EDA技术与数字系统设计PPT教学课件-第1章 EDA技术概述汇.ppt

第1章 EDA技术概述 1.1 EDA技术的发展史 1.2 EDA技术的主要内容 1.3 EDA技术的发展趋势 1.1 EDA技术的发展史 EDA技术伴随着计算机、集成电路、电子系统设计的发展，经历了计算机辅助设计(Computer Assist Design，简称CAD)、计算机辅助工程设计(Computer Assist Engineering Design，简称CAED)和电子设计自动化(Electronic Design Automation，简称EDA)三个发展阶段。 1. ?20世纪70年代的计算机辅助设计(CAD)阶段 早期的电子系统硬件设计采用的是分立元件。随着集成电路的出现和应用，硬件设计进入到大量选用中小规模标准集成电路阶段。人们将这些器件焊接在电路板上，做成初级电子系统。对电子系统的调试是在组装好的PCB(Printed Circuit Board))板上进行的。 2. ?20世纪80年代的计算机辅助工程设计(CAED)阶段 初期阶段的硬件设计是用大量不同型号的标准芯片实现电子系统设计的。随着微电子工艺的发展，相继出现了集成上万只晶体管的微处理器、集成几十万直到上百万储存单元的随机存储器和只读存储器。此外，支持定制单元电路设计的硅编程、掩膜编程的门阵列，如标准单元的半定制设计方法以及可编程逻辑器件(PAL和GAL)等一系列微结构和微电子学的研究成果都为电子系统的设计开辟了新天地。 伴随着计算机和集成电路的发展，EDA技术进入到计算机辅助工程设计阶段。20世纪80年代初推出的EDA工具则以逻辑模拟、定时分析、故障仿真、自动布局和布线为核心，重点解决电路设计完成之前的功能检测等问题。利用这些工具，设计师能在产品制作之前预知产品的功能与性能，能生成产品制造文件，在设计阶段对产品性能的分析前进了一大步。 3. ?20世纪90年代电子系统设计自动化(EDA)阶段 为了满足千差万别的系统用户提出的设计要求，最好的办法是由用户自己设计芯片，让他们把想设计的电路直接设计在自己的专用芯片上。微电子技术的发展，特别是可编程逻辑器件的发展，使得微电子厂家可以为用户提供各种规模的可编程逻辑器件，使设计者通过设计芯片来实现电子系统功能。 1.2 EDA技术的主要内容 作为一名初学者，面对涉及面广、内容交叉纵横的EDA技术往往感到无从入手。下面我们以绘画为例，从实用的角度来阐明基于可编程逻辑器件的数字系统EDA技术的主要内容。在开始绘画之前，我们必须准备好纸和笔墨。 1.2.1 大规模可编程逻辑器件 可编程逻辑器件(简称PLD)是一种由用户编程来实现某种逻辑功能的新型逻辑器件，主要包括FPGA和CPLD两大类。FPGA和CPLD分别是现场可编程门阵列和复杂可编程逻辑器件的简称。国际上生产FPGA/CPLD的主流公司，并且在国内占有市场份额较大的主要是Xilinx、A1tera、Lattice等三家公司。 Xi1inx公司的FPGA器件有XC2000、XC3000、XC9500/4000、Coolrunner (XPLA3)、Spartan、Virtex系列等，可用门数为1200～18?000；A1tera公司的主要产品有MAX3000/7000、FLEX10K、APEX20K、ACEX1K、Stratix、Cyclone系列等，提供门数为5000～250?000；Lattice公司的主要产品有ispLSI2000/5000/8000、MACH4/5、ispMACH4000等，集成度可多达25?000个PLD等效门。 FPGA在结构上主要分为三个部分：可编程逻辑单元，可编程输入/输出单元和可编程连线。CPLD在结构上主要包括三个部分：可编程逻辑宏单元，可编程输入/输出单元和可编程内部连线。 FPGA/CPLD最明显的特点是高集成度、高速度和高可靠性，其时钟延时可小至纳秒级，结合其并行工作方式，在超高速应用领域和实时测控方面有着非常广阔的应用前景。 1.2.2 软件开发工具 目前比较流行的、主流厂家的EDA软件工具有Altera的MAX+plus Ⅱ Lattice的ispLEVER、Xilinx的Foundation Series等。 MAX+plus?Ⅱ支持原理图、VHDL和Verilog语言文本文件以及以波形与EDIF等格式的文件作为设计输入，并支持这些文件的任意混合