EDA技術在現代電子設計中的應用研究

梁莉

摘 要：EDA技術在現代電子設計中的應用作用凸顯，與EDA技術特征優勢有著密切的聯系。EDA技術大多是通過由上而下開展設計的，如此便能夠有效消除以往設計中存在的不足，并顯著提升設計效率。文章通過介紹EDA技術，分析EDA技術在現代電子設計中的應用作用及意義，對EDA技術的要點內容、EDA技術電子設計流程及EDA技術的應用展開探討，旨在為如何促進電子技術設計有序發展研究適用提供一些思路。

關鍵詞：EDA技術；現代電子設計；應用

引言

EDA技術是上世紀90年代飛速發展起來的一項新型技術，是現代電子設計新的發展潮流，其是基于計算機工作平臺，綜合了計算機技術、電子技術、智能化技能等一系列技術達成電子產品的自動化設計。同時，EDA技術是當今信息化時代發展的必然趨勢，其應用日趨廣泛，涉及信息、通訊、半導體、電子零組件等多個行業，是現代電子設計的核心，在現代電子設計中發揮著至關重要的作用[1]。由此可見，對EDA技術在現代電子設計中的應用開展研究，有著十分重要的現實意義。

1 EDA技術概述

1.1 EDA技術

EDA（Electronics Design Automation），即電子設計自動化，EDA技術是現代電子技術的主要發展趨勢，在電子技術、仿真模擬工作中扮演著十分重要的角色。在電子設計技術中，將可編程邏輯器件應用于系統中可很大程度提高電子設計工作靈活性，可編程邏輯期間在軟件編程過程中重構器件的結構、運行方式，進一步使設計硬件靈活性得到顯著改善。可編程邏輯器件應用結構原理、運行方式等的不斷發展，使以往的數字系統設計理念、方法、過程等均實現了轉變，一定水平上促進了現代電子技術的革新。在可編程邏輯器件相關技術越來越成熟及計算機技術飛速發展背景下，EDA技術逐漸在電子設計領域中得到廣泛推廣。EDA技術基于計算機上的EDA工具軟件平臺實現設計文件過程中依托硬件描述語言開展系統邏輯描述。EDA技術幫助設計人員通過硬件描述語言、電子設計自動化等實現對系統硬件功能的設計工作，其可自動實現邏輯分割、邏輯編譯、布局布線等功能，進一步促進電子線路系統功能的全面達成[2]。

1.2 EDA技術發展

伴隨計算機技術、電子系統設計技術以及集成電路技術的不斷進步，為EDA技術發展創造了良好契機，EDA技術的發展、推廣，不僅顯著縮短了產品的開發周期，還極大水平改善了產品的性能及價格比。EDA技術發展，具體可劃分成四個階段：

（1）上世紀70年代——計算機輔助設計階段，這一發展階段主要體現于CAD技術方面，計算機輔助設計得到了一定的推廣。人們逐步以計算機作為輔助開展IC版圖編輯、PCB布局布線等工作，取代了過去的手工作業方式。于此階段手工繪圖方式得到了一定優化，進而在計算機輔助設計發展作用上得到了有效凸顯。

（2）80年代——計算機輔助工程階段，該階段是在上一階段基礎上引入一系列新型應用功能，在具備圖形繪制功能的同時，還增添了電路功能設計及結構設計，并且通過電氣連接網絡表實現了兩者的有效結合。計算機輔助工程主要功能包括：原理圖輸入、邏輯仿真、自動布局布線以及電路分析等。在這一系列功能應用上，通過將原理圖、邏輯圖等用以重要應用內容，實現了設計功能的進一步豐富。

（3）90年代——電子系統設計自動化階段，該階段電子設計自動化目標得以實現，可經由高級描述語言及系統識別仿真等優勢開展應用，極大水平改善了設計的效率。

（4）現代EAD技術即為將計算機作為工具，基于EDA軟件平臺，結合硬件描述語言實現的設計文件，可自動實現用軟件方式描述的電子系統到硬件系統的邏輯仿真、布局布線、邏輯綜合等，進而實現對相關目標芯片邏輯映射、適配編譯等操作[3]。

