在現代電子設計領域，隨著微電子技術的迅猛發展，無論是電路設計、系統設計還是芯片設計，其設計的復雜程度都在不斷地增加，而且電子產品更新換代的步伐也越來越快。此時，僅僅依靠傳統的手工設計方法已經不再滿足要求，而電子設計自動化（EDA）技術的發展給電子系統設計帶來了革命性的變化，大部分設計工作都可以在計算機上借助EDA工具來完成。

1、EDA技術的基本特征

EDA技術是一門涉及計算機圖形學、微電子工藝等學科的綜合性技術，隨著計算機、集成電路、電子系統設計的發展，經歷了一個由淺到深的過程。

從20世紀60年代中期開始的CAD階段，人們就利用各種計算機輔助設計工具來取代了手工操作，由于受到計算機工作平臺的制約，其支持的設計工作有限，性能比較差。20世紀80年代的CAE階段，人們采用統一的數據管理技術將各個工具集成為一個系統，提供標準元件庫，但是，大部分從原理圖出發的CAE工具仍然不能適應復雜電子系統的要求，而且具體的元件圖形也制約著優化設計。20世紀90年代以來的ESDA階段，電子工藝水平已經達到了深亞微米級，芯片的工作頻率達到GHz級，在這一階段，出現了以硬件描述語言、系統級仿真和綜合技術為基本特征的第三代EDA技術，它使設計師們擺脫了大量的具體設計工作，而把精力集中于創造性的方案與概念構思上，從而極大地提高了系統設計的效率，縮短了產品的研制周期。

現代EDA技術是采用高級語言描述，具有系統級仿真和綜合能力。它主要采用并行工程和“自頂向下”的設計方法，使開發者從一開始就要考慮到產品生成周期的諸多方面，包括質量、成本、開發時間及用戶的需求等，然后從系統設計人手，在頂層進行功能方框圖的劃分和結構設計，在方框圖一級進行仿真、糾錯、并用VHDL，Verilog一HDL，ABEL等硬件描述語言對高層次的系統行為進行描述，在系統一級進行驗證，然后再用邏輯綜合優化工具生成具體的門級邏輯電路的網表，其對應的物理實現級可以是印刷電路板或專用集成電路。近幾年來，硬件描述語言等設計數據格式的逐步標準化，在不同設計風格和應用的要求方面，導致各具特色的EDA工具被集成在同一工作站上，從而使EDA框架日趨標準化。

2、EDA技術的必要性

目前中國正在從“中國制造”走向“中國創造”，黨的十六大提出“優先發展信息產業”，隨著電子技術的飛速發展，特別是集成電路的出現，使電子電路逐步告別分立元件時代，向小型化、集成化方向發展，要開發擁有我國自主知識產權的硬件電路，就必須進行ASIC，SOC的設計，就必須使用EDA工具。但我國EDA技術的研究和應用起步較晚、水平很低，在EDA的總體應用能力方面與世界發達國家相比，表現為專業人才緊缺、缺乏成熟化的整合性集成設計環境，專業人員培訓上的落后，導致在技術創新、信息化水平等關鍵方面的國際競爭力與跨國公司還有較大差距。

在設計方法上，設計者采用一種高層次的“自頂向下”的全新設計方法，與過去選擇標準集成電路“自底向上”地構造出一個新的系統相比，由于設計的主要仿真和調試過程是在高層次上完成的，這不僅有利于早期發現結構設計上的錯誤，避免設計工作的浪費，而且也減少了邏輯功能仿真的工作量，避免設計效率低、成本高、容易出錯，提高了設計的一次成功率。近幾年來隨著信息時代的到來，“信息交互”和“信息處理”兩類的應用使數字化產品需求日益旺盛，通信、多媒體等市場需要增大，SOC芯片在中高檔方面將取代傳統意義上的CPU，滿足人們以GUI屏幕為中心的多媒體界面與信息終端交互的需求。

各種新器件、新技術、新方法迭出無窮，人們開發的電子系統也越來越龐大、越來越復雜、要求也越來越高，要分析和設計復雜的電子系統，人工的方法已不適用，為適應這種現狀，日趨完善的EDA技術正在逐步取代傳統的電子設計方法。對更低成本、更低功耗的無止境追求和越來越短的產品上市壓力，迫使IC供應商不斷開發系統芯片，而這些系統芯片的復雜性設計更加依賴于EDA技術，EDA是目前最新最全面的電子設計技術及工具，它的出現為電子設計工作者提供了一種全新的設計方法。因此，掌握EDA技術，是走向市場、走向社會、走向國際的基本技能。

3、EDA技術在實踐技能中的應用

下面以Alter公司的可編程器件開發工具MAX+plusII為平臺〔1-2），采用層次化設計方法，設計一個十字路口的交通信號燈的控制電路。

3.1交通管理器的設計

本設計采用層次描述方式，也采用原理圖輸人和文本輸人混合方式建立描述文件。圖I是交通管理器頂層圖形輸人文件，它用原理圖形式表明系統的組成，即系統由控制器和3個定時計數器組成;3個定時計數器的模分別為26，5和30a在頂層圖形文件中的各模塊，其功能用第=層次VHDL源文件描述。

編輯器將頂層圖形文件和第=層次功能塊VHDL輸人文件相結合并編譯，確定正確無誤后，即可產生交通管理器的目標文件。

3.2波形仿真

對源程序進行編譯，檢查語法，檢查邏輯功能是否正確，經驗證此例的系統邏輯功能正確，其交通管理器的仿真波形。可以看出，首先是甲道禁止（r1為高電平），乙道通行（薛為高電平）;經過30s后，轉換成甲道禁止（rl為高電平），乙道停車（舜為高電平）;經過5s后，轉換成甲道通行（g1為高電平），乙道禁止（r2為高電平）;經過26s后，轉換成甲道停車（y1為高電平），乙道禁止（r2為高電平）;再經過5s后，再次轉換成甲道禁止（rl為高電平），乙道通行（夕為高電平）狀態，完成一個工作循環。

4、結論與展望

本文創新點：電子系統的設計輸人可以用原理圖、波形、VHDL語言等方式輸人，下載配置前的整個過程幾乎不涉及到整個硬件，而硬件設計的修改也如同修改軟件程序一樣快捷方便，即通過軟件方式的設計與測試，達到對特定功能的硬件電路的設計實現。它能輔助技術人員進行快速、正確的產品設計，真正做到“設計即正確”。

與此同時，EDA環境也將不斷進步，以適應系統開發的需要，一些新興的EDA公司還提供出了重點發展C++語言、標準單元庫和網上設計服務等新的發展策略，并且開發基于C++語言的硬件描述工具，采用C++為設計語言，不但運行速度比HDL快2-3個數量級，而且可為IP供應商提供知識產權保護，這些又為EDA技術的發展注人了新的活力。
? ? ? ?責任編輯：tzh