什么是EDA技術(shù)

如果現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)還依靠手工來(lái)進(jìn)行已經(jīng)無(wú)法滿足設(shè)計(jì)要求了?，F(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作通常都是在計(jì)算機(jī)上采用EDA技術(shù)完成。EDA技術(shù)以計(jì)算機(jī)硬件和系統(tǒng)軟件為基本工作平臺(tái)，采用EDA通用支撐軟件和應(yīng)用軟件包，在計(jì)算機(jī)上幫助電子設(shè)計(jì)工程師完成電路的功能設(shè)計(jì)、邏輯設(shè)計(jì)、性能分析、時(shí)序測(cè)試直至PCB(印刷電路板)的自動(dòng)設(shè)計(jì)等。在EDA軟件的支持下，設(shè)計(jì)師完成對(duì)系統(tǒng)功能的描述，由計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行處理得到設(shè)計(jì)結(jié)果。利用EDA設(shè)計(jì)工具，設(shè)計(jì)師可以預(yù)知設(shè)計(jì)結(jié)果，減少設(shè)計(jì)的盲目性，極大地提高設(shè)計(jì)的效率。

EDA通用支撐軟件和應(yīng)用軟件包涉及到電路和系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)、圖形學(xué)、圖論和拓?fù)溥壿?、?jì)算數(shù)學(xué)、優(yōu)化理論等許多學(xué)科，EDA軟件包括自動(dòng)化程度，功能完善度，運(yùn)行速度，操作界面，數(shù)據(jù)開(kāi)放性和互換性(不同廠商的EDA軟件可相互兼容)等技術(shù)指標(biāo)。

EDA設(shè)計(jì)技術(shù)包括電子電路設(shè)計(jì)的各個(gè)領(lǐng)域：即從低頻電路到高頻電路、從線性電路到非線性電路、從模擬電路到數(shù)字電路、從分立電路到集成電路的全部設(shè)計(jì)過(guò)程，涉及到電子工程師進(jìn)行產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的整個(gè)過(guò)程，以及電子產(chǎn)品生產(chǎn)的整個(gè)過(guò)程中需要由計(jì)算機(jī)提供的各種輔助工作。

9.3.2 EDA的技術(shù)的基本特征

EDA技術(shù)是采用高級(jí)語(yǔ)言來(lái)描述，具有系統(tǒng)級(jí)仿真和綜合能力是EDA技術(shù)的基本特征。與這些基本特征有關(guān)的幾個(gè)概念如下。

一、“自頂向下"設(shè)計(jì)方法

“自頂向下”(Top-down)的設(shè)計(jì)方法從系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)入手，首先進(jìn)行功能方框圖的劃分與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，然后進(jìn)行仿真、糾錯(cuò)，并用硬件描述語(yǔ)言對(duì)高層次的系統(tǒng)行為進(jìn)行描述，在功能級(jí)進(jìn)行驗(yàn)證。驗(yàn)證后用邏輯綜合優(yōu)化軟件生成門(mén)級(jí)邏輯電路的網(wǎng)表，從而可設(shè)計(jì)出對(duì)應(yīng)的印刷電路板或?qū)Ｓ眉呻娐??！白皂斚蛳?的設(shè)計(jì)方法可在早期發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤，在EDA技術(shù)中被廣泛采用。

在進(jìn)行了最頂層次的系統(tǒng)設(shè)計(jì)之后，則逐級(jí)向下。在系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)和驗(yàn)證完成之后，可能需要進(jìn)行邏輯劃分，在電路很大時(shí)還要將整個(gè)電路劃分為若干個(gè)子模塊，并對(duì)各子模塊進(jìn)行描述和驗(yàn)證。然后，進(jìn)行版圖設(shè)計(jì)即進(jìn)行布局和布線，把標(biāo)準(zhǔn)單元功能塊放置在適當(dāng)位置上，完成各單元之間的連線，并鎖定輸入/輸出管腳，最后完成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

1. 描述

描述是指設(shè)計(jì)者將自己的設(shè)計(jì)輸入到計(jì)算機(jī)中。目前有兩種描述方式，原理圖方式和硬件描述語(yǔ)言(Hardware Description Language，HDL)輸入方式。

