電子設(shè)計(jì)中EDA技術(shù)的應(yīng)用分析

作者/陳衛(wèi)東,廣東省新興中藥學(xué)校

電子設(shè)計(jì)中EDA技術(shù)的應(yīng)用分析

作者/陳衛(wèi)東,廣東省新興中藥學(xué)校

隨著當(dāng)今經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，一種電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化的技術(shù)又稱為EDA技術(shù)被廣泛應(yīng)用于電子設(shè)計(jì)中并得到了全面的認(rèn)可。EDA技術(shù)成為了傳統(tǒng)的電子設(shè)計(jì)發(fā)展上的新機(jī)遇，為電子設(shè)計(jì)帶來(lái)了新的技術(shù)理念，對(duì)電子設(shè)計(jì)行業(yè)的影響是巨大的。EDA技術(shù)在電子設(shè)計(jì)的發(fā)展中憑借著獨(dú)特的靈活性和便利性占據(jù)著舉足輕重的地位，引領(lǐng)著電子技術(shù)發(fā)展的潮流。本文將針對(duì)以EDA技術(shù)的研究應(yīng)用工作，對(duì)EDA技術(shù)的概念進(jìn)行了簡(jiǎn)單的闡述，并根據(jù)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)對(duì)設(shè)計(jì)流程進(jìn)行了步驟和環(huán)節(jié)的分析，在EDA技術(shù)的應(yīng)用中分析了它需要注意的問(wèn)題，希望可以對(duì)電子行業(yè)中更深層次的利用提供幫助，為之后的電子設(shè)計(jì)系統(tǒng)化和現(xiàn)代化的工作提供技術(shù)方面的啟示。

電子設(shè)計(jì)；EDA技術(shù)；應(yīng)用；注意事項(xiàng)

引言

EDA技術(shù)在電子設(shè)計(jì)中是基于網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)和眾多科技中的一種新型技術(shù)。目前，在很多西方發(fā)達(dá)國(guó)家中已經(jīng)將EDA這種先進(jìn)的技術(shù)廣泛的應(yīng)用于電子設(shè)計(jì)中，從在效率、速度和質(zhì)量上都取得了明顯的成效。EDA技術(shù)已經(jīng)全面的引領(lǐng)了電子設(shè)計(jì)發(fā)展的方向，所以，想要有效的利用EDA技術(shù)發(fā)展電子設(shè)計(jì)就要全面的去認(rèn)識(shí)它，正確的以EDA技術(shù)的含義為基礎(chǔ)了解它的優(yōu)勢(shì)，并熟練的掌握EDA技術(shù)的設(shè)計(jì)應(yīng)用流程。注意EDA技術(shù)在電子設(shè)計(jì)中實(shí)際操作中會(huì)出現(xiàn)的問(wèn)題從而更好的實(shí)現(xiàn)它的技術(shù)價(jià)值，這樣才能在電子設(shè)計(jì)的發(fā)展中追趕發(fā)達(dá)國(guó)家的腳步，才能全面的提升我國(guó)電子設(shè)計(jì)行業(yè)的發(fā)展水平。

