论文部分内容阅读
引言:21世纪是信息化与电子科技并存的时代,这个时代大幅度缩短了电子产品更新换代的周期,同时也逐步实现了电子产品发展的大容量、高集成、小体积等。此时电子产品设计的难度系数却明显增加,本文由此引入了EDA技术。
EDA(或电子设计自动化)开发的理论基础有计算机辅助制造(CAM)、计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助工程(CAE)。EDA技术融合了图形学、数据库、计算数学、图论与拓扑逻辑、优化理论等学科,是微电子技术、计算机信息技术、信息分析与信号处理技术、电路理论深入发展的产物,其中计算机是实现EAD技术的唯一工具。针对电子工程设计中EDA技术的应用,本文以EDA技术的实现步骤为依据,从电路设计的仿真分析、电路特性的优化设计两个方面展开了讨论。
一、EDA技术的实现步骤
EDA技术是现代电子设计技术发展的导向,其本质特征表现为硬件描述语言HDL(高级语言描述)的应用,即对信号连接关系、硬件电路的功能、定时关系的语言予以描述。由此可见,EDA技术具有自动化程度高、支持并行操作、语言描述范围广、语言公开可利用、整体设计方案科学合理等优点。针对EDA技术的实现步骤,其主要包括文本/原理图编辑与修改、编译、综合、行为/功能仿真、适配、功能/时序仿真、下载、硬件仿真与测试。
(一)文本/原理图编辑与修改,即利用文本/图形编辑器以文本/图形方式把设计者的设计意图表达出来。
(二)编译,即利用编译器对设计描述展开排错编译,由此把设计描述转换为特定文本格式。
(三)综合。此步骤要求把硬件的可实现性与软件设计合二为一,即以硬件电路取代软件设计,由此可利用HDL综合器实现网表文件的生成,同时以门级为出发点,对门电路结构予以描述。
(四)行为/功能仿真,即利用网表文件对设计描述予以功能仿真,由此判断设计描述是否与设计意图一致。
(五)适配,即利用网表文件和布局布线适配器就某一目标器件予以逻辑映射操作(如逻辑分割与优化、底层器件配置、布局布线)。待逻辑映射操作结束后,EDA软件会就此项设计产生多项结果(如下载文件、适配报告等)。
(六)功能/时序仿真。此步骤的仿真精度相当高,即与真实情况特别接近。
(七)下载。若上述六大步骤皆能顺利完成,则可把源于适配器的文件下载并转存到目标芯片。
二、电子工程设计中EDA技术的应用
近年来,EDA技术得到了深入地发展与完善,同时EAD技术的应用领域也变得更广,如医药、通信、生物、化工、航空航天、电子工程、军事等。其中电气工程设计领域EDA技术的应用尤其突出,即利用EDA技术所提供的虚拟仪器测试产品,把FPGA/CPLD器件应用到ASIC/PCB设计和仪器设备设计等。基于此,下文主要就电子工程设计中EDA技术的应用展开讨论。
(一)电路设计的仿真分析
待确定了电子工程设计方案后,有必要利用结构模拟和系统仿真等方法就此设计方案的科学性、合理性和可行性予以研究分析。如果利用EDA技术对电子工程设计方案予以仿真分析,则首先应该明确此系统相关环节的传递函数,再利用数学模型就确定的传递函数予以仿真分析。研究证实,此系统仿真技术完全可应用到非电子工程专业系统设计领域,同时可用来验证相关新构思和新理论的合理性。待完成了仿真分析后,应该就各系统电路结构予以模拟分析,以此判断电路结构性能指标的可实现性和设计的正确性。总体而言,此种量化形式的分析防范可为我国电子工程设计水平的提高提供可能。
(二)电路特性的优化设计
众所周知,电子产品元器件的容差较其他同类产品佳,且直接控制好元器件工作的环境温度便可确保电路运行的稳定性和安全性。然而,传统的电子工程设计方案却难以实现对元器件容差、工作的环境温度的系统性分析,由此便大大限制了电子工程设计方案的质量,同时也无法确保元器件容差最佳和工作的环境温度最优。基于此,本文引入的EDA技术便可有效攻克此类问题,即利用EDA技术做提供的统计分析功能和温度分析功能,可确保元器件容差最佳和工作的环境温度最优,究其原因为:统计分析功能和温度分析功能可准确确定元器件的最佳参数和电路结构,同时可提高元器件自身性能与工作环境温度间的协调性和一致性。由此可见,EDA技术可为电子工程设计方案的优化和电子产品使用质量的提高提供可能。
三、总结
近年来,国际学者纷纷致力于EDA技术领域高层次设计技术的研发和推广,其中取得的成效尤其显著(备注:EDA技术领域主要有高层次综合技术、硬件描述语言、测试设计的综合技术、高层次模拟技术等)。总体而言,EDA技术是我国电子工程设计变革的巨大推动力,同时基于EDA技术的电子产品的使用性能和专业化程度皆较基于传统设计方案的电器产品优。由此可见,若把EDA技术应用到电子工程设计领域,其必然能为工作效率的提高和电子产品附加值的扩展提供可能。
参考文献
[1] 唐光帅.谈EDA技术在电子工程设计中的作用[J].大观周刊,2012,(17):130-131.
[2] 白杨.电子工程设计中EDA技术的应用[J].科海故事博览·科技探索,2012,(6):242.
[3] 于洋.分析EDA技术在电子工程设计中的应用[J].电子制作,2012,(12):83.
[4] 崔国玮,李文涛.基于EDA技术的数电课程设计新模式的探索与实践[J].实验技术与管理,2008,25(1):123-125.
