什么是EDA技術

如果現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)設計還依靠手工來進行已經(jīng)無法滿足設計要求了?，F(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)的設計工作通常都是在計算機上采用EDA技術完成。EDA技術以計算機硬件和系統(tǒng)軟件為基本工作平臺，采用EDA通用支撐軟件和應用軟件包，在計算機上幫助電子設計工程師完成電路的功能設計、邏輯設計、性能分析、時序測試直至PCB(印刷電路板)的自動設計等。在EDA軟件的支持下，設計師完成對系統(tǒng)功能的描述，由計算機軟件進行處理得到設計結果。利用EDA設計工具，設計師可以預知設計結果，減少設計的盲目性，極大地提高設計的效率。

EDA通用支撐軟件和應用軟件包涉及到電路和系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、圖形學、圖論和拓撲邏輯、計算數(shù)學、優(yōu)化理論等許多學科，EDA軟件包括自動化程度，功能完善度，運行速度，操作界面，數(shù)據(jù)開放性和互換性(不同廠商的EDA軟件可相互兼容)等技術指標。

EDA設計技術包括電子電路設計的各個領域：即從低頻電路到高頻電路、從線性電路到非線性電路、從模擬電路到數(shù)字電路、從分立電路到集成電路的全部設計過程，涉及到電子工程師進行產(chǎn)品開發(fā)的整個過程，以及電子產(chǎn)品生產(chǎn)的整個過程中需要由計算機提供的各種輔助工作。

9.3.2 EDA的技術的基本特征

EDA技術是采用高級語言來描述，具有系統(tǒng)級仿真和綜合能力是EDA技術的基本特征。與這些基本特征有關的幾個概念如下。

一、“自頂向下"設計方法

“自頂向下”(Top-down)的設計方法從系統(tǒng)級設計入手，首先進行功能方框圖的劃分與結構設計，然后進行仿真、糾錯，并用硬件描述語言對高層次的系統(tǒng)行為進行描述，在功能級進行驗證。驗證后用邏輯綜合優(yōu)化軟件生成門級邏輯電路的網(wǎng)表，從而可設計出對應的印刷電路板或?qū)Ｓ眉呻娐?。“自頂向?的設計方法可在早期發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品結構設計中的錯誤，在EDA技術中被廣泛采用。

在進行了最頂層次的系統(tǒng)設計之后，則逐級向下。在系統(tǒng)整體設計和驗證完成之后，可能需要進行邏輯劃分，在電路很大時還要將整個電路劃分為若干個子模塊，并對各子模塊進行描述和驗證。然后，進行版圖設計即進行布局和布線，把標準單元功能塊放置在適當位置上，完成各單元之間的連線，并鎖定輸入/輸出管腳，最后完成系統(tǒng)的設計。

1. 描述

描述是指設計者將自己的設計輸入到計算機中。目前有兩種描述方式，原理圖方式和硬件描述語言(Hardware Description Language，HDL)輸入方式。

原理圖輸入方式是指使用設計的圖形界面，將代表邏輯元件的符號連接起來。輸入中可以使用單個門電路，也可以使用由門電路構成的功能塊。

硬件描述語言輸入方式指設計者將設計抽象化、模型化和形式化，突出數(shù)字邏輯結構和數(shù)字電路的延遲特性，輸入設計的結構特性、行為特性和幾何特性。硬件描述語言的突出優(yōu)點是：語言的公開可利用性;設計與工藝的無關性;寬范圍的描述能力;便于組織大規(guī)模系統(tǒng)的設計;便于設計的復用和繼承等。與原理圖輸入設計方法相比較，硬件描述語言更適合規(guī)模日益增大的電子系統(tǒng)。硬件描述語言使得設計師在比較抽象的層次上描述設計的結構和內(nèi)部特征，是進行邏輯綜合優(yōu)化的重要工具。第八章已介紹目前最常用的硬件描述語言。

以上兩種方式相比，各有優(yōu)缺點。原理圖方式簡單、直觀，對比較簡單的設計較適合。但如果系統(tǒng)比較復雜，用這種方式就比較繁瑣。硬件描述語言簡練、精確，設計復雜系統(tǒng)時更能顯示其描述能力。

