EDA技能的概念及范畴

EDA是电子方案主动化（Electronic Design Automatic）的简称。 EDA技能是在电子CAD技能根底上翻开起来的核算机软件体系，是指以核算机为作业路径，交融了运用电子技能、核算机技能、信息处理及智能化技能的最新作用，进行电子商品的主动方案。

运用EDA东西，电子方案师能够从概念、算法、协议等开端方案电子体系，许多作业能够经过核算机完毕，并能够将电子商品从电路方案、功用剖析到方案出IC地图或PCB地图的悉数进程在核算机上主动处理完毕。

如今对EDA的概念或范畴用得很宽。包含在机械、电子、通讯、航空航天、化工、矿藏、生物、医学、军事等各个范畴，都有EDA的运用。如今EDA 技能已在各大公司、企作业单位和科研教育有些广泛运用。例如在飞机制作进程中，从方案、功用查验及特性剖析直到翱翔仿照，都或许触及到EDA技能。通常所指的EDA技能，首要关于电子电路方案、PCB方案和IC方案。EDA 方案可分为体系级、电路级和物理完毕级。

EDA常用软件

EDA东西层出不穷，如今进入中国并具有广泛影响的EDA软件有：EWB、PSPICE、OrCAD、PCAD、Protel、Viewlogic、Mentor、Graphics、Synopsys、LSIlogic、Cadence、MicroSim等等。这些东西都有较强的功用，通常可用于几个方面，例多么多软件都能够进行电路方案与仿真，一同以能够进行PCB主动方案布线，可输出多种网表文件与第三方软件接口。下面按首要功用或首要运用场合，分为电路方案与仿真东西、PCB方案软件、IC方案软件、PLD方案东西及其它EDA软件，进行简略介绍。

1、电子电路方案与仿真东西

电子电路方案与仿真东西包含SPICE/PSPICE；EWB；Matlab；SystemView；MMICAD等。下面简略介绍前三个软件。

（1）SPICE（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）是由美国加州大学推出的电路剖析仿真软件，是20世纪80年代世界上运用最广的电路方案软件，1998年被定为美国国家标准。1984年，美国MicroSim公司推出了依据SPICE的微机版PSPICE（Personal—SPICE）。如今用得较多的是PSPICE6.2，能够说在同类商品中，它是功用最为健旺的仿照和数字电路混合仿真EDA软件，在国内广泛运用。最新推出了PSPICE9.1版别。它能够进行林林总总的电路仿真、鼓动树立、温度与噪声剖析、仿照操控、波形输出、数据输出、并在同一窗口内一同闪现仿照与数字的仿真作用。不论对哪种器材哪些电路进行仿真，都能够得到准确的仿真作用，并能够自行树立元器材及元器材库。

（2）EWB(Electronic Workbench)软件 是Interactive ImageTechnologies Ltd 在20世纪90年代初推出的电路仿真软件。如今广泛运用的是EWB5.2，有关于其它EDA软件，它是较细巧的软件（只需16M）。但它对模数电路的混合仿真功用却十分健旺，简直十0%地仿真出实在电路的作用，并且它在桌面上供给了万用表、示波器、信号发作器、扫频仪、逻辑剖析仪、数字信号发作器、逻辑改换器和电压表、电流表等仪器外表。它的界面直观，易学易用。它的许多功用仿照了SPICE的方案，但剖析功用比PSPICE稍少一些。

（3）MATLAB商品族 它们的一大特性是有许多的面向详细运用的东西箱和仿真块，包含了无缺的函数集用来对图画信号处理、操控系核算划、神经网络等分外运用进行剖析和方案。它具稀有据搜集、陈说生成和MATLAB言语编程发作独立C/C++代码等功用。MATLAB商品族具有下列功用：数据剖析；数值和符号核算；工程与科学绘图；操控系核算划；数字图画信号处理；财政工程；建模、仿真、原型开发；运用开发；图形用户界面方案等。MATLAB商品族被广泛地运用于信号与图画处理、操控系核算划、通讯体系仿真等许多范畴。翻开式的构造使MATLAB商品族很简略关于特定的需求进行拓宽，然后在不断深化对疑问的知道一同，跋涉自身的竞赛力。

