第12章 现代数字系统设计概述.pptxVIP

毕业论文答辩PPT模板现代数字系统设计概述

EDA概述硬件描述语言HDL12.112.3EDA集成开发工具12.4可编程逻辑器件12.2

本章课程目标①了解现代数字电路设计要素，能够识别数字电路的PLD表达方法；②理解硬件表述语言的结构和常用语句，能够阅读和分析硬件描述语言常用代码；③了解EDA集成开发工具，能够在QuatusII中完成简单逻辑电路设计的完整流程。

随着微电子技术和计算机技术的飞速发展，数字电路的传统设计方法已经无法适应以大规模、高密度和高速度为特征的现代数字系统，基于EDA（ElectronicDesignAutomation）技术的现代数字系统设计正逐步取代传统的手工设计方法，成为数字系统设计的主流。EDA是先进的数字电路设计技术，是电子工程师必须掌握的技术之一。EDA技术是以计算机为工作平台的电子设计自动化技术，辅助进行集成电路设计、电子电路设计和PCB设计等工作，EDA技术是现代电子系统设计的有效手段，如果没有EDA技术的支持，要完成超大规模集成电路的设计和制造是不可想象的，当然，EDA技术也随着电子技术的发展而不断进步。本章简要介绍基于可编程逻辑器件的EDA技术，内容包含可编程逻辑器件、硬件描述语言和EDA集成开发环境等要素。

EDA技术概述12.1EDA技术利用计算机完成电子系统的设计，是随着集成电路和计算机技术的飞速发展应运而生的一种高级、快速、有效的电子设计自动化工具。EDA技术是以计算机和微电子技术为先导的先进技术，汇集了计算机图形学、拓扑学、逻辑学、微电子工艺与结构学以及计算数学等多种计算机应用学科的必威体育精装版成果。EDA技术是电子设计技术的发展趋势，利用EDA工具可以代替设计者完成电子系统设计中的大部分工作，设计人员只须完成对系统功能的描述，就可以由计算机软件进行处理，得到设计结果，而且修改设计如同修改软件一样方便，可以极大地提高设计效率。广义的EDA技术应用于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、仿真与测试等领域。狭义的EDA技术是指以大规模可编程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，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、逻辑简化、逻辑分割、逻辑综合及优化、布局布线、逻辑仿真，直至完成对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多学科融合的新技术。

EDA技术概述12.120世纪70年代，随着中小规模集成电路的开发应用，越来越多不同外形的元件被用到印刷电路板上，每片集成电路包含的元件也从几十、几百到几千甚至千万。传统的手工制图设计印刷电路板和集成电路的方法已无法满足设计的精度和效率要求。因此工程师们开始进行二维平面图形的计算机辅助设计，替代繁杂、机械的版图设计工作，这就产生了第一代EDA工具即CAD软件。EDA技术的发展历程：CAD阶段这一阶段EDA技术的特点是一些单独的工具软件，主要有PCB布线设计、电路模拟、逻辑模拟及版图的绘制等，通过使用计算机，将设计人员从大量繁琐重复的计算和绘图工作中解脱出来。目前常用的Protel早期版本Tango，以及用于电路模拟的SPICE软件和后来产品化的IC版图编辑与设计规则检查系统等软件，都是这个阶段的产品。CAD工具存在的问题主要有两个方面：第一，由于各个工具软件是由不同的公司和专家开发的，只能解决一个领域的问题，完成一个电子系统的设计需要轮流使用不同的软件，设计效率较低；第二，缺乏系统级的设计考虑，对于复杂电子系统的设计，不能提供系统级的仿真与综合，设计错误如果在开发后期才被发现，将给修改工作带来极大不便。

EDA技术概述12.1随着集成电路规模的不断扩大，以及电子系统设计的逐步复杂，电子设计CAD的工具随之发展和完善，人们在集成电路与电子系统设计方法学以及设计工具集成化方面取得了许多成果，进入CAE阶段。EDA技术的发展历程：CAE阶段在CAE阶段，各种设计工具，如原理图输入、编译与连接、逻辑模拟、测试码生成、版图自动布局以及各种单元库已经齐全，由于采用了统一数据管理技术，因而能够将各个工具集成为一个CAE系统，按照设计方法学制定的设计流程，可以实现从设计输入到版图输出的全程自动化。设计者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。多数CAE系统还集成了PCB自动布局布线软件及热特性、噪声、可靠性等分析软件，进而可以实现电子系统设计自动化。如果说自