1. EDA技術(shù)概述

EDA（Electric Design Automation）又被稱為電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化[1]，EDA技術(shù)作為電子技術(shù)和仿真模擬工作的技術(shù)基礎(chǔ)引領(lǐng)著電子技術(shù)發(fā)展的潮流。EDA技術(shù)在電子行業(yè)中的應(yīng)用為電子設(shè)計(jì)的工作提供了很大的技術(shù)依靠。當(dāng)前，EDA技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域正不斷地得到擴(kuò)展，許多電子設(shè)計(jì)行業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家對(duì)EDA技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，我國(guó)也應(yīng)該在電子行業(yè)中以EDA技術(shù)為發(fā)展的突破口提高電子設(shè)計(jì)的質(zhì)量和水平，可以讓電子設(shè)計(jì)工作在更加系統(tǒng)和科學(xué)技術(shù)的支撐下實(shí)現(xiàn)更深層次和更廣泛的發(fā)展應(yīng)用。EDA技術(shù)在電子設(shè)計(jì)中是通過(guò)可編程邏輯器件PLD（Programmable Logic Device）技術(shù)在數(shù)字系統(tǒng)上的應(yīng)用發(fā)展而來(lái)的。EDA技術(shù)通過(guò)計(jì)算機(jī)在PLD技術(shù)的基礎(chǔ)上利用硬件描述語(yǔ)言HDL（Hardware Descripition Language）來(lái)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)邏輯[2]。設(shè)計(jì)者可以在EDA技術(shù)的支持下完成軟件描述硬件的功能，然后通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列FPGA（Field Programmable Gate Array）或者是復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD（Complex Programmable Logic Device）來(lái)完成所要設(shè)計(jì)得結(jié)果。這個(gè)技術(shù)的應(yīng)用為電子設(shè)計(jì)工作帶來(lái)了極大的靈活性和便利性。

2. EDA技術(shù)的基本特征及優(yōu)勢(shì)

2.1 EDA技術(shù)的基本特征

EDA技術(shù)的設(shè)計(jì)流程與傳統(tǒng)的電子設(shè)計(jì)流程恰好相反，它是自上而下的設(shè)計(jì)流程[3]。在傳統(tǒng)的電子設(shè)計(jì)中，它是先確定了集成電路的芯片后再根據(jù)各個(gè)模塊的功能進(jìn)行局部的設(shè)計(jì)，然后再完成整個(gè)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。這種電子設(shè)計(jì)的方法存在著很多的問(wèn)題和缺陷，需要的器件太多，容易出現(xiàn)故障，對(duì)元件的消耗很大，設(shè)計(jì)的效率很低。而EDA技術(shù)在電子設(shè)計(jì)中采用相反的電子設(shè)計(jì)流程可以有效的克服傳統(tǒng)的電子設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題和缺陷。它在設(shè)計(jì)之前就從電子設(shè)計(jì)的整體角度考慮將系統(tǒng)中的各部分結(jié)構(gòu)規(guī)劃好，在對(duì)方的框圖進(jìn)行劃分時(shí)對(duì)相關(guān)的工作進(jìn)行仿真和糾錯(cuò)，利用HDL進(jìn)行描述高層次邏輯并結(jié)合綜合優(yōu)化的方法來(lái)完成所有的工作，在EDA技術(shù)的幫助下實(shí)現(xiàn)對(duì)任意一項(xiàng)硬件功能進(jìn)行系統(tǒng)描述。最后通過(guò)FPGA和CPLD來(lái)實(shí)現(xiàn)電子設(shè)計(jì)的結(jié)果。這樣的電子技術(shù)的應(yīng)用有效的避免了傳統(tǒng)電子設(shè)計(jì)中會(huì)出現(xiàn)的問(wèn)題，降低了實(shí)際操作中可能出現(xiàn)的故障幾率，極大的提高了設(shè)計(jì)的效率。

2.2 EDA技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

1）應(yīng)用廣泛

EDA技術(shù)具有應(yīng)用廣泛的優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)階段，在電子設(shè)計(jì)中比較常用的編程方式酒紅色無(wú)線編程和在線編程，而EDA技術(shù)在電子設(shè)計(jì)中可以很好的適應(yīng)并實(shí)現(xiàn)無(wú)障礙編程，同時(shí)讓編程更加具有保密性的特征引領(lǐng)著電子設(shè)計(jì)的發(fā)展潮流。

2）可靠性高

EDA技術(shù)具有可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。傳統(tǒng)的電子設(shè)計(jì)中具有復(fù)位障礙和跑飛缺陷，EDA技術(shù)不僅可以很好的克服這個(gè)缺陷還可以將電子產(chǎn)品中的各系統(tǒng)通過(guò)集成和壓縮在一個(gè)芯片中，在電子設(shè)計(jì)中便于被管理并有效的控制了風(fēng)險(xiǎn)，提高了電子設(shè)計(jì)的可靠性。