2. 驗證

每一層次的設計完成之后，都要經(jīng)過驗證。只有證明正確以后，才能進入下一層次的設計。驗證就是根據(jù)描述和公理證明該描述所實現(xiàn)的功能是否與要求的功能等效。

目前，常見的設計驗證包括模型驗證、仿真驗證和電路驗證。

模型驗證的原理是，根據(jù)設計目標建立目標系統(tǒng)的形式化模型(也叫驗證規(guī)范)，再以形式化模型為基礎，對數(shù)字電路的設計結果進行檢驗。通過模型驗證，可以檢驗出系統(tǒng)的設計缺陷，也可檢驗出系統(tǒng)是否完全符合設計要求。

仿真驗證實際上是一種測試技術，即用軟件數(shù)據(jù)對設計結果進行測試，可以測試設計的功能以及最壞條件下設計的性能。仿真驗證的重要內(nèi)容是設計合理的測試輸入數(shù)據(jù)(也叫測試矢量)，把測試矢量作為所設計數(shù)字電路的仿真激勵，通過觀察仿真輸出的結果(一般是系統(tǒng)的時序圖)分析設計結果是否工作正常。仿真有功能仿真和時序仿真兩種方式，功能仿真可以在用具體電路或器件實現(xiàn)設計之前，判斷所設計的數(shù)字電路結構是否具有所要求的邏輯功能，以便糾正邏輯設計中的錯誤。時序仿真則是在加入電路時間參數(shù)和電氣參數(shù)條件下，對所設計數(shù)字電路的邏輯功能進行仿真。這是對設計進行的全面仿真驗證，可以檢驗映射、布局、布線和各電路在考慮延遲條件下的邏輯功能是否正確，電路工作速度能否達到設計要求。

電路驗證是指FPGA、CPLD寫入或ASIC器件制作好后，對器件進行實際測試，這是對設計結果的最終驗證。

3. 布局布線

布局布線是指完成各模塊電路在器件中的放置以及它們之間的互聯(lián)，并定義器件的輸入/輸出管腳。這是EDA設計的一個重要方面，布局布線是否合理、有效直接關系到系統(tǒng)的實現(xiàn)。例如，在FPGA或CPLD應用中，一個系統(tǒng)本來可以由某個型號的器件實現(xiàn)，但由于布局布線不合理，可能使這個器件不能裝下整個設計，或使系統(tǒng)的性能因此降低。

目前，有自動布線和人工布線兩種方式。自動布線是指設計者定義輸入/輸出管腳后，由EDA設計軟件根據(jù)設計電路以及設計者安排的管腳位置自動完成電路之間的互聯(lián)。人工布線是指設計者進行手工布線。自動布線方式可以減輕設計者的負擔，并在布線過程中進行電路優(yōu)化，使最后的實現(xiàn)簡捷、有效。但器件的利用率受一定的影響，如有些結構的器件不能做到100%的布通率。人工布線比較繁瑣，但設計者可以控制設計電路的互連，在某些情況下也很有用。

ADI官網(wǎng)上的所有文檔，就歸總到“技術文章”標簽欄的都有幾千篇，我相信大家根據(jù)自己的需求，都下載過不同的文章來參考或?qū)W習。ADI近期根據(jù)后臺大數(shù)據(jù)為大家匯總了2015年下載量前10的文章，這里搬過來給分享下~

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1)《高速ADC的電源設計》描述了用于測量轉(zhuǎn)換器AC電源抑制性能的技術，由此為轉(zhuǎn)換器電源噪聲靈敏度確立一個基準。文中將對一個實際電源進行的簡單噪聲分析，并展示如何把這些數(shù)值應用于設計當中，以驗證電源是否能滿足所選轉(zhuǎn)換器的要求?？傊?，這篇文章描述的一些簡單的指導方針，以便帶給您一些指導，幫助您的高速轉(zhuǎn)換器設計電源。還不快收藏?

