電子工程設(shè)計(jì)中EDA技術(shù)的應(yīng)用

楊哲哲

【摘 要】電子工程技術(shù)是當(dāng)今世界經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要驅(qū)動(dòng)力，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種先進(jìn)的技術(shù)在電子工程中的應(yīng)用也越來越形式多樣，其中EDA技術(shù)電子工程技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要成果，為電子工程的發(fā)展做出了很大的貢獻(xiàn)。

【關(guān)鍵詞】電子工程；EDA；技術(shù)

1.電子工程內(nèi)涵

隨著電子計(jì)算機(jī)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也開始進(jìn)入其發(fā)展的黃金階段，這在很大程度上推動(dòng)了電子技術(shù)作為獨(dú)立產(chǎn)業(yè)的深入與持續(xù)發(fā)展。進(jìn)入21世紀(jì)以來，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)發(fā)展所具有的推動(dòng)作用日益明顯，電子工程及電子工程相關(guān)產(chǎn)業(yè)的重要性也開始突出出來。為了更好的促進(jìn)電子工程技術(shù)的發(fā)展，推動(dòng)國(guó)家綜合國(guó)力的提高，必須要不斷創(chuàng)新電子工程技術(shù)，促進(jìn)電子工程技術(shù)的新發(fā)展。

電子工程技術(shù)作為一門獨(dú)立的學(xué)科，主要是以計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基本載體，對(duì)電子信息進(jìn)行系統(tǒng)的控制與處理的學(xué)科，主要包括電子設(shè)備及相關(guān)方向系統(tǒng)的開發(fā)以及信息的有效處理等幾方面的內(nèi)容。從現(xiàn)階段電子工程技術(shù)的發(fā)展來看，電子技術(shù)作為一項(xiàng)系統(tǒng)的技術(shù)與個(gè)開始出現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈分化，多行業(yè)交叉的電子信息技術(shù)開始出現(xiàn)，很大程度上帶動(dòng)了一大批新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

2. EDA技術(shù)的含義及特點(diǎn)

所謂EDA技術(shù)，就是電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（Electronic Design Automation）的縮寫，在20世紀(jì)90年代初從計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）、計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）、計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試（CAT）和計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）的概念發(fā)展而來的。EDA 技術(shù)就是以計(jì)算機(jī)為工具，設(shè)計(jì)者在 E-DA 軟件平臺(tái)上，用硬件描述語言HDL完成設(shè)計(jì)文件，然后由計(jì)算機(jī)自動(dòng)地完成邏輯編譯、化簡(jiǎn)、分割、綜合、優(yōu)化、布局、布線和仿真，直至對(duì)于特定目標(biāo)芯片的適配編譯、邏輯映射和編程下載等工作。是計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、微電子技術(shù)、電路理論、信息分析與信號(hào)處理的結(jié)晶，也是現(xiàn)代電子工程的最重要的應(yīng)用技術(shù)。

EDA技術(shù)代表了當(dāng)今電子設(shè)計(jì)技術(shù)的最新發(fā)展方向，它比電原理圖更有效地表示硬件電路的特性，同時(shí)具有系統(tǒng)仿真和綜合能力，具體歸納為以下幾點(diǎn)：

2.1.現(xiàn)代化EDA技術(shù)大多采用“自頂向下（Top-Down）”的設(shè)計(jì)程序，從而確保設(shè)計(jì)方案整體的合理和優(yōu)化，避免“自底向上（Bottom-up）”設(shè)計(jì)過程使局部?jī)?yōu)化，整體結(jié)構(gòu)較差的缺陷。

2.2.HDL給設(shè)計(jì)帶來很多優(yōu)點(diǎn)：①語言公開可利用；②語言描述范圍寬廣；③使設(shè)計(jì)與工藝無關(guān)；④可以系統(tǒng)編程和現(xiàn)場(chǎng)編程，使設(shè)計(jì)便于交流、保存、修改和重復(fù)使用，能夠?qū)崿F(xiàn)在線升級(jí)。

2.3.自動(dòng)化程度高，設(shè)計(jì)過程中隨時(shí)可以進(jìn)行各級(jí)的仿真、糾錯(cuò)和調(diào)試，使設(shè)計(jì)者能早期發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的錯(cuò)誤，避免設(shè)計(jì)工作的浪費(fèi)，同時(shí)設(shè)計(jì)人員可以拋開一些具體細(xì)節(jié)問題，從而把主要精力集中在系統(tǒng)的開發(fā)上，保證設(shè)計(jì)的高效率、低成本，且產(chǎn)品開發(fā)周期短、循環(huán)快。

2.4.可以并行操作，現(xiàn)代EDA技術(shù)建立了并行工程框架結(jié)構(gòu)的工作環(huán)境。從而保證和支持多人同時(shí)并行地進(jìn)行電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開發(fā)。

3. EDA技術(shù)的作用

EDA技術(shù)在電子工程設(shè)計(jì)中發(fā)揮著不可替代的作用，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

