EDA技术在电子系统设计中的应用研究

摘要：本文首先阐述了EDA技术的基本概念，实现目标以及存在的优势，并以硬件描述语言（VHDL）为主要表达方式，以QuartusⅡ开发软件为设计工具，阐述了步进电机细分驱动控制的工作原理和软硬件实现方法，并对所设计的电子抢答器进行了时序仿真和硬件验证。

关键词：EDA 电子系统 应用

随着EDA技术的不断发展，其应用领域出现不断扩大和深入的趋势，在电子信息、通信、自动控制及计算机应用等领域，EDA技术的重要性日益突出。EDA技术为现代电子理论和设计的表达与实现提供了可能性。受EDA技术的影响和制约，进一步导致设计者的工作局限于软件方式，也就是通过硬件描述语言，以及EDA软件等进一步实现系统的硬件功能。

1 EDA技术概述

1.1 EDA技术概述

EDA是Electronic Design Automation的简写，在现代电子技术中，EDA是核心，在EDA工具软件平台上，借助功能强大的计算机，自动完成逻辑编译、逻辑化简、结构综合，以及逻辑优化和仿真测试等，进而在一定程度上完成电子线路系统功能。在现代高科技电子产品的设计生产中，现代电子技术和微电子技术是相互促进、相互发展的两个技术环节，将这两者进行结合就构成EAD技术。

1.2 EDA技术实现目标

借助EDA技术对电子系统进行设计，设计、实现专用集成电路ASIC是其最后目标，作为最终的物理平台，通过EDA技术，ASIC集中容纳了用户的既定功能和技术指标。ASIC就是独立的集成电路器件，该器件具有专门用途和特定的功能，实现ASIC是EDA技术的最终目标。通常情况下，其实现途径主要包括：①超大规模可编程逻辑器件；②半定制或全定制ASIC；③混合ASIC。

1.3 EDA技术中基于VHDL的自顶向下设计方法

传统的电子设计技术通常是自底向上的，在这个设计过程的任一时刻，最底层元器件出现任何变动，都可能使前面的工作前功尽弃，工作又得重新开始。因此，自顶向下的设计方法是EDA技术的首选方法，通常情况下，这种方式是开发ASIC、FPGA的主要手段。在应用EDA技术的过程中，在整个设计流程中，自顶向下的设计方法是逐步求精的过程。对于整个系统来说，按照自顶向下的设计方法，可以将其分解为不同的模块，同时对每个独立的模块指派相应的工作小组。

1.4 EDA技术的优势

在EDA技术中，利用HDL进一步描述数字技术系统的抽象行为与功能，以及具体的内部线路结果，进而在一定程度上对电子设计的不同阶段、不同层次进行模拟验证，为设计过程的正确性奠定基础和提供保证，进而降低设计成本，缩短设计周期。

2 基于EDA技术的电子线路设计实例

EDA在步进电机细分驱动控制设计中的应用

2.1 步进电机细分驱动原理

对于步进电机来说，通常情况下，其驱动往往依靠给步进电机的各相励磁绕组轮流通相应的电流，进而在一定程度上实现步进电机内部磁场合成方向的变化，进一步实现步进电机的转动。

2.2 步距细分的系统构成

PWM计数器、波形ROM地址计数器、PWM波形ROM存储器、比较器、功放电路等共同构成该系统，如图1所示：

图1

2.3 细分电流信号的实现

在比较器的A端添加从LPM_ROM输出的数据，在比较器的B端添加PWM计数器的计数值，与ROM数据相比较，当计数值小于时，在这种情况下比较器输出低电平，反之输出高电平。

2.4 细分驱动性能的改善

试验测定显示，在线性电流的驱动下，步进电机转子的微步进是不均匀的，呈现出明显的周期性波动。

2.5 硬件验证

LPM_ROM表总长为32个字节，根据控制脉冲与方向，地址计数器输出LPM_ROM地址，进而对片内预先写好的数据进行选择，同时将其传送给PWM电路，进而在一定程度上实现不同布局细分数及方向控制。

3 小结

进入21世纪后，EDA技术在仿真、设计两方面具有支持标准硬件描述语言的功能，随着EDA软件的不断更新，其功能越加强大，进而在一定程度上推动电子EDA技术的快速发展。对于电子设计领域、电子产业界来说，发展EDA技术将是一场重大的技术革命，同时对电子类课程的教学、科研等提出了更高的要求。在我国，由于EDA技术尚未普及，在这种情况下，掌握、普及EDA技术，对于我国电子技术的发展具有深远的意义。

参考文献：

[1]刘梦亭.基于FPGA控制的步进电机细分驱动系统[D].广东工业大学，2008（05）.

[2]章小印，欧阳慧平.EDA技术在步进电动机驱动中的应用[J].微特电机，2006（10）.

[3]邹道生.EDA技术在步进电机驱动中的应用[J].江西师范大学学报（自然科学版），2006（07）.

作者简介：李琰琰（1984-），女，河南南阳人，本科，助讲，研究方向：机电一体化。