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2)《CMOS Switches Offer High Performance in Low Power, WidebandApplications》

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3)《利用無線振動傳感器實現(xiàn)連續(xù)可靠的過程監(jiān)控》

典型數(shù)據(jù)采集方法包括安裝在機器上的簡單壓電傳感器和手持式數(shù)據(jù)采集工具等，但這些方法存在多種局限性，特別是與理想的全面檢測與分析系統(tǒng)解決方案相比較。這篇技術文章深 入討論這些局限性及其與理想解決方案——自治無線嵌 入式傳感器——的對比。

4)《高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器精度透視》向您描述了與模數(shù)轉(zhuǎn)換器本身相關的誤差，并揭示了轉(zhuǎn)換器內(nèi)部的不精確性累積到何種程度即會導致這些誤差。

對于不太清楚“如何查看一般靜態(tài)ADC的不精確性誤差”的筒子，這篇文章你一定要下載哈

圖2. ADC的不精確性

5)《“Home” Is Where theHeart Is》“家庭監(jiān)護”的概念涉及方方面面。通過高級技術、更好的支持基礎設施以及醫(yī)療保健成本下降的毫無疑問的需求，生命體征監(jiān)護將成為我們?nèi)? 常生活中的一部分，并可能出現(xiàn)在我們所需要的時間和地點，融入我們的個人全天候生態(tài)系統(tǒng)中。ADI始終站在這一發(fā)展中市場的 前沿，開發(fā)傳感器和信號調(diào)理技術解決方案，實現(xiàn)新一代生命體征監(jiān)護。

做醫(yī)療電子的盆友應該要了解的哦~

6)《實現(xiàn)新一代航空電子系統(tǒng)》

MEMS技術已經(jīng)能夠為航空電子設備提供高度可靠的關鍵性能，可大幅降低尺寸、重量、功耗(SWAP)和 成本。

7)《精密光電二極管傳感器電路優(yōu)化設計》

光電二極管放大器是大多數(shù)精密光學測量系統(tǒng)的重要構建模塊。選擇正確的運算放大器很重要，是獲得最佳系統(tǒng)性能的第一步。如何做出正確的選擇?本文告訴您

我們提到了「進入21世紀之后，一方面，三家大EDA公司(Synopsys、Cadence、Mentor，即新思科技、鏗騰電子和明導國際)通過多次并購整合，完善設計全流程，奠定了三巨頭競爭格局」，而經(jīng)過多年的發(fā)展，EDA行業(yè)從業(yè)者的技能被不斷細化，成為了一個容易進入不容易離開的行業(yè)。

近些年來，EDA公司深入制造領域，發(fā)展出了OPC等制造EDA的工具以及可制造性設計(DFM)工具。

晶圓廠如今EDA的深度用戶，在制造、標準單元庫、SRAM設計上都需要使用EDA。EDA也介入了早期工藝研發(fā)，幫助解決更復雜的設計規(guī)則等種種難題。先進工藝不斷迭代也驅(qū)動了EDA的創(chuàng)新，EDA在產(chǎn)業(yè)鏈中形成了著舉足輕重的作用。還是以晶圓廠為例，晶圓廠提供的Signoff簽核流程決定了設計公司設計出的芯片能否在晶圓制造廠順利生產(chǎn)。而Signoff簽核的主要工具就是EDA。

如今，數(shù)字集成電路的設計都比較模塊化，器件制造工藝需要標準化的設計描述，高抽象級的描述將被編譯為信息單元(cell)的形式。設計人員在進行邏輯設計時無需考慮信息單元的具體硬件工藝。利用特定的集成電路制造工藝來實現(xiàn)硬件電路，信息單元就會實施預定義的邏輯或其他電子功能。

集成電路的規(guī)模越來越大，EDA的重要性也越發(fā)加強。無論是半定制可編程邏輯器件，或者全定制的專用集成電路，他們的設計、制造、驗證測試都離不開EDA。

P.S.：OFweek君不是技術出身，現(xiàn)學現(xiàn)賣的這種概括文章，對于產(chǎn)業(yè)中的各種基礎概念無法做到非常準確的描述。若讀者朋友們對于文章內(nèi)容準確性有異議，歡迎添加OFweek君微信(hepinggui2010)告知。若相關內(nèi)容能形成完整的文章，OFweek君也可以署名文章投稿的形式，將相應內(nèi)容發(fā)表在OFweek旗下各個內(nèi)容平臺上。感謝大家的支持!