關于數字電子電路設計之中EDA技術的應用探究

李俊俏 李曉航 秦妍

摘 要：隨著電子技術的不斷革新，傳統的數字電子電路設計方法已經不再能夠滿足社會市場的需求，EDA技術就是在這種市場背景下被廣泛應用的，并以此推動我國數字電子電路設計領域的革新，提升企業的生產銷售競爭力。本文就數字電子電路設計技術中的EDA技術進行相關信息分析以及應用探究。

關鍵詞：數字電子電路設計；EDA技術；應用探究

EDA技術是一門電子技術設計自動化技術，也是一種能夠幫助人們設計電子電路或系統的軟件工具。傳統意義上的EDA技術是隨著計算機、集成電路、電子系統的設計發展起來的，在現階段，EDA技術已經能夠在各個領域的各個階段發揮其作用，對于21世紀的信息化建設有著巨大作用。下面將對EDA技術的特點以及應用進行探究。

1 EDA技術的特征及組成

1.1EDA技術的基本特征

EDA，全稱為電子設計自動化，是以CAD即計算機輔助設計為基礎逐漸發展起來的一門新興技術。并由于電子電路技術發展趨勢的需要，EDA技術也就被應用到了數字電子電路設計當中，將硬件軟件化、數字電子電路芯片化進行嘗試。

EDA數字電子電路設計技術獨立性強，能夠對多個設計輸入選項進行選擇。這個結果則是因其基礎構造而導致的，是在整個社會背景科技形態影響下形成的；EDA數字電子電路技術能夠自主完成產品的直面設計，在安裝過EDA工具的電子計算機中，計算機在EDA工具的參與下完全能夠勝任從最初的電路性能功能信息仿真到功能信息分析，再到優化設計以及最后的測試結果分析等全部流程。

EDA集成度高并能夠對目標系統直接進行編程。在EDA集成技術中，值得夸贊的是集成度甚至可以形成一個EDA系統，也就意味著EDA數字電子電路設計能夠在芯片上進行繁雜的設計編程，將海量的數據進行濃縮，實現ASIC集成電路的基本設計，縮減了運行時間，提升了應用升級的工作效率。

1.2 EDA數字電子電路設計的組成

EDA是由計算機輔助設計、計算機輔助制造、計算機輔助測試以及計算機輔助工程的概念發展而來的，因此，EDA的組成與四項計算機輔助功能組成有許多相似之處。數字電子電路設計中的EDA技術是EDA技術與數字電子電路設計的有機結合，大致有VHDL硬件、組合邏輯電路、觸發器、時序邏輯電路、半導體存儲器等，其常用工具有設計輸入編輯器、HDL綜合器、仿真器、適配器以及下載器。下面著重對硬件描述語言VHDL以及可編程邏輯元件進行分析。

VHDL硬件描述語言，針對的是描述數字電子電路設計的各種信息：硬件設計和測試方法。在邏輯抽象視角的基礎上通過簡單有效的方式對硬件設計電路進行全方位、深層次描述，突出軟件的專有特性。其涵蓋了結構、行為功能以及接口三個方面，囊括了大量的硬件特征描述語句以及許多類似高級計算機語言的語法和結構，使用VHDL硬件描述語言將某設計計劃實體劃分為兩部分。

可編程邏輯元件，即PLD，是一種通用集體電路產生的，其邏輯功能按照用戶對器件編程來確定，其集成度一般很高，基本能夠滿足數字系統（數字電子電路設計）的基本需要。PLD內部的數字電路既可以在出廠前決定，也可以在出廠后進行決定，并且在出廠后將無法再進行改變。PLD不需要漫長的前置時間去制造原型或者正式產品，這也就能夠為運行節省大量的時間。

1.3 EDA技術設計流程

就當前社會以及科技背景去看，EDA技術在數字電子電路設計方面的廣泛應用推動了電子電路設計領域進行擴展，使得計算機設計模式基本替代了傳統的設計模式。EDA技術設計流程大體如下：圖形輸入、HDL文本輸入、綜合、適配、時序仿真與功能仿真、編程下載、硬件測試等。