3.1驗(yàn)證電路設(shè)計(jì)方案的正確性

設(shè)計(jì)方案確定之后，首先采用系統(tǒng)仿真或結(jié)構(gòu)模擬的方法驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案的可行性，這只要確定系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)（數(shù)學(xué)模型）便可實(shí)現(xiàn)。這種系統(tǒng)仿真技術(shù)可推廣應(yīng)用于非電專業(yè)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，或某種新理論、新構(gòu)思的設(shè)計(jì)方案。仿真之后對(duì)構(gòu)成系統(tǒng)的各電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬分析，以判斷電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的正確性及性能指標(biāo)的可實(shí)現(xiàn)性。這種量化分析方法對(duì)于提高工程設(shè)計(jì)水平和產(chǎn)品質(zhì)量，具有重要的指導(dǎo)意義。

3.2電路特性的優(yōu)化設(shè)計(jì)

元器件的容差和工作環(huán)境溫度將對(duì)電路的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法很難對(duì)這種影響進(jìn)行全面的分析，也就很難實(shí)現(xiàn)整體的優(yōu)化設(shè)計(jì)。EDA技術(shù)中的溫度分析和統(tǒng)計(jì)分析功能可以分析各種溫度條件下的電路特性，便于確定最佳元件參數(shù)、最佳電路結(jié)構(gòu)以及適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)穩(wěn)定裕度，真正做到優(yōu)化設(shè)計(jì)。

4. EDA在電子工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用技術(shù)流程

近年來的EDA技術(shù)深入到了各個(gè)領(lǐng)域，包括了通信、醫(yī)藥、化工、生物、航空航天等等，但是在電子工程設(shè)計(jì)的領(lǐng)域中應(yīng)用的最為突出，主要利用了EDA技術(shù)為虛擬儀器的測(cè)試產(chǎn)品提供了技術(shù)支持。EDA技術(shù)在電子工程設(shè)計(jì)的領(lǐng)域中，主要應(yīng)用于了電路設(shè)計(jì)仿真分析、電路特性優(yōu)化設(shè)計(jì)等方面。主要的技術(shù)流程如下：

4.1 源程序

通常情況下，電子工程設(shè)計(jì)首要的步驟就是通過EDA技術(shù)領(lǐng)域中的器件軟件，利用了文本或者是圖形編輯器的方式來進(jìn)行展示。不管是圖形編輯器或者是文本編輯器的使用，都需要應(yīng)用EDA工具進(jìn)行排錯(cuò)和編譯的工作，文件能夠?qū)崿F(xiàn)格式的轉(zhuǎn)化，為邏輯綜合分析提供了準(zhǔn)備工作。只要輸入了源程序，就能夠?qū)崿F(xiàn)仿真器的仿真。

4.2 邏輯綜合

在源程序中應(yīng)用了實(shí)現(xiàn)了VHDL的格式轉(zhuǎn)化之后，就進(jìn)入了邏輯綜合分析的環(huán)節(jié)。運(yùn)用綜合器就能夠?qū)㈦娐吩O(shè)計(jì)過程中使用的高級(jí)指令轉(zhuǎn)換成層次較低的設(shè)計(jì)語言，這就是邏輯綜合。通過邏輯綜合的過程，這可以看作是電子設(shè)計(jì)的目標(biāo)優(yōu)化過程，將文件輸入仿真器，實(shí)施仿真操作，保持功效和結(jié)果的一致性。

4.3 時(shí)序仿真

在實(shí)現(xiàn)了邏輯綜合透配之后，就可以進(jìn)行時(shí)序仿真的環(huán)節(jié)了，所謂的時(shí)序仿真指的就是將基于布線器和適配器出現(xiàn)的VHDL文件運(yùn)用適當(dāng)?shù)氖侄蝹鬟_(dá)到仿真器中，開始部分仿真。VHDL仿真器考慮到了器件特性，所以適配后的時(shí)序仿真結(jié)果較為精確。

4.4 仿真分析

在確定了電子工程設(shè)計(jì)方案之后，利用系統(tǒng)仿真或者是結(jié)構(gòu)模擬的方法進(jìn)行方案的合理性和可行性研究分析。利用EDA技術(shù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)環(huán)節(jié)的函數(shù)傳遞，選取相關(guān)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行仿真分析。這一系統(tǒng)的仿真技術(shù)同樣可以運(yùn)用到其他非電子工程專業(yè)設(shè)計(jì)的工作中，能夠應(yīng)用到方案構(gòu)思和理論驗(yàn)證等方面。

5. 結(jié)束語

伴隨著科學(xué)的發(fā)展，技術(shù)的革新，EDA技術(shù)的領(lǐng)域也在向高層次的技術(shù)推廣和開發(fā)，成效十分顯著。本篇論文我們對(duì)EDA技術(shù)的相關(guān)信息進(jìn)行了詳細(xì)的分析很研究，研究表明，EDA技術(shù)對(duì)于我國(guó)的電子工程設(shè)計(jì)改革具有巨大的推動(dòng)力，基于EDA技術(shù)領(lǐng)域的電子產(chǎn)品在專業(yè)化程度和使用性能上都要比傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案制造的產(chǎn)品更加優(yōu)化。將EDA技術(shù)應(yīng)用到電子工程設(shè)計(jì)的領(lǐng)域當(dāng)中，對(duì)于電子產(chǎn)品的優(yōu)化和工作效率的提高以及產(chǎn)品附加值的拓展都有很大的作用。

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