第1章eda技术概述

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1、EDA技术概述第1章第1章EDA技术概述本章简要介绍了EDA技术、EDA工具、FPGA结构原理、EDA的应用情况和发展趋势，其中重点介绍了基于EDA的FPGA开发技术概况。考虑到本章中出现的一些基本概念和名词有可能涉及较多的基础知识和更深入的EDA基础理论，故对本章的学习仅要求读者作一般性的了解，无须深入探讨。因为待学习完本书，并经历了本书配置的必要实践后，许多问题都会自然而然地明白了。不过需要强调，认真学习本章的重要性并不能因此而被低估。1.1EDA技术现代电子设计技术的核心已日趋转向基于计算机的电子设计自动化技

2、术（ElectronicDesignAutomation，EDA）。EDA技术就是依赖功能强大的计算机，在EDA工具软件平台上，对以硬件描述语言（HardwareDescriptionLanguage，HDL）为系统逻辑描述手段完成的设计文件，自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合、布局布线以及逻辑优化和仿真测试，直至实现既定的电子线路系统功能。EDA技术使得设计者的主要工作仅限于利用软件的方式来完成对系统硬件功能的实现，这是电子设计技术的一个巨大进步。EDA技术在硬件实现方面融合了大规模集成电路制造技术、IC版图设

3、计、ASIC测试和封装、FPGA/CPLD（FieldProgrammableGateArray/ComplexProgrammableLogicDevice）编程下载和自动测试等技术；在计算机辅助工程方面融合了计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助测试（CAT）、计算机辅助工程（CAE）技术以及多种计算机语言的设计概念；而在现代电子学方面则容纳了更多的内容，如电子线路设计理论、数字信号处理技术、数字系统建模和优化技术等。因此EDA技术为现代电子理论和设计的表达与实现提供了可能性。正因为ED

4、A技术丰富的内容以及与电子技术各学科领域的相关性，其发展的历程同大规模集成电路设计技术、计算机辅助工程、可编程逻辑器件，以及电子设计技术和工艺的发展是同步的。就过去30年的电子技术的发展历程，可将EDA技术的发展大致分为三个阶段。20世纪70年代，在集成电路制作方面，MOS工艺已得到广泛的应用。可编程逻辑技术及其器件已经问世，计算机作为一种运算工具已在科研领域得到广泛应用。而在后期，CAD的概念已见雏形，这一阶段人们开始利用计算机取代手工劳动，辅助进行集成电路版图编辑、PCB布局布线等工作，这是EDA技术的雏形。·

5、25·EDA技术概述第1章20世纪80年代，集成电路设计进入了CMOS（互补场效应管）时代。复杂可编程逻辑器件已进入商业应用，相应的辅助设计软件也已投入使用；在20世纪80年代末，出现了FPGA；CAE和CAD技术的应用更为广泛，它们在PCB设计方面的原理图输入、自动布局布线及PCB分析、逻辑设计、逻辑仿真、布尔代数综合和化简等方面担任了重要的角色；特别是各种硬件描述语言的出现、应用和标准化方面的重大进步，为电子设计自动化必须解决的电子线路建模、标准文档及仿真测试奠定了基础。20世纪90年代，计算机辅助工程、辅助分

6、析和辅助设计在电子技术领域获得了更加广泛的应用。与此同时，电子技术在通信、计算机及家电产品生产中的市场需求和技术需求，极大地推动了全新的电子设计自动化技术的应用和发展。特别是集成电路设计工艺步入了超深亚微米阶段，百万门以上的大规模可编程逻辑器件的陆续面世，以及基于计算机技术的面向用户的低成本大规模ASIC设计技术的应用，促进了EDA技术的形成。更为重要的是，各EDA公司致力于推出兼容各种硬件实现方案和支持标准硬件描述语言的EDA工具软件，都有效地将EDA技术推向成熟和实用。EDA技术在进入21世纪后，得到了更大的发

7、展，突出表现在以下几个方面。l在FPGA上实现DSP（数字信号处理）应用成为可能，用纯数字逻辑进行DSP模块的设计，使得高速DSP实现成为现实，并有力地推动了软件无线电技术的实用化和发展。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。l嵌入式处理器软核的成熟，使得SOPC（SystemOnaProgrammableChip）步入大规模应用阶段，在单片FPGA中实现一个完备的可随意重构的嵌入式系统成为可能。l在仿真和设计两方面支持标准硬件描述语言的功能强大的EDA软件不断推出。lEDA使得电子领域各

8、学科的界限更加模糊，更加互为包容：模拟与数字、软件与硬件、系统与器件、ASIC与FPGA等。l基于EDA的、用于ASIC设计的标准单元已涵盖大规模电子系统及复杂IP核模块。l软硬IP（IntellectualProperty）核在电子行业的产业领域广泛应用。lSOC高效低成本设计技术的成熟。l系统级、行为验证级硬件描述语言（如SystemC）的出现，使复杂电