EDA电子设计自动化教程_精品.ppt

计算机EDA设计教程
1
目录
绪论(1学时)
第1章数字系统设计与EDA技术(2学时)
第2章 PLD器件结构(2学时)
第3章硬件描述语言Verilog HDL (3学时)
第4章 EDA设计工具软件(5学时)
第5章数字电路与数字系统的设计实现(2学时)
第6章 SOPC开发过程(1学时)
第7章 Nios Ⅱ嵌入式处理器设计(2学时)
理论课共18学时
2
问题的提出
传统的数字系统设计方法
现代的数字系统设计方法
什么是EDA技术?
实例演示:电子秒表电路的设计
关于课程
共1学时
绪论
3
问题的提出
设计一个电子秒表电路,使之完成以下功能:
;
具有异步清零和启动/停止计数功能;
并用数码管显示其秒高位、秒低位,百分秒高位、百分秒低位。
为便于显示,秒和百分秒信号均采用BCD码计数方式。
4
问题的提出(续)
输入信号:
clk:系统时钟信号,f=50MHz;
clr:异步清零信号,负脉冲有效;
startstop:启/停信号,负脉冲有效。
输出信号:
dsec[6..0]:驱动数码管,显示秒高位;
sec[6..0]:驱动数码管,显示秒低位;
cn:分钟的进位信号,接发光二极管,高有效;
secd[6..0]、secm[6..0] 分别显示百分秒高位和百分秒低位。
5
解决方案1——传统的数字系统设计方法
1. 根据设计要求划分功能模块;
2. 确定输入和输出的关系,画出真值表;
3. 由真值表写出逻辑表达式;
4. 利用公式或卡诺图进行人工化简;
5. 根据化简后的逻辑表达式画出电路原理图;
6. 在面包板上进行实验,验证电路的正确性;
7. 若无错误,再在透明薄膜上用贴图符号贴PCB图;
8. 检查后送制板厂制板;
9. 对PCB板进行安装、调试,若有大的错误,修改设计,重复以上过程,重新制板。
搭积木的方式!
基于电路板的设计方法——采用固定功能的器件(通用型器件),通过设计电路板来实现系统功能
6
传统的数字系统设计方法的缺点
效率低下——所有这一切,几乎都是手工完成!
设计周期很长;
容易出错;
芯片种类多,数量大,受市场的限制;
设计灵活性差;
产品体积大。
7
解决方案2——现代的数字系统设计方法
首先在计算机上安装EDA软件,它们能帮助设计者自动完成几乎所有的设计过程;再选择合适的PLD芯片,可以在一片芯片中实现整个数字系统。
基于芯片的设计方法——采用PLD(可编程逻辑器件),利用EDA开发工具,通过芯片设计来实现系统功能。
EDA软件
空白PLD
+
数字系统
编程
8
现代的数字系统设计方法(续1)

2. PLD开发(利用EDA工具)
(1)设计输入:采用硬件描述语言(HDL),用条件语句或赋值语句表示输入和输出的逻辑关系,将整个程序输入到计算机中;
(2)设计的编译:EDA工具可自动进行逻辑综合,将功能描述转换为门级描述,或转换成具体PLD的网表文件,将网表文件自动适配到具体芯片中进行布局布线;
(3)功能仿真和时序仿真;
(4)编程下载到实际芯片中,在实验台上进行验证;
(5)在每一阶段若有问题,可在计算机上直接修改设计,重复以上过程。
9
现代的数字系统设计方法(续2)
3. 设计包含PLD芯片的电路板
(1)在计算机上利用EDA软件画电路原理图;
(2) 进行电气规则检查无误后,自动生成网表文件;
(3) 利用EDA软件画PCB图,自动布线;
(4) 自动进行设计规则检查,无误后输出文件,制板。
优点:
效率高——所有这一切,几乎都是借助计算机利用EDA软件自动完成!
容易检查错误,便于修改;
设计周期短、成功率很高;
产品体积小。
10