什么是EDA（EDA有哪些分类和应用）

EDA技术是从PLD技术发展而来的电子设计自动化技术。可编程逻辑器件PLD的应用和集成规模的扩大给数字系统的设计带来了极大的方便和灵活性，改变了传统的数字系统设计理念、过程和方法。通过PLD技术的不断完善，EDA技术应运而生。

EDA技术是以大规模可编程器件为基础，以计算机为工具，按照硬件描述语言HDL表达逻辑，实现编译、简化、划分、布局和优化逻辑的目标的新技术。有了EDA技术，操作人员可以用软件描述硬件功能，然后用FPGA/CPLD得出最终的设计结果。

EDA技术是一门综合性学科，它打破了软件和硬件之间的壁垒，代表了电子设计技术和应用技术的发展方向。本文将带您了解EDA技术的发展历史、基本特征、功能、分类、常用软件、应用及发展趋势。

EDA技术的发展历程1、初级阶段：早期是CAD(计算机辅助设计)阶段，大致在70年代，出现了中小型集成电路。传统的手工绘制和设计印刷电路板和集成电路的方法效率低、成本高、制造周期长。人们开始借助计算机完成印刷电路板——PCB的设计，用CAD工具代替产品设计过程中的布局布线等复杂工作，进行二维图形编辑和分析。主要功能有交互式图形编辑、设计规则检查、晶体管级版图设计、PCB布局布线、门级电路仿真和测试。

2、发展阶段：80年代是EDA技术的发展和完善阶段，即进入CAE(计算机辅助工程设计)阶段。由于集成电路规模的逐渐扩大和电子系统的日益复杂，人们进一步开发了设计软件，将各种CAD工具集成到一个系统中，从而加强了电路的功能设计和结构设计。这一时期的EDA技术已经扩展到半导体芯片的设计中，生产出可编程的半导体芯片。

3、成熟阶段：20世纪90年代以来微电子技术突飞猛进，一块芯片上可以集成几百万、几千万甚至上亿个晶体管，这对EDA技术提出了更高的要求，促进了其大发展。各公司纷纷开发大型EDA软件系统。这时出现了以高级语言描述、系统级仿真和综合技术为特征的EDA技术。

EDA技术的基本特征EDA代表了电子设计技术的最新发展方向。电子设计工程师可以利用EDA工具设计复杂的电子系统，通过计算机完成大量繁琐的设计工作，即电子产品从电路设计、性能分析到ic版图设计的全过程都在计算机上自动处理。该技术具有以下特点：

1、自顶向下的设计方法。

“自顶向下”是一种全新的设计方法。这种设计方法从设计的总体需求入手，自上而下将整个系统设计分成不同的功能子模块，即在顶层进行功能划分和结构设计。这样就可以在框图级进行仿真和纠错，用硬件描述语言描述高层的系统行为，使其在系统级得到验证，再由EDA综合工具完成到工艺库的映射。由于设计的主要仿真和纠错过程是在高水平上完成的，因此这种方法有利于在早期发现结构设计中的错误，从而避免设计工作的浪费，并大大减少逻辑功能仿真的工作量，提高设计效率。

2、可编程逻辑器件PLD

可编程逻辑器件(PLD)是一种由用户编程来实现某些电子电路功能的新型器件。PLD可分为低密度和高密度。其中，低密度PLD器件的编程都需要专门的程序员，属于半定制ASIC器件，而高密度PLD器件则是EDA技术中常用的复杂可编程逻辑器件(CPLD)、现场可编程门阵列(FPGA)和在系统可编程逻辑器件(ISP-PLD)。它们属于完全定制的ASIC芯片，编程时只需以JTAG模式连接到计算机的并口即可。

3、硬件描述语言

HDL-硬件描述语言(Hardware Description Language)是一种用于设计硬件电子系统的高级计算机语言，它以软件编程的方式描述复杂电子系统的逻辑功能、电路结构和连接形式。硬件描述语言是EDA技术的重要组成部分，是EDA设计和开发中非常重要的软件工具。超高速集成电路的硬件描述语言VHDL是电子设计中的主流硬件描述语言。在电子系统设计中使用VHDL的一个优点是，设计人员可以集中精力于其功能的实现，而不必花费太多的时间和精力在与工艺相关的因素上。

EDA技术的功能

1、验证电路设计方案的正确性。

设计方案确定后，首先通过系统仿真或结构仿真来验证设计方案的可行性，这可以通过确定系统各环节的传递函数(数学模型)来实现。仿真结束后，对系统的电路结构进行仿真分析，判断电路结构设计的正确性和性能指标的实现情况。这种定量分析方法对提高工程设计水平和产品质量具有重要的指导意义。

2、电路特性的优化设计

元件的公差和工作环境温度会影响电路的稳定性。传统的设计方法很难全面分析这种影响，也很难实现整体优化设计。EDA技术中的温度分析和统计分析功能可以分析各种温度条件下的电路特性，便于确定最佳的元件参数、最佳的电路结构和合适的系统稳定裕度，真正优化设计。

