 利用EDA技术进行电路设计的大部分工作是在EDA软件平台上进行的。一个典型的EDA设计流程主要包括设计准备、设计输入、设计处理、器件编程和设计验证等5个基本步骤,如图所示。; 首先是系统描述,在这个阶段中要对用户的需求,市场前景以及互补产品进行充分的调研与分析;对设计模式和制造工艺的选择进行认证;最终目标是用工程化语言将待设计IC的技术指标、功能、外形尺寸、芯片面积、工作速度与功耗等描述出来。
其次是功能设计,这一阶段的工作是根据用户提出的系统指标要求,将该系统划分成若干个子系统,在行为级上将IC的功能及其各组成子系统的功能关系正确而完整的描述出来。
最后是进行物理设计,包括版图设计与版图验证两方面。;1.3.3 数字集成电路的设计;模拟集成电路的设计流程 ; EDA技术的一个重要应用是ASIC(Application Specific Integrated Circuits,专用集成电路)。ASIC是面向专门用途的电路,以此区别于标准逻辑(Standard Logic)、通用存储器、通用微处理器等电路。目前在集成电路界,ASIC被认为是用户专用集成电路(Customer Specific IC),即它是专门为一个用户设计和制造的。换言之,它是根据某一用户的特定要求,能以低研制成本、短交货周期供货的全定制、半定制集成电路。;ASIC的特点;ASIC的分类; ASIC的设计按照版图结构及制造方法分,有全定制和半定制两种实现方法。全定制法是一种手工设计版图的设计方法,设计者需要使用全定制版图设计工具来完成。半定制法是一种约束性设计方法,可再分为门阵列、标准单元和可编程逻辑器件法。;全定制法;门阵列法;标准单元法
; 微电子技术的迅速发展,集成电路设计和工艺技术水平有了
很大的提高,单片集成度已经超过上亿个晶体管,从而使得将原
先由许多IC芯片组成的电子系统集成在一个硅片上成为可能,构
成所谓的片上系统(System On a Chip,SOC),或系统芯片。
SOC将系统的主要功能综合到一块芯片中,本质上是在做一种复杂的IC设计。与普通的集成电路相比,SOC不再是一种功能单一的单元电路,而是将信号采集、信号处理、输入和输出等完整的系统功能集成在一起,成为一个专用功能的电子系统芯片。
; IP核:IP的原来含义是知识产权、著作权等。在IC设计领域可将其理解为实现某种功能的设计。
SOC单片系统:SOC是指将一个完整的系统集成在一个芯片上,就是用一个芯片实现一个功能完整的系统
基于IP模块的SOC设计:嵌入式设计方法中大量采用知识产权IP模块的复用,就是基于IP模块的SOC设计方法。
SOC的实现:微电子制造工艺的进步为SOC的实现提供了硬件基础,微电子技术的近期发展成果又为SOC的实现提供了多种途径,而EDA软件技术的提高则为SOC的实现创造了必要的开发平台。; 硬件描述语言(HDL)就是可以描述硬件电路的功能、信号连接关系及定时(时序)关系的语言,也是一种用形式化方法来描
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