原理圖輸入方式是指使用設(shè)計(jì)的圖形界面，將代表邏輯元件的符號(hào)連接起來(lái)。輸入中可以使用單個(gè)門(mén)電路，也可以使用由門(mén)電路構(gòu)成的功能塊。

硬件描述語(yǔ)言輸入方式指設(shè)計(jì)者將設(shè)計(jì)抽象化、模型化和形式化，突出數(shù)字邏輯結(jié)構(gòu)和數(shù)字電路的延遲特性，輸入設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)特性、行為特性和幾何特性。硬件描述語(yǔ)言的突出優(yōu)點(diǎn)是：語(yǔ)言的公開(kāi)可利用性;設(shè)計(jì)與工藝的無(wú)關(guān)性;寬范圍的描述能力;便于組織大規(guī)模系統(tǒng)的設(shè)計(jì);便于設(shè)計(jì)的復(fù)用和繼承等。與原理圖輸入設(shè)計(jì)方法相比較，硬件描述語(yǔ)言更適合規(guī)模日益增大的電子系統(tǒng)。硬件描述語(yǔ)言使得設(shè)計(jì)師在比較抽象的層次上描述設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)和內(nèi)部特征，是進(jìn)行邏輯綜合優(yōu)化的重要工具。第八章已介紹目前最常用的硬件描述語(yǔ)言。

以上兩種方式相比，各有優(yōu)缺點(diǎn)。原理圖方式簡(jiǎn)單、直觀，對(duì)比較簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)較適合。但如果系統(tǒng)比較復(fù)雜，用這種方式就比較繁瑣。硬件描述語(yǔ)言簡(jiǎn)練、精確，設(shè)計(jì)復(fù)雜系統(tǒng)時(shí)更能顯示其描述能力。

2. 驗(yàn)證

每一層次的設(shè)計(jì)完成之后，都要經(jīng)過(guò)驗(yàn)證。只有證明正確以后，才能進(jìn)入下一層次的設(shè)計(jì)。驗(yàn)證就是根據(jù)描述和公理證明該描述所實(shí)現(xiàn)的功能是否與要求的功能等效。

目前，常見(jiàn)的設(shè)計(jì)驗(yàn)證包括模型驗(yàn)證、仿真驗(yàn)證和電路驗(yàn)證。

模型驗(yàn)證的原理是，根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)建立目標(biāo)系統(tǒng)的形式化模型(也叫驗(yàn)證規(guī)范)，再以形式化模型為基礎(chǔ)，對(duì)數(shù)字電路的設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)。通過(guò)模型驗(yàn)證，可以檢驗(yàn)出系統(tǒng)的設(shè)計(jì)缺陷，也可檢驗(yàn)出系統(tǒng)是否完全符合設(shè)計(jì)要求。

仿真驗(yàn)證實(shí)際上是一種測(cè)試技術(shù)，即用軟件數(shù)據(jù)對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行測(cè)試，可以測(cè)試設(shè)計(jì)的功能以及最壞條件下設(shè)計(jì)的性能。仿真驗(yàn)證的重要內(nèi)容是設(shè)計(jì)合理的測(cè)試輸入數(shù)據(jù)(也叫測(cè)試矢量)，把測(cè)試矢量作為所設(shè)計(jì)數(shù)字電路的仿真激勵(lì)，通過(guò)觀察仿真輸出的結(jié)果(一般是系統(tǒng)的時(shí)序圖)分析設(shè)計(jì)結(jié)果是否工作正常。仿真有功能仿真和時(shí)序仿真兩種方式，功能仿真可以在用具體電路或器件實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)之前，判斷所設(shè)計(jì)的數(shù)字電路結(jié)構(gòu)是否具有所要求的邏輯功能，以便糾正邏輯設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤。時(shí)序仿真則是在加入電路時(shí)間參數(shù)和電氣參數(shù)條件下，對(duì)所設(shè)計(jì)數(shù)字電路的邏輯功能進(jìn)行仿真。這是對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行的全面仿真驗(yàn)證，可以檢驗(yàn)映射、布局、布線和各電路在考慮延遲條件下的邏輯功能是否正確，電路工作速度能否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

