EDA培训讲座.ppt

1. EDA 技术及发展 2. 可编程片上系统( sopc )开发环境 3. 步进电机驱动器可编程片上系统( sopc )的总体设计 4. 步进电机驱动器 IP核设计及优化讲座内容安排(初稿) EDA 技术的发展概况 IP 核 可编程逻辑器件的发展概况 硬件描述语言 VHDL EDA 与传统电子设计方法 EDA 技术的发展概况电子设计自动化( EDA , Electronic Design Automation )是指利用计算机完成电子系统的设计。 EDA 技术是以计算机和微电子技术为先导,汇集了计算机图形学、拓扑、逻辑学、微电子工艺与结构学和计算数学等多种计算机应用学科最新成果的先进技术。 EDA 技术以计算机为工具,代替人完成数字系统的逻辑综合、布局布线和设计仿真等工作。设计人员只需要完成对系统功能的描述,就可以由计算机软件进行处理, 得到设计结果,而且修改设计如同修改软件一样方便,可以极大地提高设计效率。 EDA 技术的发展概况从 20 世纪 60 年代中期开始,人们就不断开发出各种计算机辅助设计工具来帮助设计人员进行电子系统设计。电路理论和半导体工艺水平的提高,对 EDA 技术的发展起了巨大的推进作用,使 EDA 作用范围从 PCB 板设计延伸到电子线路和集成电路设计, 直至整个系统的设计,也使 IC芯片系统应用、电路制作和整个电子系统生产过程都集成在一个环境之中。根据电子设计技术的发展特征, EDA 技术发展大致分为三个阶段。 CAD 阶段( 20 世纪 60 年代中期~ 20 世纪 80 年代初期) 第一阶段的特点是一些单独的工具软件,主要有 PCB ( Printed Circuit Boatd )布线设计、电路模拟、逻辑模拟及版图的绘制等,通过计算机的使用, 从而设计人员从大量繁琐重复的计算和绘图工作中解脱出来。例如,目前常用的 Protel 早期版本 Tango ,以及用于电路模拟的 PSPICE 软件和后来产品化的 IC版图编辑与设计规则检查系统等软件,都是这个阶段的产品。这个时期的 EDA 一般称为 CAD ( Computer Aided Design )。 阶段( 20 世纪 80 年代初期~ 20 世纪 90 年代初期) 这个阶段在集成电路与电子设计方法学以及设计工具集成化方面取得了许多成果。各种设计工具,如原理图输入、编译与连接、逻辑模拟、测试码生成、版图自动布局以及各种单元库已齐全。由于采用了统一数据管理技术,因而能够将各个工具集成为一个 CAE ( Computer Aided Engineering )系统。按照设计方法学制定的设计流程,可以实现从设计输入到版图输出的全程设计自动化。这个阶段主要采用基于单元库的半定制设计方法,采用门阵列和标准单元设计的各种 ASIC 得到了极大的发展,将集成电路工业推入了 ASIC 时代。多数系统中集成了 PCB 自动布局布线软件以及热特性、噪声、可靠性等分析软件,进而可以实现电子系统设计自动化。 3. EDA 阶段( 20 世纪 90 年代以来) 20 世纪 90 年代以来,微电子技术以惊人的速度发展,其工艺水平达到深亚微米级,在一个芯片上可集成数百万乃至上千万只晶体管,工作速度可达到 GHz , 这为制造出规模更大,速度更快和信息容量很大的芯片系统提供了条件,但同时也对 EDA 系统提出了更高的要求,并促进了 EDA 技术的发展。此阶段主要出现了以高级语言描述、系统仿真和综合技术为特征的第三代 EDA 技术,不仅极大地提高了系统的设计效率,而且使设计人员摆脱了大量的辅助性及基础性工作,将精力集中于创造性的方案与概念的构思上。下面简单介绍这个阶段 EDA 技术的主要特征。(1)高层综合( HLS , High Level Synthesis )的理论与方法取得较大进展,将 EDA 设计层次由 RT 级提高到了系统级(又称行为级),并划分为逻辑综合和测试综合。逻辑综合就是对不同层次和不同形式的设计描述进行转换,通过综合算法, 以具体的工艺背景实现高层目标所规定的优化设计,通过设计综合工具,可将电子系统的高层行为描述转换到低层硬件描述和确定的物理实现,使设计人员无须直接面对低层电路,不必了解具体的逻辑器件,从而把精力集中到系统行为建模和算法设计上。测试综合是以设计结果的性能为目标的综合方法,以电路的时序、功耗、电磁辐射和负载能力等性能指标为综合对象。测试综合是保证电子系统设计结果稳定可靠工作的必要条件,也是对设计进行验证的有效方法,其典型工具有 Synopsys 公司的 piler 以及 Mento