EDA技术与数字电路的融合研究

林智慧,唐 亮,何 颖

（西安思源学院电子信息工程分院，西安,710038）

EDA技术与数字电路的融合研究

林智慧,唐 亮,何 颖

（西安思源学院电子信息工程分院，西安,710038）

本文介绍了EDA技术，提出了以数字电路基本知识为引导，以EDA平台为主要手段，建立传统数字电子技术设计和现代设计方法相结合的新模式。

数字电子技术；EDA技术；融合

0 引言

EDA技术代表当今电子技术的最新发展趋势。不仅提供了一种现代电子设计技术，同时还为学习提供了一个极为方便的、科学的实验平台。将EDA仿真软件应用到学习中是一种学习手段的创新，也是提高学习质量的优选之举。

引入EDA技术能很方便地设计、测试和演示包括组合逻辑电路、时序逻辑电路和数字系统等各种电路，还能对仿真电路设置各种故障，所以可以在学习中模拟各种故障，来提高对实际电路分析和排故能力，方便掌握学习情况。

EDA技术的引入，更有利于数字电路学习的合作性学习。目前，在数字电路学习中，一个数字电路功能的实现，经过功能分析——真值表——逻辑表达式——化简——器件的选择等，最终采用门电路或者中规模集成电路实现，电路图比较固定，照此连线基本能够得出结果，而对于其内部的逻辑关系、工作原理未必掌握得透彻。本文以全加器为例采用传统设计方法和两种EDA设计方法相结合，然后对比，从而验证将EDA技术与数字电路的融合的优越性。

1 全加器的传统设计方法

在计算机中，加法器是最重要的基本运算单元，虽然实现加法器电路的设计有多种形式，但构成该电路的基本单元就是半加器和全加器。全加器是实现两个二进制加数以及一个来自于低位的全加运算。其真值表如表1所示，其中A、B为两个二进制输入，Cn-1表示来自于低位的进位，Sn为半加和，Cn为进位输出。

利用真值表得到全加器的逻辑表达式（1）和（2）。

电路的设计目的就是根据实际的逻辑问题，通过写出它的真值表和逻辑函数表达式，最终找到实现这个逻辑电路的元器件，将它们组成最简单的逻辑电路。

表1 全加器真值表

2 全加器的EDA设计方法—Multisim 仿真

在Multisim 10中利用逻辑转换仪分别获得全加器的Sn和Cn表达式，而不是像传统方法中需要人工计算。而且，数字电路的生成可以可以由真值表得到表达式及电路，也可以由电路图得到真值表及表达式，灵活性大大增强。

图1 全加器Sn的电路

图2 全加器Cn的电路

另外，还可以测试全加器的逻辑功能，更加的直观。

I、组建全加器仿真电路

II、开启仿真开关，根据图1、2改变输入数据A、B和Cn-1，观察两个指示灯的情况（Sn表示全加和，Cn表示向高位的进位）。

3 全加器的EDA设计方法— Quartus II仿真

3.1 建立工程

图3 全加器仿真电路

启动Quartus II 软件，在Quartus II 管理器窗口中选择菜单File并选择New Project Wizard，进入新建工程向导。

在新建工程对话框键入工程名和工程路径。编写VHDL描述程序。

3.2 编译仿真

（1）进行全程编译。选择Processing中的Start Compilation命令。或单击编译器快捷方式启动全程编译。

（2）编译成功后，再进行仿真。设置仿真时间区域和网格大小。

（3）设置仿真观察点。以时钟脉冲方式对输入信号A、B、Cin进行编辑，使之具有“000”，“001”、“010”、“011”、“100”、“001”、“110”、“011”这8种状态，这里对A、B、Cin都选用时钟信号激励，周期分别设为20us，40us，80us。保存波形文件，进行功能仿真。

从功能仿真图中看出，逻辑关系都是正确的，这验证了设计的全加器在模拟硬件仿真中是可以实现的。而后，可以进一步将生成的配置文件下载至可编程逻辑器件中，进行直观的显示验证。

4 总结

通过上面的论述及方法对比可见，在数字电路学习中引入EDA技术，其强大的仿真功能很容易把实践带入课堂、带入学习的每一个阶段。利用EDA平台，能轻松的实现复杂电子系统原理图输入、模拟验证、逻辑综合、仿真设计、时序分析和编程下载；同时，基于可编程逻辑器件的设计还能大大减少系统芯片的数量、缩小系统体积并提高系统的可靠性。

引入EDA技术能很方便地设计、测试和演示包括组合逻辑电路、时序逻辑电路和数字系统等各种电路，还能对仿真电路设置各种故障，所以可以在学习中模拟各种故障，来提高对实际电路分析和排故能力，方便掌握学习情况。

EDA技术作为数字电路学习的辅助和补充，在学习中得到了证明，是一种创新的学习方式。其强大的功能和可以充分发挥学习者的自我能动性和创造力，不局限于传统学习，编写各具特色的功能模块，实现的方法也灵活多样。随着电子技术的不断发展，EDA仿真技术的日趋完善，数字电路与EDA技术的结合会更加紧密。

[1]毕春跃等.基于EDA技术的数字电路教学研究.计算机教育,2011年09.

[2]郑步生,吴渭.Multisim2001电路设计及仿真人门及应用.电子工业出版社,2002.

Fusion research on EDA technology and digital circuit

Lin Zhihui,Tang Liang,He Ying
（Xi'an Siyuan University，Xi'an,710038）

This paper introduces the EDA technology,and puts forward the basic knowledge of digital circuit as the guide,with the EDA platform as the main means to establish a new model of traditional digital electronic technology design and modern design methods.

Digital electronic technology;EDA technology;Fusion

图4 一位全加器功能仿真结果