電路驗(yàn)證是指FPGA、CPLD寫(xiě)入或ASIC器件制作好后，對(duì)器件進(jìn)行實(shí)際測(cè)試，這是對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果的最終驗(yàn)證。

3. 布局布線

布局布線是指完成各模塊電路在器件中的放置以及它們之間的互聯(lián)，并定義器件的輸入/輸出管腳。這是EDA設(shè)計(jì)的一個(gè)重要方面，布局布線是否合理、有效直接關(guān)系到系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。例如，在FPGA或CPLD應(yīng)用中，一個(gè)系統(tǒng)本來(lái)可以由某個(gè)型號(hào)的器件實(shí)現(xiàn)，但由于布局布線不合理，可能使這個(gè)器件不能裝下整個(gè)設(shè)計(jì)，或使系統(tǒng)的性能因此降低。

目前，有自動(dòng)布線和人工布線兩種方式。自動(dòng)布線是指設(shè)計(jì)者定義輸入/輸出管腳后，由EDA設(shè)計(jì)軟件根據(jù)設(shè)計(jì)電路以及設(shè)計(jì)者安排的管腳位置自動(dòng)完成電路之間的互聯(lián)。人工布線是指設(shè)計(jì)者進(jìn)行手工布線。自動(dòng)布線方式可以減輕設(shè)計(jì)者的負(fù)擔(dān)，并在布線過(guò)程中進(jìn)行電路優(yōu)化，使最后的實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)捷、有效。但器件的利用率受一定的影響，如有些結(jié)構(gòu)的器件不能做到100%的布通率。人工布線比較繁瑣，但設(shè)計(jì)者可以控制設(shè)計(jì)電路的互連，在某些情況下也很有用。

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1)《高速ADC的電源設(shè)計(jì)》描述了用于測(cè)量轉(zhuǎn)換器AC電源抑制性能的技術(shù)，由此為轉(zhuǎn)換器電源噪聲靈敏度確立一個(gè)基準(zhǔn)。文中將對(duì)一個(gè)實(shí)際電源進(jìn)行的簡(jiǎn)單噪聲分析，并展示如何把這些數(shù)值應(yīng)用于設(shè)計(jì)當(dāng)中，以驗(yàn)證電源是否能滿足所選轉(zhuǎn)換器的要求?？傊?，這篇文章描述的一些簡(jiǎn)單的指導(dǎo)方針，以便帶給您一些指導(dǎo)，幫助您的高速轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)電源。還不快收藏?

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2)《CMOS Switches Offer High Performance in Low Power, WidebandApplications》

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3)《利用無(wú)線振動(dòng)傳感器實(shí)現(xiàn)連續(xù)可靠的過(guò)程監(jiān)控》

典型數(shù)據(jù)采集方法包括安裝在機(jī)器上的簡(jiǎn)單壓電傳感器和手持式數(shù)據(jù)采集工具等，但這些方法存在多種局限性，特別是與理想的全面檢測(cè)與分析系統(tǒng)解決方案相比較。這篇技術(shù)文章深 入討論這些局限性及其與理想解決方案——自治無(wú)線嵌 入式傳感器——的對(duì)比。

4)《高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器精度透視》向您描述了與模數(shù)轉(zhuǎn)換器本身相關(guān)的誤差，并揭示了轉(zhuǎn)換器內(nèi)部的不精確性累積到何種程度即會(huì)導(dǎo)致這些誤差。

對(duì)于不太清楚“如何查看一般靜態(tài)ADC的不精確性誤差”的筒子，這篇文章你一定要下載哈

圖2. ADC的不精確性

5)《“Home” Is Where theHeart Is》“家庭監(jiān)護(hù)”的概念涉及方方面面。通過(guò)高級(jí)技術(shù)、更好的支持基礎(chǔ)設(shè)施以及醫(yī)療保健成本下降的毫無(wú)疑問(wèn)的需求，生命體征監(jiān)護(hù)將成為我們?nèi)? 常生活中的一部分，并可能出現(xiàn)在我們所需要的時(shí)間和地點(diǎn)，融入我們的個(gè)人全天候生態(tài)系統(tǒng)中。ADI始終站在這一發(fā)展中市場(chǎng)的 前沿，開(kāi)發(fā)傳感器和信號(hào)調(diào)理技術(shù)解決方案，實(shí)現(xiàn)新一代生命體征監(jiān)護(hù)。