[5] 徐冠宇.浅谈电子工程设计的EDA技术[J].中国科技纵横,2011,(9):328.
EDA(或电子设计自动化)开发的理论基础有计算机辅助制造(CAM)、计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助工程(CAE)。EDA技术融合了图形学、数据库、计算数学、图论与拓扑逻辑、优化理论等学科,是微电子技术、计算机信息技术、信息分析与信号处理技术、电路理论深入发展的产物,其中计算机是实现EAD技术的唯一工具。针对电子工程设计中EDA技术的应用,本文以EDA技术的实现步骤为依据,从电路设计的仿真分析、电路特性的优化设计两个方面展开了讨论。
一、EDA技术的实现步骤
EDA技术是现代电子设计技术发展的导向,其本质特征表现为硬件描述语言HDL(高级语言描述)的应用,即对信号连接关系、硬件电路的功能、定时关系的语言予以描述。由此可见,EDA技术具有自动化程度高、支持并行操作、语言描述范围广、语言公开可利用、整体设计方案科学合理等优点。针对EDA技术的实现步骤,其主要包括文本/原理图编辑与修改、编译、综合、行为/功能仿真、适配、功能/时序仿真、下载、硬件仿真与测试。
(一)文本/原理图编辑与修改,即利用文本/图形编辑器以文本/图形方式把设计者的设计意图表达出来。
(二)编译,即利用编译器对设计描述展开排错编译,由此把设计描述转换为特定文本格式。
(三)综合。此步骤要求把硬件的可实现性与软件设计合二为一,即以硬件电路取代软件设计,由此可利用HDL综合器实现网表文件的生成,同时以门级为出发点,对门电路结构予以描述。
(四)行为/功能仿真,即利用网表文件对设计描述予以功能仿真,由此判断设计描述是否与设计意图一致。
(五)适配,即利用网表文件和布局布线适配器就某一目标器件予以逻辑映射操作(如逻辑分割与优化、底层器件配置、布局布线)。待逻辑映射操作结束后,EDA软件会就此项设计产生多项结果(如下载文件、适配报告等)。
(六)功能/时序仿真。此步骤的仿真精度相当高,即与真实情况特别接近。
(七)下载。若上述六大步骤皆能顺利完成,则可把源于适配器的文件下载并转存到目标芯片。
二、电子工程设计中EDA技术的应用
近年来,EDA技术得到了深入地发展与完善,同时EAD技术的应用领域也变得更广,如医药、通信、生物、化工、航空航天、电子工程、军事等。其中电气工程设计领域EDA技术的应用尤其突出,即利用EDA技术所提供的虚拟仪器测试产品,把FPGA/CPLD器件应用到ASIC/PCB设计和仪器设备设计等。基于此,下文主要就电子工程设计中EDA技术的应用展开讨论。
(一)电路设计的仿真分析
待确定了电子工程设计方案后,有必要利用结构模拟和系统仿真等方法就此设计方案的科学性、合理性和可行性予以研究分析。如果利用EDA技术对电子工程设计方案予以仿真分析,则首先应该明确此系统相关环节的传递函数,再利用数学模型就确定的传递函数予以仿真分析。研究证实,此系统仿真技术完全可应用到非电子工程专业系统设计领域,同时可用来验证相关新构思和新理论的合理性。待完成了仿真分析后,应该就各系统电路结构予以模拟分析,以此判断电路结构性能指标的可实现性和设计的正确性。总体而言,此种量化形式的分析防范可为我国电子工程设计水平的提高提供可能。
(二)电路特性的优化设计
众所周知,电子产品元器件的容差较其他同类产品佳,且直接控制好元器件工作的环境温度便可确保电路运行的稳定性和安全性。然而,传统的电子工程设计方案却难以实现对元器件容差、工作的环境温度的系统性分析,由此便大大限制了电子工程设计方案的质量,同时也无法确保元器件容差最佳和工作的环境温度最优。基于此,本文引入的EDA技术便可有效攻克此类问题,即利用EDA技术做提供的统计分析功能和温度分析功能,可确保元器件容差最佳和工作的环境温度最优,究其原因为:统计分析功能和温度分析功能可准确确定元器件的最佳参数和电路结构,同时可提高元器件自身性能与工作环境温度间的协调性和一致性。由此可见,EDA技术可为电子工程设计方案的优化和电子产品使用质量的提高提供可能。
三、总结
近年来,国际学者纷纷致力于EDA技术领域高层次设计技术的研发和推广,其中取得的成效尤其显著(备注:EDA技术领域主要有高层次综合技术、硬件描述语言、测试设计的综合技术、高层次模拟技术等)。总体而言,EDA技术是我国电子工程设计变革的巨大推动力,同时基于EDA技术的电子产品的使用性能和专业化程度皆较基于传统设计方案的电器产品优。由此可见,若把EDA技术应用到电子工程设计领域,其必然能为工作效率的提高和电子产品附加值的扩展提供可能。
参考文献
[1] 唐光帅.谈EDA技术在电子工程设计中的作用[J].大观周刊,2012,(17):130-131.
[2] 白杨.电子工程设计中EDA技术的应用[J].科海故事博览·科技探索,2012,(6):242.
[3] 于洋.分析EDA技术在电子工程设计中的应用[J].电子制作,2012,(12):83.
[4] 崔国玮,李文涛.基于EDA技术的数电课程设计新模式的探索与实践[J].实验技术与管理,2008,25(1):123-125.
[5] 徐冠宇.浅谈电子工程设计的EDA技术[J].中国科技纵横,2011,(9):328.