引言

隨著大規模集成電路技術和計算機技術的不斷發展，在涉及通信、國防、航天、醫學、工業自動化、計算機應用、儀器儀表等領域的電子系統設計工作中，EDA技術的含量正以驚人的速度上升;電子類的高新技術項目的開發也逾益依賴于EDA技術的應用。即使是普通的電子產品的開發，EDA技術常常使一些原來的技術瓶頸得以輕松突破，從而使產品的開發周期大為縮短、性能價格比大幅提高。不言而喻，EDA技術將迅速成為電子設計領域中的極其重要的組成部分。

1 EDA技術的含義及特點

EDA（ Electronic Design Automation，電子系統設計自動化）技術是20世紀90年代初從CAD（計算機輔助設計）、CAM（計算機輔助制造），CAT（計算機輔助測試）和CAE（計算機輔助工程）的概念發展而來的。現代EDA技術就是以讓算機為工具，在EDA軟件平臺上，根據硬件描述語言HDL完成的設計文件，能自動地完成用軟件方式描述的電子系統到硬件系統的邏輯編譯、邏輯化簡、邏輯分割、邏輯綜合及優化、布局布線、邏輯仿真，直至完成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。設計者的工作僅限于利用軟件的方式來完成對系統硬件功能的描述，在EDA工具的幫助下和應用相應的FPGA/CPLD器件，就可以得到最后的設計結果。盡管目標系統是硬件，但整個設計和修改過程如同完成軟件設計一樣方便和高效。可見 ， 利 用EDA技術進行電子系統的設計，具有以下幾個特點：

1）用軟件的方式設計硬件;

2）用軟件方式設計的系統到硬件系統的轉換是由有關的開發軟件自動完成的;

3）采用自頂向下（top-down）的設計方法;

4）設計過程中可用有關軟件進行各種仿真;

5）系統可現場編程，在線升級;

6）整個系統可集成在一個芯片上，體積小、功耗低、可靠性高。因此，EDA代表了當今電子設計技術的最新發展方向。

2 EDA技術的主要內容

EDA技術涉及面很廣，內容豐富，從教學和實用的角度看，主要應掌握如下四個方面的內容：

1）大規模可編程邏輯器件;

2）硬件描述語言;

3）軟件開發工具;

4）實驗開發系統。其中，大規模可編程邏輯器件是利用EDA技術進行電子系統設計的載體，硬件描述語言是利用EDA技術進行電子系統設計的主要表達手段，軟件開發工具是利用EDA技術進行電子系統設計的智能化的自動設計工具，實驗開發系統則是利用EDA技術進行電子系統設計的下載工具及硬件驗證工具。

2.1 大規模可編程邏輯器件

PLD（ Porgrammable Logic Device，可編程邏輯器件）是一種由用戶編程以實現某種邏輯功能的新型邏輯器件。FPGA和CPLD分別是現場可編程門陣列和復雜可編程邏輯器件的簡稱，兩者的功能基本相同，只是實現原理略有不同，所以我們有時可以忽略這兩者的區別，統稱為可編程邏輯器件或CPLD/FPGA. PLD是電子設計領域中最具活力和發展前途的一項技術，PLD能完成任何數字器件的功能。PLD如同一張白紙或是一堆積木，工程師可以通過傳統的原理圖輸入法，或是硬件描述語言自由的設計一個數字系統，通過軟件仿真，我們可以事先驗證設計的正確性。在PCB完成以后，還可以利用PLD的在線修改能力，隨時修改設計而不必改動硬件電路。使用PLD來開發數字電路，可以大大縮短設計時間，減少PCB面積，提高系統的可靠性。PLD的這些優點使得PLD技術在20世紀90年代以后得到飛速的發展，同時也大大推動了EDA軟件和硬件描述語言（HDL）的進步。