3）普適性好

EDA技術(shù)具有普適性好的優(yōu)點(diǎn)。在電子設(shè)計(jì)的升級(jí)和創(chuàng)新環(huán)節(jié)中，EDA技術(shù)可以憑借其容量大、速度快和效率高的特征被得到有效的應(yīng)用[4]，這對(duì)于通信類的電子設(shè)計(jì)具有很大的優(yōu)勢(shì)。

4）效率高

EDA技術(shù)具有效率高的優(yōu)點(diǎn)。EDA技術(shù)在多種模塊的功能化下可以實(shí)現(xiàn)多任務(wù)的并行，大大的提高了電子設(shè)計(jì)中的速度和效率。超越了傳統(tǒng)的電子設(shè)計(jì)，滿足了電子設(shè)計(jì)對(duì)信息化和市場(chǎng)化適應(yīng)的需求。

3. EDA技術(shù)在電子設(shè)計(jì)中的流程

EDA技術(shù)在電子設(shè)計(jì)中的流程（如圖1 EDA電子設(shè)計(jì)流程圖）首先是將設(shè)計(jì)的意圖通過(guò)EDA工具的文本或圖形編輯器用文本方式或圖形方式表達(dá)出來(lái)。在通過(guò)設(shè)計(jì)意圖完成設(shè)計(jì)的描述之后就可以進(jìn)行編譯，編譯主要是轉(zhuǎn)換格式和對(duì)一般性的語(yǔ)法及電路進(jìn)行排錯(cuò)。為接下來(lái)的邏輯綜合和優(yōu)化做準(zhǔn)備。邏輯綜合是綜合器針對(duì)于FPGA/CPLD供應(yīng)商的具體產(chǎn)品對(duì)源文件進(jìn)行綜合，綜合后得結(jié)果具有硬件可實(shí)現(xiàn)性，這也是硬件電路從軟件轉(zhuǎn)化過(guò)來(lái)的關(guān)鍵一步。綜合的同時(shí)，還將設(shè)計(jì)中冗余邏輯進(jìn)行去除優(yōu)化，從而節(jié)省了資源，提高了效率。一般是對(duì)資源優(yōu)先或是速度優(yōu)先兩種方式進(jìn)行優(yōu)化。綜合優(yōu)化就是對(duì)軟件的設(shè)計(jì)和硬件的可實(shí)現(xiàn)性進(jìn)行結(jié)合，也就是對(duì)具體型號(hào)的芯片進(jìn)行布局、布線和適配。之后進(jìn)行功能的仿真和時(shí)序的仿真，在這個(gè)階段如果仿真沒(méi)有發(fā)現(xiàn)問(wèn)題就可以通過(guò)編程器或者是下載電纜將適配器產(chǎn)生的配置文件下載到目標(biāo)芯片中。然后針對(duì)FPGA/CPLD直接應(yīng)用于系統(tǒng)中通過(guò)硬件測(cè)試進(jìn)行檢測(cè)[5]。

