电子设计自动化讲义信息与通信工程系电工电子教研室二OO七年三月第一部分EDA基础知识电子设计自动化(ElectronicsDesignAutomation)简称EDA.EDA技术是现代电子设计领域流行的,电子设计工程技术人员必备的技术;主要涉及全定制的专用集成电路(ASIC)设计,可编程ASIC设计以及用通用标准器件设计电子系统等三方面的技术,实质上就是利用计算机及EDA工具进行各类电子系统设计的方法.第一章可编程ASIC与EDA技术1.1电子系统设计与ASIC技术电子系统及其设计方法什么是电子系统通常将由电子元器件或模拟,数字电路部件组傻哪芄徊?传输,采集,处理电信号及信息的客观实体称为电子系统.例如,各类通信系统,雷达系统,计算机系统,电子测量系统,自动控制系统等等.1)通信系统移动电话是包括发射机,收机,型计算机,频及数字处理DSP)用户身份卡SIM)接微音(,(等子系统的复杂电子系统.2)自动控制系统该系统是由计算机控制的电动机转速调节系统,由五个子系统组成.子系统的类型有数字的,模拟的和数字模拟混合的(如数字转速计及D/A部件).3)家庭电子设备(DVD播放机)4)计算机系统1.电子系统结构具有层次性一般地,复杂电子系统在结构上具有层次性.它是由若干子系统组成,每个子系统又可以分解为若干子部件.如微型计算机子系统是由微处理器,存储器,键盘,显示器等部件组成,每个部件又可分解为由许多元件组成的电路.构成电子系统的子系统的类型有:模拟子系统,数字子系统,微处理器子系统,模/数混合子系统,DSP子系统.2.电子系统的设计方法电子系统的设计包括两种设计方法:"自底向上"的系统设计方法,"自顶向下"的系统设计方法.1)传统的系统设计方法(自底向上——Bottomup)搭积木式的设计方法.根据系统对各功能的要求,首先选择现有的可用的元器件来设计各个部件模块电路)由若(,干部件连接成子系统,直至系统要求的全部功能都实现."自底向上"的设计流程如下所示.最终设计的电子系统是通过印刷电路板形式来实现系统功能.2)基于芯片的系统设计方法(自顶向下——Topdown)由整机系统用户对整个系统进行方案设计和功能划分,系统将划分为一个个能实现某一功能的相对独立的子系统;子系统的划分,定义和互连关系明确后,就下到部件级进行设计,设计或选用一些部件组成实现各个子系统;部件级的设计完成后,进行元件级设计,选用合适的元件来设计实现各功能部件."自顶向下"的设计流程如下图所示.只有当整个设计在概念上得到验证与优化后,能考虑"采用才什么电路,元器件和工艺来实现该设计"这类具体问题.该方法的存在源于ASIC技术.系统的关键电路用一片或几片ASIC实现;ASIC设计包括:行Bottom_up系统分解单元设计功能块设计子系统设计系统总成为设计,结构设计,逻辑设计,电路设计,版图设计.芯片版图设计完成后,交IC工厂投片加工,或用可编程ASIC现场编程实现.Top_down行为设计结构设计逻辑设计电路设计版图设计"自顶向下"设计方法的优越性a)顶层的功能描述不受底层芯片结构的约束,避免了传统设计方法中的再设计风险,缩短产品的上市周期.b)各模块可以独立存档,将以前成功的设计成果稍加修改,组合就能再利用产生新的设计模块.c)采用结构化开发手段,系统结构设计完成后,可以多人多任务的并行工作,提高效率.d)在选择实现系统的目标器件的类型,规模,硬件结构时具有更大的自由度.二,ASIC的特点及其设计流程ASIC专用集成电路-ApplicationSpecific(IntegratedCircuits)出现于20世纪90年代初期.是相对于通用集成电路而言,专门为用户设计,制造的芯片.1.ASIC的特点缩小体积,减轻重量,降低功耗.芯片内系统集成,外部连线少,可靠性高.系统设计,电路设计,工艺设计紧密结合,有利于获得高性能系统.可增强保密性2.ASIC的设计流程3.ASIC的不同设计方法有两种:定制设计方法,定制设计方法.全半1)全定制设计方法是基于晶体管级的设计方法,即设计人员要对ASIC芯片单元电路的结构,半导体晶体管的参数,布局布线等都进行的优化设计,以满足芯片最高速度,最低功耗和最省面积的设计要求.特闶?设计周期长,成本高.2)门阵列法(半定制方法之一)就是半导体厂家按照一定规格事先生产了称为"母片"的半成品芯片,母片上已经制作了大量规则排列的单元;用户的电子工程师定义器件功能后,由半导体厂家的工艺师根据用户的芯片功能要求,将母片上的一些单元相互连接实现A