3、实现电路特性的模拟测试

在电子电路设计过程中，大量的工作是数据测试和特性分析。但是，由于测试手段和仪器精度的限制，存在很多测试问题。采用EDA技术后，可以方便地实现全功能测试。

EDA技术的分类根据计算机辅助技术介入的不同程度，我们将电子系统设计分为以下三类：

1、手动设计方法

这种设计方法从提出方案到验证方案都需要人工完成，方案的验证必须通过搭建实际电路来完成。这种手工设计方式的缺点是：成本特别高，但是效率极低，周期比较长。还有一点就是现在的产品不是单靠人力就能完成的。

2、计算机辅助设计CAD

从1970年开始，计算机开始用于Ic版图设计和PCB布局布线，后来发展到设计电路功能和结构，并增加了逻辑模拟、自动布局布线等功能。可以说，CAD技术的应用已经取得了可喜的成果。但是我们也不能太乐观，因为各种软件层出不穷，每一个设计软件都只能解决一部分问题，这就导致软件无法设计的与人完全脱节，智能化程度无法满足人的需求。

电子设计自动化

1990年后，EDA时代来临。随着电子计算机的不断发展，计算机系统被广泛应用于电子产品的设计、测试和制造。由于电子产品性能和精度的不断提高，产品更新换代所需的时间越来越短。相应地，电子产品的设计、测试和制造也必须跟上更新的步伐。同时，EDA是CAD发展的必然产物，是电子设计的核心内容。

E DA技术常用的软件有很多，比如EDA软件，一般分为P C B设计软件、IC设计、电路设计、仿真工具。下面简单介绍几款在国内广泛使用的软件。

1、电子电路设计和仿真工具

电子电路设计与仿真工具包括：SPICE、EWB等。

1)SPICE tool是美国加州大学开发的电路分析软件。因为应用广泛，功能足够强大，所以被认为是电子电路性能仿真的国际标准，具有电路原理图的文字输入和图形输入两种功能。

2)EWB tool是加拿大InteracTIve ImageTechnologic有限公司开发的电子电路仿真工具，该软件可以提供各种类型的虚拟仪器，可以像实际仪器一样操作。而且软件可以提供的组件范围很广，设备也比较齐全。它在功能上模仿SPICE，但没有SPICE那么多的分析功能。

2、PCB设计软件

PCB设计软件有Protel、Cadence PSD、OrCAD、PowerPCB等，其中Protel在国内应用最为广泛，是澳大利亚Protel技术公司开发的电路板设计软件。很多理工科大学都有这门课，几乎没有电路公司不用。可以全方位设计电路，Protel具有使用方便，界面友好的优点。电路设计和PCB设计是其最具代表性的功能。

EDA技术的应用随着EDA技术的飞速发展，EDA技术在以下两个方面发挥了巨大的作用。首先，在科学研究中的应用：

主要使用仿真工具，如P S P I C E，VHDL等。对电路进行设计和仿真；该产品还通过虚拟仪器进行了测试；CPLD/FPGA器件在仪器中的应用：从事一些ASIC或PCB设计等。总之，EDA技术已经广泛应用于科学研究中。取得了显著的经济和社会效益。其次，在教学中的应用：

可以说，几乎所有电子信息专业的高校，无论是理工科还是文科，都有EDA课程。设置本课程的目的是让学生了解EDA的原理，学会用HDL描述系统逻辑，掌握使用它进行仿真实验的操作方法，以便无论是做毕业设计还是以后参加工作都能进行简单的设计。为此我国每两年举办一次大学生电子设计竞赛，也是为了考察学生的EDA技术水平。可以说EDA技术已经成为电子领域不可或缺的技术。

EDA技术的发展趋势随着科技的进步，电子产品的更新换代日新月异，EDA技术作为各种电子产品的研发之源，自然成为现代电子系统设计的核心。

21世纪以来，电子技术融入EDA领域，使得电子领域学科之间的界限更加模糊，相互包容。其发展趋势主要表现在以下几个方面：EDA技术必须适应市场发展趋势，注重技术创新，EDA产品技术创新的重点将体现在两大领域：系统级验证和DFM电子设计成果将由自主知识产权(IP)明确表达和确认，IP的合理应用是加速产品设计进程的有效途径。集成设计工具平台使用户受益于统一的用户界面，避免了不同工具间数据转换的繁琐操作过程；描述语言一直是EDA行业的重要组成部分。然而，随着集成电路的日益复杂，从更高的层次来描述系统是描述语言未来的发展方向。随着EDA技术在全球的快速发展，基于Linux环境的EDA技术将成为电路设计领域的主流。

EDA技术应用广泛，现在已经涉及到各行各业。EDA技术水平不断提高，设计工具趋于完善，EDA市场日趋成熟。