浅析EDA技术在电子工程设计中的应用

李晓霞

【摘要】随着时代的进步和科技网络的不断发展，人类进入了信息快速发展的时代。电子产品已经成为人们必须拥有的日常必需品。然而，随着生活水平的提高，传统的电子技术水平已经远远不能满足人们的需要。为了促进电子技术的不断创新和发展，电子工程设计必须有效加强电子技术的研究和应用，推动电子工程设计不断超越当前科技水平，实现快速发展。而EDA技术的研究与应用，可以较好地实现这一要求。

【关键词】EDA;电子工程;设计;应用

一、什么是EDA

EDA是电子设计自动化（Electronic Design

Automation）的缩写。在20世纪60年代中期，EDA从计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助测试（CAT）和计算机辅助工程（CAE）等概念发展而来。在20世纪90年代初从计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助测试（CAT）和计算机辅助工程（CAE）的概念发展而来的。EDA技术就是以计算机为工具，设计者在EDA软件平台上，用硬件描述语言HDL完成设计文件，然后由计算机自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局、布线和仿真，直至对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载等工作。EDA技术的出现，极大地提高了电路设计的效率和可操作性，减轻了设计者的劳动强度。

二、EDA的大致分类及发展历程

（一）分类

大致分为芯片设计辅助软件、可编程芯片辅助设计软件、系统设计辅助软件三类。目前进入我国并具有广泛影响的EDA软件是可编程芯片辅助设计软件和系统设计辅助软件，如Protel、Altium

Designer、PSPICE、multisim、OrCAD、PCAD、LSIIogic、MicroSim、ISE、modelsim、Matlab等等。这些工具都有较强的功能，一般可用于几个方面，例如很多软件都可以进行电路设计与仿真，同时还可以进行PCB自动布局布线，可输出多种网表文件与第三方软件接口。

（二）发展历程

早期的可编程逻辑器件只有可编程只读存贮器（PROM）、紫外线可按除只读存贮器（EPROM）和电可擦除只读存贮器（EEPROM）三种。由于结构的限制，它们只能完成简单的数字逻辑功能。其后，出现了一类结构上稍复杂的可编程芯片，即可编程逻辑器件，它能够完成各种数字逻辑功能。这些早期的PLD器件的一个共同特点是可以实现速度特性较好的逻辑功能，但其过于简单的结构也使它们只能实现规模较小的电路。为了弥补这一缺陷，20世纪80年代中期Altera和Xilinx分别推出了类似于PAL结构的扩展型CPLD和与标准门阵列类似的FPGA，它们都具有体系结构和逻辑单元灵活、集成度高以及适用范围宽等特点。这两种器件兼容了PLD和通用门阵列的优点，可实现较大规模的电路，编程也很灵活。与门阵列等其它ASIC相比，它们又具有设计开发周期短、设计制造成本低、开发工具先进、标准产品无需测试、质量稳定以及可实时在线检验等优点，因此被广泛应用于产品的原型设计和产品生产（一般在10，000件以下）之中。几乎所有应用门阵列、PLD和中小规模通用数字集成电路的场合均可应用FPGA和CPLD器件。

三、EDA的特点与优点

EDA是电子技术设计自动化也就是能够帮助人们设计电子电路或系统的软件工具。该工具可以在电子产品的各个设计阶段发挥作用，使设计更复杂的电路和系统成为可能。在原理图设计阶段，可以使用EDA中的仿真工具论证设计的正确性。在芯片设计阶段.可以使用EDA中的芯片设计工具设计制作芯片的版图。在电路板设计阶段，可以使用EDA中电路板设计工具设计多层电路板。特别是支持硬件描述语言的EDA工具的出现使复杂数字系统设计自动化成为可能只要用硬件描述语言将数字系统的行为描述正确，就可以进行该数字系统的芯片设计与制造。

EDA代表了当今电子设计技术的最新发展方向，利用EDA工具电子设计师可以从概念、算法、协议等开始设计电子系统大量工作可以通过计算机完成，并可以将电子产品从电路设计、性能分析到设计出IC版图或PCB版图的整个过程在计算机上自动处理完成。设计者采用的设计方法是一种高层次的自顶向下的全新设计方法，这种设计方法首先从系统设计入手，在顶层进行功能方框图的划分和结构设计。在方框图一级进行仿真、纠错.并用硬件描述语言对高层次的系统行为进行描述，在系统一级进行驶证;然后用综合优化工具生成具体门电路的网络表，其对应的物理实现级可以是印刷电路板或专用集成电路。设计者的工作仅限于利用软件的方式，即利用硬件描述语言和EDA软件来完成对系统硬件功能的实现。随着设计的主要仿真和调试过程是在高层次上完成的，这既有利于早期发现结构设计上的错误，避免设计工作的浪费，又减少了逻辑功能仿真的工作量，提高了设计的一次性成功率。随着现代电子产品的复杂度和集成度的日益提高，一般的中小规模集成电路组合己不能满足要求电路设计逐步地从中小规模芯片转为大规模、超大规模芯片，具有高速度、高集成度、低功耗的可编程器件己蓬勃发展起来。

四、EDA在电子工程设计中的应用

（一）在电路性能优化中运用EDA技术

现阶段，EDA技术在电子工程设计以及各个领域都取得了重大的进展，应用的领域也不局限于传统的范畴，在许多新型的行业中，EDA技术也取得一些进展，根据目前的情况分析，EDA技术在电子工程设计领域取得的成就非常令人瞩目，下面主要分析电子工程领域中EDA技术的不断应用，促进了电路性能的不断优化，电子产品之所以能够在众多的产品中脱颖而出，是由于它能够不断实现不同功能的应用，但是实现这些不同功能应用归根结底是由于EDA技术有效实现了电路性能的不断优化。而电路性能中比较重要的组成就是电子的元器件，在EDA技术的不断探索和运用中，EDA技术有效改善了电子元器件容差的问题，让电子元器件有非常好的容差，有效保障了电路的稳定运行的态势，EDA技术的应用控制了温度，让温度不能影响元器件，促进元器件实现了最优的运行模式，实现了电子产品效益的提升。

（二）在电路仿真分析中对EDA技术进行运用

EDA技术子电子产品工程设计中不断应用，有效检测了电路仿真分析的科學性和合理性。在实践的过程中，设计师首次把电子工程设计方案完成后，首次运用EDA技术对方案进行科学合理性分析，在首次实践之后，设计师发现EDA技术在电子工程设计中有很大的优越性，并且，EDA技术不仅仅在电路仿真分析中能够起到非常重要的作用，对不同的工作，EDA技术能够同样检测其是否具备科学合理的特性，EDA技术在电路仿真分析中的运用，让设计师可以快速的找到问题的所在，能够让设计师及时解决问题，避免出现损失。因此，EDA技术在电子工程设计中应用程度的拓展，促进了电子产品的质量不断提高，在一定程度上推动我国电子工程设计水平不断向前发展。