2、PCB方案软件

PCB(Printed—Circuit Board)方案软件品种许多，如：Protel； OrCAD；Viewlogic； PowerPCB； Cadence PSD；MentorGraphices的Expedition PCB；Zuken CadStart； Winboard/Windraft/Ivex-SPICE；PCB Studio； TANGO等等。如今在中国用得最多应属Protel，下面仅对此软件作一介绍。

Protel是PROTEL公司在20世纪80年代末推出的CAD东西，是PCB方案者的首选软件。它较早在国内运用，广泛率最高，有些高校的电路专业还专门开设Protel课程，简直地址的电路公司都要用到它。前期的Protel首要作为打印板主动布线东西运用，如今广泛运用的是Protel99SE，它是个无缺的全方位电路方案体系，包含了电原理图制作、仿照电路与数字电路混合信号仿真、多层打印电路板方案（包含打印电路板主动方案布线），可编程逻辑器材方案、图表生成、电路表格生成、支撑宏操作等功用，并具有Client/Server（客户/效能器体系构造，一同还兼容一些其它方案软件的文件格局，如ORCAD、PSPICE、EXCEL等。运用多层印制线路板的主动布线，可完毕高密度PCB的十0%布通率。Protel软件功用健旺、界面和睦、运用便当，但它最具代表性的是电路方案和PCB方案。

3、IC方案软件

IC方案东西许多，其间按商场合占份额排做法Cadence、Mentor Graphics和Synopsys。这三家都是ASIC方案范畴恰当有名的软件供货商。其它公司的软件相对来说运用者较少。中国华大公司也供给ASIC方案软件（熊猫2000）；别的近期闻名的Avanti公司，是正本在Cadence的几个中国人工程师创建的，他们的方案东西能够悉数和Cadence公司的东西相抗衡，十分适用于深亚微米的IC方案。下出按用处对IC方案软件作一些介绍。

（1）方案输入东西 这是任何一种EDA软件有必要具有的根柢功用。像Cadence的composer,viewlogic的viewdraw,硬件描写言语VHDL、Verilog HDL是首要方案言语，许多方案输 入东西都支撑HDL。别的像Active—HDL和其它的方案输入办法，包含原理和状况机输入办法，方案FPGA/CPLD的东西大都可作为IC方案的输下办法，如Xilinx、Altera等公司供给的开发东西，Modelsim FPGA等。

（2）方案仿真作业 咱们运用EDA东西的一个最大利益是能够验证方案是不是准确，简直每个公司的EDA 商品都有仿真东西。Verilog—XL、NC—verilog用于Verilog仿真，Leapfrog用于VHDL仿真，Analog Artist用于仿照电路仿真。Viewlogic的仿真器有：viewsim门级电路仿真器，speedwaveVHDL仿真器，VCS—verilog仿真器。Mentor Graphics有其子公司Model Tech 出品的VHDL和Verilog双仿真器：Model Sim。Cadence、Synopsys用的是VSS（VHDL仿真器）。如今的趋势是各大EDA公司都逐步用HDL仿真器作为电路验证的东西。

（3）归纳东西 归纳东西能够把HDL成为门级网表。这方面Synopsys东西占有较大的优势，它的Design Compile是作归纳的工业标准，它还有别的一个商品叫Behavior Compiler，能够供给更高档的归纳。别的近期美国又出了一家软件叫Ambit，说是比Synopsys的软件更有用，能够归纳50万门的电路，速度更快。本年头Ambit被Cadence公司收买，为此Cadence丢掉了它正本的归纳软件Synergy。跟着FPGA方案的方案越来越大，各EDA公司又开发了用于FPGA方案的归纳软件，比照有名的有：Synopsys的FPGA Express,Cadence的Synplity，Mentor的Leonardo，这三家的FPGA归纳软件占了商场的绝大有些。