2 EDA技術在現代電子設計中的應用作用及意義

2.1 EDA技術在現代電子設計中的應用作用

憑借EDA技術廣泛的應用范圍，將其應用于現代電子設計中，可起到一系列的作用。對于現代電子設計而言，相對流行的編程方式即為無線編程、在線編程，而EDA技術不僅能夠充分適應電子設計的發展，還可促進達成無障礙編程，在編程過程中的保密性還能夠得到有效保障。EDA技術還有著十分顯著的可靠性，可有效解決電子設計中復位障礙、跑飛等問題。還可于集成、壓縮功能應用情況下，完成對電子產品系統向某一芯片中的有效集成，如此可為設計管理實踐帶來極為便利，促進對電子設計風險控制工作的開展，還可使電子設計可靠性得到有效保障。除此之外，EDA技術在現代電子設計中的應用，還可收獲極高的效率，可達成多任務同時運行的目的。在EDA技術應用實踐中，可于多模塊功能應用情況下，有效加快電子設計速度及改善電子設計效率水平，推動電子設計工作進一步朝信息市場化方向發展。另外，EDA技術還具備一定的適應性，通過對其高速、高效及大容量等特點的有效成效，積極促進電子設計的創新升級。EDA技術的一系列特征優勢的凸顯可積極促進現代電子設計的有序發展。

2.2 EDA技術在現代電子設計中的應用意義

電子技術是一項有著極強專業性的技術，現階段用于電子技術設計中的軟件多種多樣，經由選取適用的應用軟件，便可有效改善電子技術設計效率。EDA技術在現代電子設計中的應用有著十分重要的意義，EDA技術是將計算機用以主要平臺，然后將一系列相關技術開展綜合應用。對于現代電子設計而言，EDA技術是發展的新潮流，具備各式各樣優勢作用發揮，將其應用于現代電子設計中可收獲諸多便利。伴隨EDA技術的逐步發展進步，無不為現代電子設計帶來新的轉變，可有效改善全面電子技術設計效率水平，因此將EDA技術應用于電子技術設計中十分重要。

3 EDA技術的要點內容

ESDA可算得上是現代電子設計的最新發展方向，可將其理解為：設計人員依據自頂向下設計方法，對全面電子系統開展方案規劃及功能劃分，系統的關鍵電路通過一片或者幾片特定集成電路（ASIC）達成，然后依托硬件描述語言開展系統行為級設計，最后經由適配器、綜合其得到最終目標器件。該種設計方法可稱之為高層次電子設計方法。

3.1 自頂向下設計方法

對于自頂向下設計方法而言，第一步要從系統設計展開，于頂層開展功能方框圖劃分及結構制定。于方框圖一級開展仿真、糾錯，同時選取硬件描述語言對高層次系統行為開展描述，于系統一級開展驗證。緊接著選取綜合優化工具得出對應門電路網表，網表相關的物理實現級既可以是印刷電路板，又可以是專用集成電路。設計的主要仿真、調試過程是于高層次上實現的，如此不僅可為盡早覺察結構設計中的錯誤提供便利，提高設計工作效率，還可減輕邏輯功能仿真的工作量，提升系統設計一次成功率[4]。

3.2 硬件描述語言

硬件描述語言指的是一類開展電子系統硬件設計的計算機語言，其借助軟件編程來對電子系統中各項內容開展有效描述，諸如電子系統的連接形式、電路結合以及邏輯功能等。近年來，在大型電子系統設計中硬件描述語言得到廣泛應用。上世紀80年代美國國防部研發出高速集成電路硬件描述語言，以作用于對EDA產品不兼容問題進行解決，此外還可作用于開展多層次設計。IEEE利用高速集成電路硬件描述語言對過去硬件描述語言一系列功能予以了覆蓋。IEEE作為一類全方位的硬件描述語言，其涵蓋了多個設計層次，諸如邏輯門級、系統行為級以及寄存器傳輸等，并且還支持多種不同形式對全面項目開展混合描述。高速集成電路硬件描述語言一方面具備極佳的移植性，一方面其的設計還為工藝間轉換提供了極大便利，同時高速集成電路硬件描述語言使得設計人員主要工作轉變為開展實現與調試系統功能。

3.3 ASIC設計

面對電子系統集成電路中存在的各式各樣問題，包括可靠性不足、功耗大以及體積大等，可于集成電路設計過程中引入ASIC芯片開展解決。伴隨現代電子產品市場需求的逐步嚴苛，ASIC芯片可劃分成全定制ASIC、半定制ASIC以及可編程ASIC。在對全定制ASIC芯片進行設計過程中，設計人員要對芯片上全面晶體管幾何圖形、工藝規則予以界定，然后把設計成果轉交給IC生產商掩膜制造，如此可最大限度的確保ASIC芯片獲取最理想的性能，進一步實現高效、高利用率以及低能耗的目的。

