《EDA课程.ppt

电子设计自动化  ----专业基础课、必修课 主讲教师：张雷鸣 Email 第一章 概述 本课程培养人才方向 电子系统设计工程师 数字IC（数字集成电路）设计工程师 通信系统硬件设计工程师 BOSS(大boss 小boss) 课程的任务 了解EDA的发展趋势及EDA技术设计的领域 掌握EDA设计的图形和文本输入方式 熟练掌握EDA工具软件的使用方法 掌握电路的硬件描述语言设计方法、设计流程及编程方法，以及实现各种类型电路及系统的方法 掌握EDA技术在组合逻辑、时序逻辑电路设计的综合应用 学会电子自动化设计的一些基本方法，为以后相关课程的学习和开发打下基础 能独立完成一些小型电子系统的设计 课程的任务 理解什么是正向设计方法 HDL在EDA设计中的作用 EDA设计的物理实现形式 FPGA/CPLD、ASIC IP--软核、固核、硬核 FPGA/CPLD在EDA设计中的基础作用 学习重点及学习方法 教学基本要求 第1章 EDA技术概述 问题的提出 设计一个电子秒表电路，使之完成以下功能： 按0.01s的步长进行计时； 具有异步清零和启动/停止计数功能； 并用数码管显示其秒高位、秒低位，百分秒高位、百分秒低位。 为便于显示，秒和百分秒信号均采用BCD码计数方式。 输入信号： clk：系统时钟信号，f=50MHz； clr：异步清零信号，负脉冲有效； startstop：启/停信号，负脉冲有效。 输出信号： dsec[6..0]：驱动数码管，显示秒高位； sec[6..0]：驱动数码管，显示秒低位； cn：分钟的进位信号，接发光二极管，高有效； secd[6..0]、secm[6..0] 分别显示百分秒高位和百分秒低位。 解决方案1——传统的数字系统设计方法 1. 根据设计要求划分功能模块； 2. 确定输入和输出的关系，画出真值表； 3. 由真值表写出逻辑表达式； 4. 利用公式或卡诺图进行人工化简； 5. 根据化简后的逻辑表达式画出电路原理图； 6. 在面包板上进行实验，验证电路的正确性； 7. 再在DXP软件中设计生成PCB图； 8. 检查后送制板厂制板； 9. 对PCB板进行安装、调试，若有大的错误，修改设计，重复以上过程，重新制板。 传统的数字系统设计方法的缺点 解决方案2——现代的数字系统设计方法 首先在计算机上安装EDA软件，它们能帮助设计者自动完成几乎所有的设计过程；再选择合适的PLD芯片，可以在一片芯片中实现整个数字系统。 解决方案2——现代的数字系统设计方法 传统电子系统设计的局限及改进 设计方法的局限 卡诺图只适用于输入比较少的函数的化简。 采用“搭积木”的方法的方法进行设计。必须熟悉各种中小规模芯片的使用方法，从中挑选最合适的器件，缺乏灵活性。 设计系统所需要的芯片种类多，且数量很大。 采用中小规模器件的局限 电路板面积很大，芯片数量很多，功耗很大，可靠性低－－提高芯片的集成度 设计比较困难－－能方便地发现设计错误 电路修改很麻烦－－提供方便的修改手段 PLD器件的出现改变了这一切 现代电子产品的现状 信息社会的标志产品是电子产品。现代电子产品的性能越来越高，复杂度越来越大，更新步伐也越来越快。实现这种进步的主要原因就是微电子技术和电子技术的发展。前者以微细加工技术为代表，目前已进入超深亚微米阶段，可以在几平方厘米的芯片上集成几千万个晶体管；后者的核心就是电子设计自动化EDA技术。 EDA技术的定义： 狭义的EDA技术（ASIC自动设计技术）是指以大规模逻辑器件为设计载体，以硬件描述语言为系统逻辑描述的主要表达方式，以计算机、大规模可编程逻辑器件的开发软件及实验开发系统为设计工具，通过有关的开发软件，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、逻辑化简、逻辑分割、逻辑综合及优化、逻辑布局布线、逻辑仿真，直至对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射、编程下载等工作，最终形成集成电子系统或专用集成芯片的一门新技术。 广义的EDA技术（现代电子设计技术）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。 编程下载(Programmer) 可编程芯片 1.1 EDA技术及发展 电子产品从开始上市到其被市场淘汰为止，其销售情况是一个三角形。三角形面积是产品的总利润，上市越晚越远离销售高峰，总利润则越小。 1.1 EDA技术及其发展 1.1 EDA技术及其发展 1.2 EDA技术实现目标 1.2 EDA技术实现目标 1.2 电子设计自动化系统软件与器件 目