2 EDA技術在數字電子電路設計中的應用探究

在上文中，已經闡述了數字電子電路設計的基礎、數字電子電路設計與EDA技術的有機結合以及EDA技術組成和設計流程。下面將對EDA技術在電子電路設計中的應用進行探究。

2.1促進理論知識學習，掌握基礎技能

在數字電子電路設計技術中應用EDA技術是時代進步、科技發展的主趨勢，因此，各大高校以及崗位專業人員必須對EDA技術與數字電子電路設計結合的相關知識有充分的了解，也就變相的要求相關人員對相關的知識內容進行有效的掌握。而EDA技術在數字電子電路設計中應用需要的不單單是簡單的知識素養積累，還需要對當前的社會和科技背景有充分的認識、能夠進行有效的分析與預判。由于EDA技術與數字電子電路設計的結合并不是很完善，對此，各相關領域的人員更需要將所掌握的知識進行充分的實驗，總結經驗，熟練相關的操作技能，從而達到能夠將EDA技術應用到數字電子電路設計上的地步。相較于枯燥乏味的知識積累，EDA技術手段為所有的學習者提供了一個稀缺有趣的知識資源積累途徑，EDA技術的模擬手段完全能夠讓學習者對所學知識有進一步地認識和了解，提升學習興趣，培養綜合型人才。

2.2綜合創新，提升設計效率

盡管EDA技術在我國的發展已經有了近三十年的歷史，但是不可否認，EDA技術在數字電子電路設計中應用時間尚短，其中存在著諸多問題等待人們去解決，尤其是各大高校的學生以及資深的專業學者。所有的人都應該充分認識到數字電子電路設計中EDA技術的問題，并且能夠在社會大趨勢下敢于打破常態，將自我總結出的新知識、新規律、新方法公之于眾，推動數字電子電路設計中EDA技術應用的發展。

對此，廣大學子們應該勤奮學習，豐富實踐履歷，將所學的知識充分檢驗，將問題準確記錄，不放棄實驗過程中的任何誤差點，勤于思考，將實驗過程中發現的問題進行鍥而不舍的探究，從而完成新領域的革新，促進發展。

2.3應用實例

EDA技術在數字電子電路設計中的最簡單的應用實例是利用EDA技術設計一個能夠顯示秒、時、分的數字鐘電路，其具體流程如圖1所示。在其設計方案中，采用FPGA芯片進行實驗，裝配EDA技術實驗箱，利用裝有QUARTER2軟件的電腦進行設計和檢查。

通常情況下，EDA技術遵循“自上而下”的設計原則，一般可以把設計過程劃分為不同的層次進行處理：第一層：數字鐘；第二層：24 進制計數器、60 進制計數器、譯碼顯示電路。第三層：小時計數、分計數、秒計數、譯碼顯示。在進行上述設計過程中，選擇了VHDL 語言進行編程，首先需要按照要求對低層程序進行設計，從而獲取支持調用的圖元。同時，在計算機環境可以選擇QuartusII 軟件，并嚴格按照VHDL設計規范來對60 進制計數器程序進行編寫和設計，以確保其順利的轉化成圖元，為頂層設計工作的進行奠定良好的基礎。對24 進制計數器的程序進行編寫時，通常是以60 進制計數器為基礎來進行程序的設計，僅需適當的調整進位判斷標準即可，通常是把60調整為24，并保持其余部分一致。

借助編譯仿真的方法可以將其下載并直接轉移到FPGA 芯片上，從而完成設計要求。接下來還需要借助實驗箱資源對設計的科學性、合理性和準確性進行檢驗，一旦發現問題，要對程序進行相應的修改，修改完成后再次編譯下載即可。

3 總結

數字電子電路設計中應用EDA技術是現在社會科技發展的需要，電子電路設計領域的革新勢必會在EDA的推動下跨向新的高度，對此，所有的相關領域人員都應該積極面對這種趨勢，謀求發展的新途徑，相關部門也應當提供相應的政策支持。

參考文獻：

[1]胡立廣.數字電子電路設計中EDA技術的應用[J].中國高新技術企業，2013，（13）：51-52.

[2]鐘佳宏.基于EDA技術進行數字電路設計的分析[J].科學與信息化，2017，（17）：7-8.

[3]王俊博.數字電路中的 EDA 技術的應用分析[J].中國科技投資，2016，（24）：317-317.