圖1 EDA電子設(shè)計(jì)流程圖

4. EDA技術(shù)在電子設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

在電力的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，電力線主要是通過(guò)采用濾波器的低通功能進(jìn)行載波通訊，它是通過(guò)濾波器將高頻的信息過(guò)濾掉，使得工頻電流可以接地，阻抗可以變換。由于常見(jiàn)的數(shù)字濾波器在實(shí)際操作中有著計(jì)算速度低等缺陷常常使用模擬濾波器來(lái)滿足實(shí)際的操作需求，但是模擬的濾波器在應(yīng)用中還是有著很多的問(wèn)題。比如。在實(shí)際的操作中，模擬的濾波器很難調(diào)試、系統(tǒng)的級(jí)數(shù)低、參數(shù)漂移等。所以為了解決這些問(wèn)題，就會(huì)在電子設(shè)計(jì)中采用EDA技術(shù)。在EDA技術(shù)中的A/D轉(zhuǎn)換和濾波器可以很好的解決傳統(tǒng)的濾波器存在的問(wèn)題。如圖2所示就是在電子設(shè)計(jì)中應(yīng)用EDA技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)的被遞歸型濾波器的模擬圖[6]。在現(xiàn)場(chǎng)可編程門列陣的內(nèi)容主要由六個(gè)部分組成，是以時(shí)序控制器為核心的非遞歸型濾波器的設(shè)計(jì)，在具體的工作過(guò)程中是由時(shí)序控制器為其余的五個(gè)模塊進(jìn)行控制信號(hào)的輸送。具體工作流程如下：

圖2 非遞歸型濾波器模塊圖

1）A/D轉(zhuǎn)換器將轉(zhuǎn)換結(jié)束的信號(hào)EOC上升沿發(fā)送給時(shí)序控制器，然后時(shí)序控制器接收到信號(hào)之后向并串轉(zhuǎn)換、串行延時(shí)、系數(shù)查表、位移相加、鎖存輸出五個(gè)模塊發(fā)送并串轉(zhuǎn)換信號(hào)、串行延時(shí)信號(hào)、系數(shù)查表信號(hào)、位移相加信號(hào)、鎖存輸出信號(hào)。

2）并串轉(zhuǎn)換模塊、串行延時(shí)模塊、系數(shù)查表模塊、位移相加模塊、鎖存輸出模塊這五個(gè)模塊在按照到時(shí)序控制器發(fā)送來(lái)的信號(hào)依次進(jìn)行運(yùn)行[7]。對(duì)各個(gè)模塊的描述語(yǔ)言采用的是VHDL語(yǔ)言，系數(shù)查表模塊在設(shè)計(jì)時(shí)元件使用的是ROM元件，把查找的內(nèi)容寫(xiě)入MIF文件中，采樣的頻率要比截止的頻率小一級(jí)，芯片結(jié)構(gòu)在通過(guò)對(duì)算法的改進(jìn)過(guò)程中得到最佳的匹配[8]。從而運(yùn)算的效率被提高。

5. 結(jié)論

在我國(guó)的經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的帶動(dòng)下我國(guó)的科學(xué)技術(shù)也在不斷的進(jìn)步，在科學(xué)技術(shù)的支持下電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)水平也得到了大幅度的提升?，F(xiàn)如今EDA技術(shù)憑借著自身的優(yōu)勢(shì)儼然已經(jīng)成為電子設(shè)計(jì)過(guò)程中的核心技術(shù)，成為電子產(chǎn)品研發(fā)應(yīng)用的源動(dòng)力。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷變革，EDA技術(shù)也將電子設(shè)計(jì)的水平推向新的高度。電子設(shè)計(jì)的工程師要熟練的運(yùn)用和掌握EDA技術(shù)，將EDA技術(shù)在電子設(shè)計(jì)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)得以凸顯出來(lái)，通過(guò)實(shí)際的實(shí)踐操作中不斷的完善和創(chuàng)新，有效的解決傳統(tǒng)電子設(shè)計(jì)中的弊端，減少實(shí)際中的故障幾率，使得設(shè)計(jì)效率大幅度的提高，讓EDA技術(shù)得到更好的推廣前景，提高電子產(chǎn)品的核心競(jìng)爭(zhēng)力，進(jìn)一步促進(jìn)電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

＊ [1]梁莉.EDA技術(shù)在現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016，06(35)：66—67.

＊ [2]黃育楷.EDA技術(shù)在電子技術(shù)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2016，03(08)：255—256.

＊ [3]趙周.EDA技術(shù)在數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用分析[J].電子制作，2016，04(10)：36.