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EDA 技术实用教程
第 1 章概述
EDA技术及其发展
它是一门迅速发展的新技术,利用EDA技术(特指IES/ASIC自动设计技术)进行电子系统的设计,具有以下几个特点:
①用软件的方式设计硬件;
②用软件方式设计的系统到硬件系统的转换是由有关的EDA开发软件自动完成的;
③设计过程中可用有关软件进行各种仿真;
④系统可现场编程,在线升级;
⑤整个系统可集成在一个芯片上,体积小、功耗低、可靠性高。因此,EDA技术是现代电子设计的发展趋势。
什么叫EDA( Electronic Design Automation)技术?
EDA技术及其发展
EDA技术发展的三个阶段
20世纪70年代
MOS工艺 CAD概念
20世纪80年代
CMOS时代出现 FPGA
20世纪90年代
ASIC设计技术 EDA技术
1. 20世纪70年代的计算机辅助设计CAD阶段
早期的电子系统硬件设计采用的是分立元件,随着集成电路的出现和应用,硬件设计进入到发展的初级阶段。初级阶段的硬件设计大量选用中、小规模标准集成电路。
由于设计师对图形符号使用数量有限,因此传统的手工布图方法无法满足产品复杂性的要求,更不能满足工作效率的要求。
EDA技术的发展历程
2. 20世纪80年代的计算机辅助工程设计CAE阶段
伴随着计算机和集成电路的发展,EDA技术进入到计算机辅助工程设计阶段。20世纪80年代初推出的EDA工具则以逻辑模拟、定时分析、故障仿真、自动布局和布线为核心,重点解决电路设计没有完成之前的功能检测等问题。利用这些工具,设计师能在产品制作之前预知产品的功能与性能,能生成产品制造文件,使设计阶段对产品性能的分析前进了一大步。
3. 20世纪90年代电子系统设计自动化EDA阶段
为了满足千差万别的系统用户提出的设计要求,最好的办法是由用户自己设计芯片,让他们把想设计的电路直接设计在自己的专用芯片上。微电子技术的发展,特别是可编程逻辑器件的发展,使得微电子厂家可以为用户提供各种规模的可编程逻辑器件,使设计者通过设计芯片实现电子系统功能。
20世纪90年代,设计师逐步从使用硬件转向设计硬件,从单个电子产品开发转向系统级电子产品开发(即片上系统集成,System on a chip)。
EDA技术及其发展
EDA技术在进入21世纪后,得到了更大的发展:
电子设计成果自主知识产权
仿真和设计 EDA软件不断推出
电子技术全方位纳入EDA领域传统设计建模理念发生重大变化
EDA使得电子领域各学科的界限更加模糊更加互为包容
更大规模的FPGA和CPLD器件的不断推出
EDA工具 ASIC设计涵盖大规模电子系统及复杂IP核模块
软硬件IP核在电子行业广泛应用 IP-Intellectual Property
SoC高效低成本设计技术的成熟
硬件描述语言出现(如System C) 设计和验证趋于简单
SOC: SYSTEM ON A CHIP
SOPC: SYSTEM ON A PROGAMMABLE CHIP
SOPC即可编程的片上系统,或者说是基于大规模FPGA的单片系统。SOPC的设计技术是现代计算机辅助设计技术、EDA技术和大规模集成电路技术高度发展的产物。SOPC技术的目标就是试图将尽可能大而完整的电子系统,包括嵌入式处理器系统、接口系统、硬件协处理器或加速器系统、DSP系统、数字通信系统、存储电路以及普通数字系统等,在单一FPGA中实现。
观察和总结集成电路的发展特征,遵循着专用和通用交替波动发展的许氏循环规律。
EDA技术及其发展
Altera 公司的NIOSII解决方案
FPGA
Avalon Switch Fabric
UART
GPIO
Timer
SPI
SDRAM
Controller
On-Chip
ROM
On-Chip
RAM
Nios II
CPU
Debug
Cache