一、引言

20世紀末，電子技術得到了飛速發展，電子設計自動化（EDA）技術，加速了現代高科技發展的進程，從微電子技術、微電腦技術到信息技術、宇航技術等廣泛領域，日益顯示出其強大的功能和不可替代的重要作用，在電子系統的設計上產生了具有里程碑意義的飛躍，為大規?？?a target="_blank">編程邏輯器件的應用奠定了基礎。

二、EDA概念及發展歷程

EDA是電子設計自動化（Electronic Design Automation）的英文縮寫。EDA技術就是以大規?？删幊踢壿嬈骷鳛樵O計載體，依賴計算機，在EDA工具軟件平臺上，對硬件描述語言VHDL為系統邏輯描述手段完成的設計文件。自動完成邏輯化簡、邏輯編譯、邏輯分割、邏輯綜合、布局布線，以及邏輯優化和仿真測試。完成對特定目標芯片的一門新技術。

三、EDA技術特征

現代EDA技術的基本特征是采用高級語言描述，具有系統級仿真和綜合能力。利用EDA工具，電子設計師可以從概念、算法、協議等開始設計電子系統，大量工作可以通過計算機完成。設計者主要采用并進行工作和自頂向下的設計方法，然后從系統設計入手，在頂層進行功能方框圖的劃分和結構設計，在方框圖一級進行仿真、糾錯，并用VHDL、venrilogHDL、ABEL等硬件描述語言對高層次的系統行為進行描述，在系統一級進行驗證，最后通過綜合器和適配器生成最終的目標器件。設計者的工作僅限于利用軟件的方式，即利用硬件描述語言和EDA軟件來完成對系統硬件功能的實現。設計的主要仿真和調試過程在高層次完成，有利于早期發現結構設計上的錯誤。避免了設計工作的浪費，減少了工作量，提高了設計的一次性成功率。

在EDA技術中所用的大規模、超大規模芯片被稱為可編程ASIC芯片，自70年代以來，經歷了CPM、CPLD、FPGA幾個發展階段，其中CPM（復雜可編程邏輯器件）/FPGA（現場可編程邏輯器件）屬高密度可編程邏輯器件，集成度高達200萬門/片以上，它將掩膜AsIC集成度高的優點和可編程邏輯器件設計生產方便的特點結合在一起，特別適合于樣品研制和小批量產品開發，是目前使用最為廣泛的主流產品，具有極大的靈活性和通用性，成為可編程專用IC。允許用戶在系統中編程和修改邏輯設計，給使用者提供了在不修改系統硬件的條件下重構系統的能力和硬件升級能力。使硬件修改變得像軟件修改一樣方便。當產品定型和產量擴大后，可將在生產中得到充分檢驗并多次修改完善的電子設計迅速地進行ASIC投產。

四、基干VHDL的自頂向下的設計方法

硬件描述語言是一種用于電子系統硬件設計的計算機高級語言，它采用軟件的方法來描述電子系統的邏輯功能，電路結構和連接形式。VHDL語言作為工業標準硬件描述語言，已得到眾多EDA公司的支持，在電子工程領域，已成為通用硬件描述語言，承擔幾乎全部數字系統的設計任務。V|ⅢL支持各種模式的設計方法，使設計者可以專心致志于其功能的實現。而不需要對不影響功能的與工藝有關的因素花費過多時間與精力。

傳統的電子設計技術通常是自下而上的設計方法。即首先確定系統最底層的電路模塊或元件的結構和功能，然后根據主系統的功能工求，將它們組合成更大的功能模塊，使它們的結構和功能滿足高層次系統的要求。依此流程，逐步上推直至整個目標系統的完成。由于設計只能采用系統仿真儀、邏輯分析儀和示波器進行仿真和調試。故只有系統設計完成后才能進行仿真調試。系統設計問題只能在后期發現，一旦考慮不周，整個設計勢必從頭開始，設計周期大大增加。

在EDA技術應用中，采用自頂向下的設計方法，即從系統總體出發，自上而下地逐步細化設計內容，最后完成系統設計。它包括如下設計階段：①設計思路輸入階段：依據系統對硬件要求，詳細編制技術規格書，對系統功能細化，合理劃分功能模塊，畫出功能框圖。②編譯階段：建立V皿L行為描述模型，通過VHDL仿真器對項層設計仿真，檢查設計原理是否正確，如有錯，則返回項層修改。將VHIDL行為描述轉化為RTL描述，并對RTL描述級模型仿真。③邏輯綜合：使用邏輯綜合工具將RTL描述轉化為邏輯元件表示的文件（門級網絡表）。結合具體的目標硬件環境進行標準單元調用、布局布線和約束條件優化配置。同時生成V皿L格式的時序仿真文件等。④協能仿真和時序仿真階段：一般使用vIⅢL仿真器進行門級仿真，在計算機上了解更接近硬件目標器件工作的功能時序。仿真成功將適配器產生的配置文件通過編程器或下載電纜載入目標蒼片。⑤對完成的硬件系統進行檢查、測試。

五、EDA技術的應用

在當前高新技術飛速發展的信息時代電子技術的重要地位日趨上升。作為各種高級專門人才的發源地——高等院校來說，不斷改進教學方法和教學方法和教學手段，加強和鞏固學生電子技術的基礎知識，將EDA技術廣泛應用到電類專業的實踐教學和科研工作中，顯得非常重要。開展EDA教學科研工作會對微電子類、計算機類學科產生積極的影響，促進高樣相應學科的協調發展，無形中極大地促進高校教學手段現代化的進一步提高，對教育改革發展產生催化作用。

EDA技術廣泛應用于產品設計及傳統電子產品的升級換代和技術改造中。從高性能的微處理器、數字信號處理器到家電、消費類電子產品（如MP3、MP4）、電子玩具電路等，功A技術不但應用于前期的仿真，產品調試，而且在后期的制作、生產、線路板焊接等制作過程發揮重要作用。從而大大提高電子產品的性能，縮小產品體積，提高產品技術含量及附加值。隨著科技的進步，電子產品的更新目新月異，EDA技術的廣泛應用是提高我國電子產品質量的必由之路。FPGA/CPLD器件及其平臺的推廣己為EDA技術的普及鋪平了道路。

六、結束語

EDA技術在進入2l世紀后，由于更大規模的FPGA和新器件的不斷推出，在仿真和設計兩方面支持標準硬件描述語言的功能強大的EDA軟件不斷更新增加。使EDA技術得到迅猛發展。電子技術全方位納入EDA領域，電類學科的界限變得更加模糊。突出表現在以下幾個方面：電子系統的快捷設計，低成本開發，精確分析、直觀顯示、全頻帶工作得以實現。使電子設計成果以自主知識產權的方式得以明確表達與確定成為可能：基于EDA工具ASIC設計標準單元已涵蓋大規模電子系統及IP核模塊；EDA技術涵蓋了電子工程設計的全過程，大大改變了設計方法及設計手段，真實反映了電路特性，方便實現電路結構及性能的優化設計，并能提供相當完整而詳細的數據材料。EDA技術已成為電子設計的核心，掌握并普及這一全新技術，將對我國電子技術的發展產生深遠意義。
? ? ? ?責任編輯：tzh