eda技術(shù)實(shí)用教程 - 清華大學(xué)出版社

1、第1章EDA技術(shù)概述概述本章簡(jiǎn)要介紹EDA技術(shù)、EDA工具、FPGA結(jié)構(gòu)原理及EDA的應(yīng)用情況和發(fā)展趨勢(shì)，其中重點(diǎn)介紹基于EDA的FPGA開(kāi)發(fā)技術(shù)的概況?？紤]到本章中出現(xiàn)的一些基本概念和名詞有可能涉及較多的基礎(chǔ)知識(shí)和更深入的EDA基礎(chǔ)理論，故對(duì)于本章的學(xué)習(xí)僅要求讀者做一般性的了解，無(wú)須深入探討。因?yàn)榇x者學(xué)習(xí)完本教程，并經(jīng)歷了本教材配置的必要實(shí)踐后，對(duì)許多問(wèn)題就會(huì)自然而然地弄明白了。不過(guò)需要強(qiáng)調(diào)的是，本章的重要性并不能因此而被低估。1.

2、1EDA技術(shù)現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)技術(shù)的核心已日趨轉(zhuǎn)向基于計(jì)算機(jī)的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)，即EDA（ElectronicDesignAutomation）技術(shù)。EDA技術(shù)就是依賴(lài)功能強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)，在EDA工具軟件平臺(tái)上，對(duì)以硬件描述語(yǔ)言（HardwareDeionLanguage，HDL）為系統(tǒng)邏輯描述手段完成的設(shè)計(jì)文件。它自動(dòng)地完成邏輯編譯、化簡(jiǎn)、分割、綜合、布局布線以及邏輯優(yōu)化和仿真測(cè)試，直至實(shí)現(xiàn)既定的電子線路系統(tǒng)功能。EDA技術(shù)使得設(shè)計(jì)者的主要

3、工作僅限于利用軟件的方式來(lái)完成對(duì)系統(tǒng)硬件功能的實(shí)現(xiàn)，這是電子設(shè)計(jì)技術(shù)的一個(gè)巨大進(jìn)步。EDA技術(shù)在硬件實(shí)現(xiàn)方面融合了大規(guī)模集成電路制造技術(shù)、IC版圖設(shè)計(jì)、ASIC測(cè)試和封裝以及FPGACPLD（FieldProgrammableGateArrayComplexProgrammableLogicDevice）編程下載和自動(dòng)測(cè)試等技術(shù)；在計(jì)算機(jī)輔助工程方面融合了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）、計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）、計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試（CAT）、計(jì)算

4、機(jī)輔助工程（CAE）技術(shù)以及多種計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的設(shè)計(jì)概念；而在現(xiàn)代電子學(xué)方面則容納了更多的內(nèi)容，如電子線路設(shè)計(jì)理論、數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)、數(shù)字系統(tǒng)建模和優(yōu)化技術(shù)等。因此EDA技術(shù)為現(xiàn)代電子理論和設(shè)計(jì)的表達(dá)與實(shí)現(xiàn)提供了可能性。正因?yàn)镋DA技術(shù)豐富的內(nèi)容及其與電子技術(shù)各學(xué)科領(lǐng)域的相關(guān)性，其發(fā)展的歷程同大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)、計(jì)算機(jī)輔助工程、可編程邏輯器件，以及電子設(shè)計(jì)技術(shù)和工藝是同步的。就過(guò)去30年的電子技術(shù)的發(fā)展歷程，可大致將EDA技術(shù)的發(fā)展分為

5、3個(gè)階段。第一階段：20世紀(jì)70年代，在集成電路制作方面，MOS工藝已得到廣泛的應(yīng)用?？删幊踢壿嫾夹g(shù)及其器件已經(jīng)問(wèn)世，計(jì)算機(jī)作為一種運(yùn)算工具已在科研領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。而在后期，CAD的概念已見(jiàn)雛形，這一階段人們開(kāi)始利用計(jì)算機(jī)取代手工勞動(dòng)，輔助進(jìn)行集成電路版圖編輯、PCB布局布線等工作，這是EDA技術(shù)的雛形。第二階段：20世紀(jì)80年代，集成電路設(shè)計(jì)進(jìn)入了CMOS（互補(bǔ)場(chǎng)效應(yīng)管）時(shí)代。復(fù)3EDA技術(shù)概述第1章EDA工具軟件輔助設(shè)計(jì)者來(lái)完成，

6、這僅是EDA技術(shù)應(yīng)用的一個(gè)重要方面，但本書(shū)限于篇幅不做展開(kāi)。ASIC作為最終的物理平臺(tái)，集中容納了用戶通過(guò)EDA技術(shù)將電子應(yīng)用系統(tǒng)的既定功能和技術(shù)指標(biāo)具體實(shí)現(xiàn)的硬件實(shí)體。專(zhuān)用集成電路就是具有專(zhuān)門(mén)用途和特定功能的獨(dú)立集成電路器件，根據(jù)這個(gè)定義，作為EDA技術(shù)最終實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的ASIC，可以通過(guò)3種途徑來(lái)完成（如圖11所示）。門(mén)陣列標(biāo)準(zhǔn)單元全定制ASIC設(shè)計(jì)PCB設(shè)計(jì)EDA技術(shù)ASIC設(shè)計(jì)SOPCSOC混合ASIC設(shè)計(jì)FPGACPLD可編程AS

7、IC設(shè)計(jì)圖11EDA技術(shù)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)1可編程邏輯器件FPGA和CPLD是實(shí)現(xiàn)這一途徑的主流器件，它們的特點(diǎn)是直接面向用戶、具有極大的靈活性和通用性、使用方便、硬件測(cè)試和實(shí)現(xiàn)快捷、開(kāi)發(fā)效率高、成本低、上市時(shí)間短、技術(shù)維護(hù)簡(jiǎn)單、工作可靠性好等。FPGA和CPLD的應(yīng)用是EDA技術(shù)有機(jī)融合軟硬件電子設(shè)計(jì)技術(shù)、SOC和ASIC設(shè)計(jì)，以及對(duì)自動(dòng)設(shè)計(jì)與自動(dòng)實(shí)現(xiàn)最典型的詮釋。由于FPGA和CPLD的開(kāi)發(fā)工具、開(kāi)發(fā)流程和使用方法與ASIC有類(lèi)似之處，因此這

8、類(lèi)器件通常也被稱(chēng)為可編程專(zhuān)用IC或可編程ASIC。2半定制或全定制ASIC基于EDA技術(shù)的半定制或全定制ASIC，根據(jù)它們的實(shí)現(xiàn)工藝，可統(tǒng)稱(chēng)為掩模（Mask）ASIC，或直接稱(chēng)ASIC?？删幊藺SIC與掩模ASIC相比，不同之處在于前者具有面向用戶靈活多樣的可編程性，即硬件結(jié)構(gòu)的可重構(gòu)特性。3混合ASIC混合ASIC（不是指數(shù)?；旌螦SIC）主要指既含有面向用戶的FPGA可編程功能和邏輯資源，同時(shí)也含有可方便調(diào)用和配置的硬件標(biāo)準(zhǔn)單元模塊