4 EDA技術電子設計流程

EDA技術是一項系統級的設計技術，是一類層次比較高的電子設計手段，該項應用技術基于概念驅動，確保電子設計工作人員在設計過程中無需對門級原理圖開展利用，工作人員在確立設計目標后便可應用EDA技術對電路予以描述，如此一方面可有效縮減電路西決的制約，一方面可有效強化設計人員設計創造水平[5]。EDA系統支持設計人員把概念構思、高層次描述輸入進計算機后，基于系統規則實現對電子產品的設計。就EDA技術電子設計流程而言，主要可劃分為系統劃分、圖形或者VHDL輸入、代碼級功能仿真、適配前時序仿真及ASIC實現等，具體而言：（1）電子設計通過文本或圖形編輯器對設計描述予以呈現，即為實現設計表述；（2）電子設計通過編譯器對設計開展錯排編譯，也就是輸入硬件描述語言程序；（3）設計人員對硬件、軟件開展溝通，為達成功能仿真提供便利，也就是綜合；（4）在仿真設計檢測滿意后，借助FPGA開展邏輯映射操作，即為編程下載，由此系統級設計便宣告結束。EDA技術電子設計流程，如圖1所示。

5 EDA技術的應用

近年來，EDA技術得到飛速發展，在諸多領域的電子系統設計工作得到廣泛推廣，包括通訊、教學、醫學、航天、國家計算機應用、工業生產等等，并發揮著十分重要的作用。

5.1 EDA技術在通訊中的應用

EDA技術在科研研究中的應用，主要借助電路仿真工具開展電路設計、仿真；借助虛擬設備開展產品調節試用；在儀器設備中應用FPGA器件開發。對于CDMA無線通信系統而言，全面無線基站、移動手機均于同一頻譜下運行，為了對各種呼叫進行區分，各部手機均有著一個特有的碼序列，CDMA基站唯有對多種觀點碼序列進行有效判定，方可對不同傳呼進程開展分辨，而此處的判定是經由匹配濾波器輸出呈現于輸入數據流中探測到的特定碼序列。FPGA可提供適用的濾波器設計，同時還具備DSP高級數據處理功能，所以FPGA在現代通訊領域中得到廣泛推廣。

5.2 EDA技術在生物醫學工程中的應用

EDA技術是電子設計的重要工具，不管是芯片設計，還是系統設計，倘若未有得到EDA工具的支持，均將無法實現。近年來，生物醫學工程領域對EDA技術進行了引入，該項技術一方面可促進對人體血壓、心率等生理信號展開更為準確的檢測，一方面可經由相關設計達成對生理信號的濾波、醫學圖像檢測等處理，使得生理信號更具臨床使用價值。所以，EDA技術在生物醫學工程領域有著十分可觀的發展前景。

5.3 EDA技術在產品設計、生產中的應用

無論是數字信號處理器、性能極佳的微處理器，還是電子電路、冰箱、電視機等，EDA技術不僅應用于前期計算機模擬仿真、產品調試，還應用于電子設備的研發、制造，電路板焊接等一系列環節，并在其中發揮著至關重要的作用。某種意義上而言，EDA技術已然轉變成電子工業領域中必不可少的一部分。

6 結束語

總而言之，EDA技術是當今信息化時代發展的必然趨勢，其應用日趨廣泛，涉及信息、通訊、半導體、電子零組件等多個行業，是現代電子設計的核心，在現代電子設計中發揮著至關重要的作用。伴隨EDA技術的日趨成熟，其將進一步推進電子產業及電子設計領域的技術變革，將進一步提升電子設計水平。鑒于此，相關人員務必要清楚認識EDA技術在現代電子設計中的應用作用及意義，強化EDA技術在現代電子設計中的科學合理應用，不斷鉆研研究、總結經驗，積極促進電子技術設計有序發展。

參考文獻

[1]李亞平，王亮亮. EDA技術及其在現代電子系統設計中的應用[J].山東師范大學學報（自然科學版），2007，22（3）：124-125.

[2]張劭昀，梁佳雯，郭海雙.基于EDA技術的現代電子設計方法[J].電子世界，2014（16）：25-26.

[3]蔡潔華，路多，張紅，等.淺談 EDA技術發展背景及在電子線路設計中的應用[J].數字化用戶，2013（14）：215-216.

[4]金賽賽，王華.EDA技術在現代電子領域的發展與應用[J].裝備制造技術，2013（1）：198-199.

[5]郭慶杰，楊豐旭，安玉，等.EDA技術在電子設計中的運用分析[J].電子技術與軟件工程，2016（18）：162-163.