淺析EDA技術在電子工程設計中的應用

李曉霞

【摘要】隨著時代的進步和科技網絡的不斷發展，人類進入了信息快速發展的時代。電子產品已經成為人們必須擁有的日常必需品。然而，隨著生活水平的提高，傳統的電子技術水平已經遠遠不能滿足人們的需要。為了促進電子技術的不斷創新和發展，電子工程設計必須有效加強電子技術的研究和應用，推動電子工程設計不斷超越當前科技水平，實現快速發展。而EDA技術的研究與應用，可以較好地實現這一要求。

【關鍵詞】EDA;電子工程;設計;應用

一、什么是EDA

EDA是電子設計自動化（Electronic Design

Automation）的縮寫。在20世紀60年代中期，EDA從計算機輔助設計（CAD）、計算機輔助制造（CAM）、計算機輔助測試（CAT）和計算機輔助工程（CAE）等概念發展而來。在20世紀90年代初從計算機輔助設計（CAD）、計算機輔助制造（CAM）、計算機輔助測試（CAT）和計算機輔助工程（CAE）的概念發展而來的。EDA技術就是以計算機為工具，設計者在EDA軟件平臺上，用硬件描述語言HDL完成設計文件，然后由計算機自動地完成邏輯編譯、化簡、分割、綜合、優化、布局、布線和仿真，直至對于特定目標芯片的適配編譯、邏輯映射和編程下載等工作。EDA技術的出現，極大地提高了電路設計的效率和可操作性，減輕了設計者的勞動強度。

二、EDA的大致分類及發展歷程

（一）分類

大致分為芯片設計輔助軟件、可編程芯片輔助設計軟件、系統設計輔助軟件三類。目前進入我國并具有廣泛影響的EDA軟件是可編程芯片輔助設計軟件和系統設計輔助軟件，如Protel、Altium

Designer、PSPICE、multisim、OrCAD、PCAD、LSIIogic、MicroSim、ISE、modelsim、Matlab等等。這些工具都有較強的功能，一般可用于幾個方面，例如很多軟件都可以進行電路設計與仿真，同時還可以進行PCB自動布局布線，可輸出多種網表文件與第三方軟件接口。

（二）發展歷程

早期的可編程邏輯器件只有可編程只讀存貯器（PROM）、紫外線可按除只讀存貯器（EPROM）和電可擦除只讀存貯器（EEPROM）三種。由于結構的限制，它們只能完成簡單的數字邏輯功能。其后，出現了一類結構上稍復雜的可編程芯片，即可編程邏輯器件，它能夠完成各種數字邏輯功能。這些早期的PLD器件的一個共同特點是可以實現速度特性較好的邏輯功能，但其過于簡單的結構也使它們只能實現規模較小的電路。為了彌補這一缺陷，20世紀80年代中期Altera和Xilinx分別推出了類似于PAL結構的擴展型CPLD和與標準門陣列類似的FPGA，它們都具有體系結構和邏輯單元靈活、集成度高以及適用范圍寬等特點。這兩種器件兼容了PLD和通用門陣列的優點，可實現較大規模的電路，編程也很靈活。與門陣列等其它ASIC相比，它們又具有設計開發周期短、設計制造成本低、開發工具先進、標準產品無需測試、質量穩定以及可實時在線檢驗等優點，因此被廣泛應用于產品的原型設計和產品生產（一般在10，000件以下）之中。幾乎所有應用門陣列、PLD和中小規模通用數字集成電路的場合均可應用FPGA和CPLD器件。

三、EDA的特點與優點

EDA是電子技術設計自動化也就是能夠幫助人們設計電子電路或系統的軟件工具。該工具可以在電子產品的各個設計階段發揮作用，使設計更復雜的電路和系統成為可能。在原理圖設計階段，可以使用EDA中的仿真工具論證設計的正確性。在芯片設計階段.可以使用EDA中的芯片設計工具設計制作芯片的版圖。在電路板設計階段，可以使用EDA中電路板設計工具設計多層電路板。特別是支持硬件描述語言的EDA工具的出現使復雜數字系統設計自動化成為可能只要用硬件描述語言將數字系統的行為描述正確，就可以進行該數字系統的芯片設計與制造。

EDA代表了當今電子設計技術的最新發展方向，利用EDA工具電子設計師可以從概念、算法、協議等開始設計電子系統大量工作可以通過計算機完成，并可以將電子產品從電路設計、性能分析到設計出IC版圖或PCB版圖的整個過程在計算機上自動處理完成。設計者采用的設計方法是一種高層次的自頂向下的全新設計方法，這種設計方法首先從系統設計入手，在頂層進行功能方框圖的劃分和結構設計。在方框圖一級進行仿真、糾錯.并用硬件描述語言對高層次的系統行為進行描述，在系統一級進行駛證;然后用綜合優化工具生成具體門電路的網絡表，其對應的物理實現級可以是印刷電路板或專用集成電路。設計者的工作僅限于利用軟件的方式，即利用硬件描述語言和EDA軟件來完成對系統硬件功能的實現。隨著設計的主要仿真和調試過程是在高層次上完成的，這既有利于早期發現結構設計上的錯誤，避免設計工作的浪費，又減少了邏輯功能仿真的工作量，提高了設計的一次性成功率。隨著現代電子產品的復雜度和集成度的日益提高，一般的中小規模集成電路組合己不能滿足要求電路設計逐步地從中小規模芯片轉為大規模、超大規模芯片，具有高速度、高集成度、低功耗的可編程器件己蓬勃發展起來。

四、EDA在電子工程設計中的應用

（一）在電路性能優化中運用EDA技術

現階段，EDA技術在電子工程設計以及各個領域都取得了重大的進展，應用的領域也不局限于傳統的范疇，在許多新型的行業中，EDA技術也取得一些進展，根據目前的情況分析，EDA技術在電子工程設計領域取得的成就非常令人矚目，下面主要分析電子工程領域中EDA技術的不斷應用，促進了電路性能的不斷優化，電子產品之所以能夠在眾多的產品中脫穎而出，是由于它能夠不斷實現不同功能的應用，但是實現這些不同功能應用歸根結底是由于EDA技術有效實現了電路性能的不斷優化。而電路性能中比較重要的組成就是電子的元器件，在EDA技術的不斷探索和運用中，EDA技術有效改善了電子元器件容差的問題，讓電子元器件有非常好的容差，有效保障了電路的穩定運行的態勢，EDA技術的應用控制了溫度，讓溫度不能影響元器件，促進元器件實現了最優的運行模式，實現了電子產品效益的提升。

（二）在電路仿真分析中對EDA技術進行運用

EDA技術子電子產品工程設計中不斷應用，有效檢測了電路仿真分析的科學性和合理性。在實踐的過程中，設計師首次把電子工程設計方案完成后，首次運用EDA技術對方案進行科學合理性分析，在首次實踐之后，設計師發現EDA技術在電子工程設計中有很大的優越性，并且，EDA技術不僅僅在電路仿真分析中能夠起到非常重要的作用，對不同的工作，EDA技術能夠同樣檢測其是否具備科學合理的特性，EDA技術在電路仿真分析中的運用，讓設計師可以快速的找到問題的所在，能夠讓設計師及時解決問題，避免出現損失。因此，EDA技術在電子工程設計中應用程度的拓展，促進了電子產品的質量不斷提高，在一定程度上推動我國電子工程設計水平不斷向前發展。