2.2 硬件描述語言（HDL）

硬件描述語言（HDL）是相對于一般的計算機軟件語言如C、Pascal而言的。HDL是用于設計硬件電子系統的計算機語言，它描述電子系統的邏輯功能、電路結構和連接方式。HDL具有與具體硬件電路無關和與設計平臺無關的特性，并且具有良好的電路行為描述和系統描述的能力，并在語言易讀性和層次化結構化設計方面，表現了強大的生命力和應用潛力。用HDL進行電子系統設計的一個很大的優點是設計者可以專心致力于其功能的實現，而不需要對不影響功能的與工藝有關的因素花費過多的時間和精力。

就FPGA/CPLD開發來說，比較常用和流行的HDL主要有VHDL，Verilog HDL，ABEL，AHDL，SystemVerilog和SysternC.其中VHDL，V eri比在現在EDA設計中使用最多，也擁有幾乎所有的主流EDA工具的支持。而SysternVeri比和SystetnC這兩種HDL語言還處于完善過程中。現在，VHDL和Veir比作為IEEE的工業標準硬件描述語言，又得到眾多EDA公司的支持，在電子工程領域，已成為事實上的通用硬件描述語言。有專家認為，在新的世紀中，VHDL與Verilog HDL語言將承擔起大部分的數字系統設計任務。

2.3 軟件開發工具

這類軟件一般由PLD/FPGA芯片廠家提供，基本都可以完成所有的設計輸人（原理圖或HDL），仿真，綜合，布線，下載等工作。

2.4 實驗開發系統

提供芯片下載電路及EDA實驗/開發的外圍資源（類似于用于單片機開發的仿真器），供硬件驗證用。一般包括：

1）實驗或開發所需的各類基本信號發生模塊，包括時鐘、脈沖、高低電平等;

2） FPGA/CPLD輸出信息顯示模塊，包括數據顯示、發光管顯示、聲響指示等;

3）監控程序模塊，提供“電路重構軟配置“;

4）目標芯片適配座以及上面的FPGA/CPLD目標芯片和編程下載電路。

3 EDA技術的應用展望

3.1 EDA技術將廣泛應用于高校電類專業的實踐教學和科研工作中

與世界各知名高校相比，我國高等院校在EDA及微電子方面的教學和科研工作有著明顯的差距，我們的學生現在做的課程實驗普遍陳舊，動手能力較差。從某種意義上來說，EDA教學科研情況如何，代表著一個學校電類專業教學及科研水平的高低，而EDA教學科研工作開展起來后，還會對微電子類、計算機類學科產生積極的影響，從而帶動各高校相應學科的同步發展。

3.2 EDA技術將廣泛應用于專用集成電路和新產品的開發研制中

由于可編程邏輯器件性能價格比的不斷提高，開發軟件功能的不斷完善，而且由于用EDA技術設計電子系統具有用軟件的方式設計硬件;設計過程中可用有關軟件進行各種仿真;系統可現場編程，在線升級;整個系統可集成在一個芯片上等特點，使其將廣泛應用于專用集成電路和機械、電子、通信、航空航天、化工、礦產、生物、醫學、軍事等各個領域新產品的開發研制中。

3.3 EDA技術將廣泛應用于傳統機電設備的升級換代和技術改造

傳統機電設備的電器控制系統，如果利用EDA技術進行重新設計或進行技術改造，不但設計周期短、設計成本低，而且將提高產品或設備的性能，縮小產品體積，提高產品的技術含量，提高產品的附加值。

3.4 EDA技術將在國防現代化建設中發揮孟要的作用

EDA技術是電子設計領域的一場革命，目前正處于高速發展階段，每年都有新的EDA工具問世，我國EDA技術的應用水平長期落后于發達國家，如果說用于民品的核心集成電路芯片還可以從國外買的到的話，那么軍用集成電路就必須依靠自己的力量研制開發，因為用錢是買不到國防現代化的，特別是中國作為一支穩定世界的重要力量，更要走自主開發的道路。強大的現代國防必須建立在自主開發的基礎上，因此，廣大電子工程技術人員應該盡早掌握這一先進技術，這不僅是提高設計效率和我國電子工業在世界市場上生存、竟爭與發展的需要，更是建立強大現代國防的需要。
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