做醫(yī)療電子的盆友應(yīng)該要了解的哦~

6)《實(shí)現(xiàn)新一代航空電子系統(tǒng)》

MEMS技術(shù)已經(jīng)能夠?yàn)楹娇针娮釉O(shè)備提供高度可靠的關(guān)鍵性能，可大幅降低尺寸、重量、功耗(SWAP)和 成本。

7)《精密光電二極管傳感器電路優(yōu)化設(shè)計(jì)》

光電二極管放大器是大多數(shù)精密光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)的重要構(gòu)建模塊。選擇正確的運(yùn)算放大器很重要，是獲得最佳系統(tǒng)性能的第一步。如何做出正確的選擇?本文告訴您

我們提到了「進(jìn)入21世紀(jì)之后，一方面，三家大EDA公司(Synopsys、Cadence、Mentor，即新思科技、鏗騰電子和明導(dǎo)國(guó)際)通過(guò)多次并購(gòu)整合，完善設(shè)計(jì)全流程，奠定了三巨頭競(jìng)爭(zhēng)格局」，而經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，EDA行業(yè)從業(yè)者的技能被不斷細(xì)化，成為了一個(gè)容易進(jìn)入不容易離開(kāi)的行業(yè)。

近些年來(lái)，EDA公司深入制造領(lǐng)域，發(fā)展出了OPC等制造EDA的工具以及可制造性設(shè)計(jì)(DFM)工具。

晶圓廠如今EDA的深度用戶，在制造、標(biāo)準(zhǔn)單元庫(kù)、SRAM設(shè)計(jì)上都需要使用EDA。EDA也介入了早期工藝研發(fā)，幫助解決更復(fù)雜的設(shè)計(jì)規(guī)則等種種難題。先進(jìn)工藝不斷迭代也驅(qū)動(dòng)了EDA的創(chuàng)新，EDA在產(chǎn)業(yè)鏈中形成了著舉足輕重的作用。還是以晶圓廠為例，晶圓廠提供的Signoff簽核流程決定了設(shè)計(jì)公司設(shè)計(jì)出的芯片能否在晶圓制造廠順利生產(chǎn)。而Signoff簽核的主要工具就是EDA。

如今，數(shù)字集成電路的設(shè)計(jì)都比較模塊化，器件制造工藝需要標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)描述，高抽象級(jí)的描述將被編譯為信息單元(cell)的形式。設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行邏輯設(shè)計(jì)時(shí)無(wú)需考慮信息單元的具體硬件工藝。利用特定的集成電路制造工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)硬件電路，信息單元就會(huì)實(shí)施預(yù)定義的邏輯或其他電子功能。

集成電路的規(guī)模越來(lái)越大，EDA的重要性也越發(fā)加強(qiáng)。無(wú)論是半定制可編程邏輯器件，或者全定制的專(zhuān)用集成電路，他們的設(shè)計(jì)、制造、驗(yàn)證測(cè)試都離不開(kāi)EDA。

P.S.：OFweek君不是技術(shù)出身，現(xiàn)學(xué)現(xiàn)賣(mài)的這種概括文章，對(duì)于產(chǎn)業(yè)中的各種基礎(chǔ)概念無(wú)法做到非常準(zhǔn)確的描述。若讀者朋友們對(duì)于文章內(nèi)容準(zhǔn)確性有異議，歡迎添加OFweek君微信(hepinggui2010)告知。若相關(guān)內(nèi)容能形成完整的文章，OFweek君也可以署名文章投稿的形式，將相應(yīng)內(nèi)容發(fā)表在OFweek旗下各個(gè)內(nèi)容平臺(tái)上。感謝大家的支持!