第一章 概 述
主要内容 EDA技术的发展历程; EDA技术的研究范畴; EDA软件系统的构成; 数字系统设计方法; EDA技术的发展趋势。
1.1 EDA技术的发展历程 EDA技术的发展经历了3个阶段: 20世纪70年代,采用MOS工艺,可编程逻辑技术及其器件已经问世,CAD的概念已现雏形,并用于集成电路版图编辑、PCB布局布线等工作; 20世纪80年代,采用CMOS(互补场效应管)工艺,出现了FPGA(Field Programmable Gate Array),CAD技术应用更为广泛,硬件描述语言HDL(Hardware Description Language)的出现为EDA技术(Electronic Design Automation)奠定了基础 ; 20世纪90年代,硬件描述语言的标准得到确立,集成电路设计工艺步入了超深亚微米阶段,百万门大规模可编程逻辑器件的面世,促进了EDA技术的形成和发展。
1.1 EDA技术的发展历程(续) EDA技术进入21世纪得到的发展: 基于FPGA的DSP技术,为高速数字信号处理算法提供了实现途径; SOPC(System On a Programmable Chip)步入了大规模应用阶段; 电子设计成果以自主知识产权IP(Intellectual Property)的方式得以明确表达; 支持标准硬件描述语言且功能强大的EDA软件不断推出; 电子技术领域全方位融入EDA技术; EDA技术使得电子领域多学科的界限更加模糊,相互包容、相互渗透,使系统的性能得到进一步提高。
1.2 EDA技术的研究范畴 利用EDA技术进行电子系统设计实现目标的三种形式: ● 全定制或半定制ASIC ● FPGA/CPLD开发应用 ● PCB(印制电路板)
1.3 EDA软件系统的构成 EDA软件系统主要包括以下几个模块: 设计输入编辑器子模块:接受用户的设计描述,转化为系统内部要求的数据格式,包含了图形编辑器和文本编辑器。 HDL综合器子模块:将输入的设计描述转化为与FPGA/CPLD的基本结构相映射的网表文件。 仿真器:计算机按照一定的算法和一定的仿真库对EDA设计进行模拟,以验证设计,排除错误。 布局布线器(适配器):实现由逻辑设计到物理实现的映射。 编程下载:将电路设计下载到具体的实际器件,实现硬件电路。
1.4 数字系统设计方法 数字系统有多种设计方法,常见的有模块化、结构化设计方法,自底向上(Bottom-up)的设计方法和自顶向下(Top-down)的设计方法。传统的数字系统设计采用自底向上的设计方法,而现代数字系统设计都采用自顶向下的设计方法。
1.5 EDA技术的发展趋势 EDA技术呈现出如下快速发展态势: 现在已经开发出更趋于电路行为级的硬件描述语 言,如System C、SystemVerilog及系统级混合仿真工 具,可以在同一个开发平台上完成高级语言(C、C+ +)与标准HDL语言(Verilog HDL、VHDL)或其他更 低层次描述模块的混合仿真。 随着系统开发对EDA技术的目标器件各种性能要求 的提高,ASIC和FPGA将更大程度的互相融合。
本章小结 本章主要介绍了EDA技术的发展历程、研究范围 和数字系统的设计方法,目的是对EDA技术有一 个初步了解; 在EDA研究范畴中,重点应该放在FPGA/CPLD的 应用开发; 应该掌握EDA软件工具中设计输入、编译综合、 仿真、布局布线和编程下载等各个模块的功能; 数字系统的设计方法应该重点掌握自顶向下的 设计方法及其开发流程。