（4）方案和布线 在IC方案的方案布线东西中，Cadence软件是比照强的，它有许多商品，用于标准单元、门阵列已可完毕交互布线。最有名的是Cadence spectra，它正本是用于PCB布线的，后来Cadence把它用来作IC的布线。其首要东西有：Cell3，Silicon Ensemble—标准单元布线器；Gate Ensemble—门阵列布线器；Design Planner—方案东西。其它各EDA软件开发公司也供给各自的方案布线东西。

（5）物理验证东西 物理验证东西包含地图方案东西、地图验证东西、地图获取东西等等。这方面Cadence也是很强的，其Dracula、Virtuso、Vampire等物理东西有许多的运用者。

（6）仿照电路仿真器 前面讲的仿真器首要是关于数字电路的，关于仿照电路的仿真东西，广泛运用SPICE，这是仅有的挑选。只不过是挑选纷歧样公司的SPICE，像MiceoSim的PSPICE、Meta Soft的HSPICE等等。HSPICE如今被Avanti公司收买了。在许多的SPICE中，最好最准的当数HSPICE，作为IC方案，它的模型最多，仿真的精度也最高。

4、PLD方案东西

PLD（Programmable Logic Device）是一种由用户依据需求而自行构造逻辑功用的数字集成电路。如今首要有两大类型：CPLD(Complex PLD)和FPGA(Field Programmable Gate Array)。它们的根柢方案办法是凭仗于EDA软件，用原理图、状况机、布尔表达式、硬件描写言语等办法，生成相应的方针文件，究竟用编程器或下载电缆，由方针器材完毕。出产PLD的厂家许多，但最有代表性的PLD厂家为Altera、Xilinx和Lattice 公司。

PLD的开发东西通常由器材出产厂家供给，但跟着器材方案的不断添加，软件的凌乱性也随之跋涉，如今由专门的软件公司与器材出产厂家协作，推出功用健旺的方案软件。下面介绍首要器材出产厂家和开发东西。

（1）ALTERA 20世纪90年代往后翻开很快。首要商品有：MAX3000/7000、FELX6K/十K、APEX20K、ACEX1K、Stratix等。其开发东西—MAX+PLUS II是较成功的PLD开发路径，最新又推出了Quartus II开发软件。Altera公司供给较多办法的方案输下办法，绑定第三方VHDL归纳东西，如：归纳软件FPGA Express、Leonard Spectrum，仿真软件ModelSim。

（2）ILINX FPGA的发明者。商品品种较全，首要有；XC9500/4000、Coolrunner(XPLA3)、Spartan、Vertex等系列，其最大的Vertex—II Pro器材已到达800万门。开发软件为Foundation和ISE。通常来说，在欧洲用Xilinx的人多，在日本和亚太区域用ALTERA的人多，在美国则是平起平坐。全球PLD/FPGA商品60%以上是由Altera和Xilinx供给的。能够讲Altera和Xilinx一同挑选了PLD技能的翻开方向。

（3）Lattice—Vantis Lattice是ISP（In—System Programmability）技能的发明者，ISP技能极大地推进了PLD商品的翻开，与ALTERA和XILINX比照，其开发东西比Altera和Xilinx略逊一筹。中小方案PLD比照有特征，大方案PLD的竞赛力还不可强（Lattice没有依据查找表技能的大方案FPGA），1999年推出可编程仿照器材，1999年收买Vantis（原AMD子公司），成为第三大可编程逻辑器材供货商。2001年12月收买Agere公司（原Lucent微电子部）的FPGA有些。首要商品有ispLSI2000/5000/8000，MACH4/5。

