电子设计自动化(英语:Electronic design automation,缩写:EDA)是指利用计算机辅助设计(CAD)软件,来完成超大规模集成电路(VLSI)芯片的功能设计、综合、验证、物理设计(包括布局、布线、版图、设计规则检查等)等流程的设计方式。

1.EDA技术简介

 

EDA是电子设计自动化(Electronic Design AutomaTIc)的简称。 EDA技术是在电子CAD技术基础上发展起来的计算机软件系统,是指以计算机为工作平台,融合了应用电子技术、计算机技术、信息处理及智能化技术的最新成果,进行电子产品的自动设计。

 

利用EDA工具,电子设计师可以从概念、算法、协议等开始设计电子系统,大量工作可以通过计算机完成,并可以将电子产品从电路设计、性能分析到设计出IC版图或PCB版图的整个过程在计算机上自动处理完成。

 

现在对EDA的概念或范畴用得很宽。包括在机械、电子、通信、航空航天、化工、矿产、生物、医学、军事等各个领域,都有EDA的应用。目前EDA 技术已在各大公司、企事业单位和科研教学部门广泛使用。例如在飞机制造过程中,从设计、性能测试及特性分析直到飞行模拟,都可能涉及到EDA技术。通常所指的EDA技术,主要针对电子电路设计、PCB设计和IC设计。EDA 设计可分为系统级、电路级和物理实现级

 

EDA技术简介

(图片来源于互联网)

 

2.EDA技术的特点

 

1、自顶向下的设计方法。

“自顶向下”(Top-Down)是一种全新的设计方法,这种设计方法从设计的总体要求入手,自顶向下将整个系统设计划分为不同的功能子模块,即在顶层进行功能方划分和结构设计。这样可以在方框图一级就进行仿真和纠错,并能用硬件描述语言对高层次的系统行为进行描述,从而在系统一级就能进行验证,然后由EDA综合工具完成到工艺库的映射。由于设计的主要仿真和纠错过程是在高层次上完成的,这种方法有利于在早期发现结构设计上的错误,从而避免设计工作中的浪费,同时也大大减少了逻辑功能仿真的工作量,提高了设计效率。

 

2、可编程逻辑器件PLD

可编程逻辑器件是一种由用户编程以实现某种电子电路功能的新型器件,PLD可分为低密度和高密度两种。其中低密度PLD器件的编程都需要专用的编程器,属于半定制的专用集成电路器件,而高密度PLD就是EDA技术中经常用到的复杂可编程逻辑器件(CPLD)、现场可编程门阵列(FPGA)以及在系统可编程逻辑器件(ISP-PLD)等,它们属于全定制ASIC芯片,编程时仅需以JTAG方式与计算机并口相连即可。

 

3、硬件描述语言

硬件描述语言(HDL-HardwareDescriptionLanguage)是一种用于设计硬件电子系统的计算机高级语言,就是用软件编程的方式来描述复杂电子系统的逻辑功能、电路结构和连接形式。硬件描述语言是EDA技术的重要组成部分,是EDA设计开发中很重要的软件工具。其中VHDL即超高速集成电路硬件描述语言,是电子设计中主流的硬件描述语言,用VHDL进行电子系统设计的一个优点是使设计者可以专心致力于其功能的实现,而不需要对与工艺有关的因素上花费过多的时间和精力。

 

EDA技术的特点

(图片来源于互联网)

 

3.EDA技术的应用领域

 

eda在教学、科研、产品设计与制造等各方面都发挥着巨大的作用。在教学方面,几乎所有理工科(特别是电子信息)类的高校都开设了EDA课程。主要是让学生了解EDA的基本概念和基本原理、掌握用HDL语言编写规范、掌握逻辑综合的理论和算法、使用EDA工具进行电子电路课程的实验验证并从事简单系统的设计。一般学习电路仿真工具(如mulTISIM、PSPICE)和PLD开发工具(如Altera/Xilinx的器件结构及开发系统),为今后工作打下基础。

 

科研方面主要利用电路仿真工具(mulTISIM或PSPICE)进行电路设计与仿真;利用虚拟仪器进行产品测试;将CPLD/FPGA器件实际应用到仪器设备中;从事PCB设计和ASIC设计等。

 

在产品设计与制造方面,包括计算机仿真,产品开发中的EDA工具应用、系统级模拟及测试环境的仿真,生产流水线的EDA技术应用、产品测试等各个环节。如PCB的制作、电子设备的研制与生产、电路板的焊接、ASIC的制作过程等。

 

应用领域来看,EDA技术已经渗透到各行各业,如上文所说,包括在机械、电子、通信、航空航航天、化工、矿产、生物、医学、军事等各个领域,都有EDA应用。另外,EDA软件的功能日益强大,原来功能比较单一的软件,现在增加了很多新用途。如AutoCAD软件可用于机械及建筑设计,也扩展到建筑装璜及各类效果图、汽车和飞机的模型、电影特技等领域。

 

EDA技术的应用领域

(图片来源于互联网)