数字电路EDA设计.ppt

新一代FPGA/PLD开发软件，适合新器件和大规模FPGA的开发，将逐步取代MaxplusII。 一种最优秀的PLD开发平台之一，适合开发中小规模PLD/FPGA。 开发软件 MAX+PLUSII QuartusII * （可编程逻辑器件基础） 第一章 电子设计自动化概述 第一节 EDA技术概述 自20世纪60年代以来，数字集成电路已经历了从SSI、MSI到LSI、VLSI的发展过程。20世纪70年代初以1K位存储器为标志的大规模集成电路（LSI）问世以后，微电子技术得到迅猛发展，集成电路的集成规模几乎以平均每1～2年翻一番的惊人速度迅速增长。 标准逻辑器件 微处理器与微控制器 目前，有以下三种集成逻辑器件可供选用： 包含：TTL74/54系列和CMOS4000/4500/74HC系列的器件。 特点：中、小规模集成电路、速度快、型号系列齐全、厂家 众多、价格便宜。 不足：实现复杂的逻辑功能时，电路庞大、连线增多、可靠 性降低。 特点：大规模、超大规模集成电路、其性能已不能单凭器件 本身的电路结构评估，需要配备相应的软件才能形成 一个整体。 不足：在某些对工作速度有特别要求的场合，此类器件的弱 点就表现出来。 专用集成电路ASIC ASIC是面向用户实用目的而专门设计的一种集成电路，其宗旨在于优化电路的性能，提高电路的集成度，增强电路芯片的接口能力，同时，其设计周期和开发成本又为用户能接受。通常电路逻辑功能复杂。 包括： 1. 门阵列 2. 可编程逻辑器件PLD 数字电路中由18片IC组成的数字钟 数字电路中由18片IC组成的数字钟 单片IC（单片机）电子钟 单片IC（FPGA）电子钟 三类器件的主要性能指标比较 很好 很好 较差 开发工具支持 较大 较小 较小 库存风险 较难 不难 容易 使用难易程度 长 较短 短 制造时间 很好 较好 差 样品仿真能力 较长 不长 短 开发时间 较贵 一般 便宜 价格 很好 较好 差 集成度 很好 较好 很好 速度 专用集成ASIC 微控制器 标准逻辑器件 类型 指标 EDA的几个 基本概念 EDA——电子设计自动化 ASIC——专用集成电路 FPGA——现场可编程门阵列 CPLD——复杂可编程器件 GAL——通用阵列逻辑 ISP——在系统可编程 1. 电子设计自动化——EDA EDA——Electronic Design Automation 概念由来 电子设计自动化EDA是从CAD（计算机辅助设计）、CAM（计算机辅助制造）、CAT（计算机辅助测试）、CAE（计算机辅助工程）等概念发展而来。 发展历程 电子CAD阶段 20世纪70年代，属EDA技术发展初期。利用计算机、二维图形编辑与分析的CAD工具，完成布图布线等高度重复性的繁杂工作。典型设计软件如Tango布线软件。 计算机辅助工程设计（CAE）阶段 20世纪80年代初，出现了低密度的可编程逻辑器件（PAL和GAL），相应的EDA开发工具主要解决电路设计没有完成之前的功能检测等问题。 80年代后期，EDA工具已经可以进行初级的设计描述、综合、优化和设计结果验证。 电子设计自动化（EDA）阶段 去单功能电子产品开发转向系统级电子产品开发 （即SOC－System On a Chip片上系统集成）。 20世纪90年代，可编程逻辑器件迅速发展，出现功能强大的 全线EDA工具。具有较强抽象描述能力的硬件描述语言 （VHDL、Verilog HDL）及高性能综合工具的使用，使过 EDA概念发展 EDA广义定义： 半导体工艺设计自动化、 可编程器件设计自动化、 电子系统设计自动化、 印刷电路板设计自动化、 仿真与测试、故障诊断自动化 形式验证自动化 统称为EDA工程 EDA技术设计方法 例如：设计一矩形波发生系统。 传统数字设计方法 CPU MCU 8254 EDA技术设计方法 控制部分 波形产生 传统方法与EDA方法比较 可编程逻辑器件PLD 通用的逻辑元件 实现载体 手工实现 硬件电路原理图 硬件设计的后期 仿真和调试 自下至上 （Bottom to Up) 传统方法 自动实现 实现方法 多种设计文件， 以 HDL描述文件为主 设计途径 系统设计的早期 仿真和修改 调试方法 自上至下 （Top to Down) 设计方法 EDA方法 . 至顶向下（Top-to-Down Design）设计方法 . 至底向上设计方法 首先确定可用的元器件，然后根据这些器件进行逻辑设计，完成各模块后