（4）ACTEL 反熔丝（一次性烧写）PLD的领导得，因为反熔丝PLD抗辐射、耐凹凸温、功耗低、速度快，所以在军品和宇航级上有较大优势。ALTERA和XILINX则通常不进入军品和宇航级商场。

（5）Quicklogic专业PLD/FPGA公司，以一次性反熔丝技能为主，在中国区域出售量不大。

（6）Lucent 首要特征是有不少用于通讯范畴的专用IP核，但PLD/FPGA不是Lucent的首要事务，在中国区域运用的人很少。

（7）ATMEL 中小方案PLD做得不错。ATMEL也做了一些与Altera和Xilinx兼容的片子，但在质量上与原厂家仍是有一些间隔，在高牢靠性商品中运用较少，多用在低端商品上。

（8）Clear Logic 出产与一些闻名PLD/FPGA大公司兼容的芯片，这种芯片可将用户的计齐截次性固化，不可编程，批量出产时的本钱较低。

（9）WSI 出产PSD（单片机可编程外围芯片）商品。这是一种分外的PLD，如最新的PSD8xx、PSD9xx集成了PLD、EPROM、Flash，并支撑ISP（在线编程），集成度高，首要用于协作单片机作业。

PLD（可编程逻辑器材）是一种能够彻底代替74系列及GAL、PLA的新式电路 ，只需稀有字电路根底，会运用核算机，就能够进行PLD的开发。PLD的在线编程才谐和健旺的开发软件，使工程师能够在几天，乃至几分钟内就可完毕以往几周才调完毕的作业，并可将数百万门的凌乱方案集成在一颗 芯片内。PLD技能在兴隆国家已成为电子工程师必备的技能。

5、其它EDA软件

（1）VHDL言语 超高速集成电路硬件描写言语（VHSIC Hardware Description Language ，简称VHDL），是IEEE的一项标准方案言语。它源于美国国防部提出的超高速集成电路（Very High Speed Integrated Circuit，简称VHSIC）方案，是ASIC方案和PLD方案的一种首要输入东西。

（2）Verilog HDL 是Verilog公司推出的硬件描写言语，在ASIC方案方面与VHDL言语平起平坐。

（3）其它EDA软件如专门用于微波电路方案和电力载波东西、PCB制作和技能流程操控等范畴的东西，在此就不作介绍了。

EDA的运用

EDA在教育、科研、商品方案与制作等各方面都体现着无量的作用。

在教育方面，简直悉数理工科（分外是电子信息）类的高校都开设了EDA课程。首要是让学生了解EDA的根柢概念和根柢原理、把握用HDL言语编写标准、把握逻辑归纳的理论和算法、运用EDA东西进行电子电路课程的试验并从事简略体系的方案。通常学习电路仿真东西（如EWB、PSPICE）和PLD开发东西（如Altera/Xilinx的器材构造及开发体系），为往后作业打下根底。

科研方面首要运用电路仿真东西（EWB或PSPICE）进行电路方案与仿真；运用虚拟仪器进行商品查验；将CPLD/FPGA器材实习运用到仪器设备中；从事PCB方案和ASIC方案等。

在商品方案与制作方面，包含前期的核算机仿真，商品开发中的EDA东西运用、体系级仿照及查验环境的仿真，出产流水线的EDA技能运用、商品查验等各个环节。如PCB的制作、电子设备的研发与出产、电路板的焊接、ASIC的流片进程等。

从运用范畴来看，EDA技能现已渗透到各行各业，如上文所说，包含在机械、电子、通讯、航空航天、化工、矿藏、生物、医学、军事等各个范畴，都有EDA有运用。别的，EDA软件的功用日益健旺，正本功用比照单一的软件，如今添加了许多新用处。如AutoCAD软件可用于机械及修建方案，也拓宽到修建装修及各类作用图，汽车和飞机的模型、影片特技等范畴。

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