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什么是eda?目前有哪些流行的主要eda软件?

实验室资讯网时间:2020-08-24 点击: 百度搜索 | 必应搜索 | 搜狗搜索

【导读】EDA技术的概念及范畴 EDA是设计自动化(electronic design automatic)的简称。 EDA技术是在电子cad技术基础上发展起来的计算机软件系统,是指以计算机为工作平台,融合了应用、计算机技术、信息处理及智能化技术的最新成果,进行电子产品的自动设计。 利用EDA工具,电子设计师可以从概念、算法、协议等开始设计电子系统,大量工作可以通过计......
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EDA技术的概念及范畴

EDA是设计自动化(electronic design automatic)的简称。 EDA技术是在电子cad技术基础上发展起来的计算机软件系统,是指以计算机为工作平台,融合了应用、计算机技术、信息处理及智能化技术的最新成果,进行电子产品的自动设计。

利用EDA工具,电子设计师可以从概念、算法、协议等开始设计电子系统,大量工作可以通过计算机完成,并可以将电子产品从电路设计、性能分析到设计出ic版图或pcb版图的整个过程在计算机上自动处理完成。

现在对EDA的概念或范畴用得很宽。包括在机械、电子、通信、航空航天、化工、矿产、生物、医学、军事等各个领域,都有EDA的应用。目前EDA 技术已在各大公司、企事业单位和科研教学部门广泛使用。例如在飞机制造过程中,从设计、性能测试及特性分析直到飞行模拟,都可能涉及到EDA技术。通常所指的EDA技术,主要针对电子电路设计、pcb设计和ic设计。EDA 设计可分为系统级、电路级和物理实现级。

什么是eda?目前有哪些流行的主要eda软件?

图片来源:网络(侵删)

EDA常用软件

EDA工具层出不穷,目前进入我国并具有广泛影响的EDA软件有:ewb、pspice、orcad、pcad、protel、viewlogic、mentor、graphics、synopsys、lsilogic、cadence、microsim等等。这些工具都有较强的功能,一般可用于几个方面,例如很多软件都可以进行电路设计与仿真,同时以可以进行pcb自动布局布线,可输出多种网表文件与第三方软件接口。下面按主要功能或主要应用场合,分为电路设计与仿真工具、pcb设计软件、ic设计软件、pld设计工具及其它EDA软件,进行简单介绍。

1、电子电路设计与仿真工具

电子电路设计与仿真工具包括spice/pspice;ewb;matlab;systemview;mmicad等。下面简单介绍前三个软件。

(1)spice(simulation program with integrated circuit emphasis)是由美国加州大学推出的电路分析仿真软件,是20世纪80年代世界上应用最广的电路设计软件,1998年被定为美国国家标准。1984年,美国microsim公司推出了基于spice的微机版pspice(personal—spice)。现在用得较多的是pspice6.2,可以说在同类产品中,它是功能最为强大的模拟和数字电路混合仿真EDA软件,在国内普遍使用。最新推出了pspice9.1版本。它可以进行各种各样的电路仿真、激励建立、温度与噪声分析、模拟控制、波形输出、数据输出、并在同一窗口内同时显示模拟与数字的仿真结果。无论对哪种器件哪些电路进行仿真,都可以得到精确的仿真结果,并可以自行建立及元器件库。

(2)ewb(electronic workbench)软件 是interactive imagetechnologies ltd 在20世纪90年代初推出的电路仿真软件。目前普遍使用的是ewb5.2,相对于其它EDA软件,它是较小巧的软件(只有16m)。但它对模数电路的混合仿真功能却十分强大,几乎100%地仿真出真实电路的结果,并且它在桌面上提供了、、信号发生器、扫频仪、逻辑分析仪、数字信号发生器、逻辑转换器和电压表、电流表等。它的界面直观,易学易用。它的很多功能模仿了spice的设计,但分析功能比pspice稍少一些。

(3)matlab产品族 它们的一大特性是有众多的面向具体应用的工具箱和仿真块,包含了完整的函数集用来对图像信号处理、控制系统设计、神经网络等特殊应用进行分析和设计。它具有数据采集、报告生成和matlab语言编程产生独立c/c++代码等功能。matlab产品族具有下列功能:数据分析;数值和符号计算;工程与科学绘图;控制系统设计;数字图像信号处理;财务工程;建模、仿真、原型开发;应用开发;图形用户界面设计等。matlab产品族被广泛地应用于信号与图像处理、控制系统设计、通讯系统仿真等诸多领域。开放式的结构使matlab产品族很容易针对特定的需求进行扩充,从而在不断深化对问题的认识同时,提高自身的竞争力。

2、pcb设计软件

pcb(printed—circuit board)设计软件种类很多,如:protel; orcad;viewlogic; powerpcb; cadence psd;mentorgraphices的expedition pcb;zuken cadstart; winboard/windraft/ivex-spice;pcb studio; tango等等。目前在我国用得最多应属protel,下面仅对此软件作一介绍。

protel是protel公司在20世纪80年代末推出的cad工具,是pcb设计者的首选软件。它较早在国内使用,普及率最高,有些高校的电路专业还专门开设protel课程,几乎所在的电路公司都要用到它。早期的protel主要作为印刷板自动布线工具使用,现在普遍使用的是protel99se,它是个完整的全方位电路设计系统,包含了电原理图绘制、模拟电路与数字电路混合信号仿真、多层印刷电路板设计(包含印刷电路板自动布局布线),可编程逻辑器件设计、图表生成、电路表格生成、支持宏操作等功能,并具有client/server(客户/服务器体系结构,同时还兼容一些其它设计软件的文件格式,如orcad、pspice、excel等。使用多层印制线路板的自动布线,可实现高密度pcb的100%布通率。protel软件功能强大、界面友好、使用方便,但它最具代表性的是电路设计和pcb设计。

3、ic设计软件

ic设计工具很多,其中按市场所占份额排行为cadence、mentor graphics和synopsys。这三家都是asic设计领域相当有名的软件供应商。其它公司的软件相对来说使用者较少。中国华大公司也提供asic设计软件(熊猫2000);另外近来出名的avanti公司,是原来在cadence的几个华人工程师创立的,他们的设计工具可以全面和cadence公司的工具相抗衡,非常适用于深亚微米的ic设计。下出按用途对ic设计软件作一些介绍。

(1)设计输入工具 这是任何一种EDA软件必须具备的基本功能。像cadence的composer,viewlogic的viewdraw,硬件描述语言vhdl、verilog hdl是主要设计语言,许多设计输 入工具都支持hdl。另外像active—hdl和其它的设计输入方法,包括原理和状态机输入方法,设计fpga/cpld的工具大都可作为ic设计的输入手段,如xilinx、altera等公司提供的开发工具,modelsim fpga等。

(2)设计仿真工作 我们使用EDA工具的一个最大好处是可以验证设计是否正确,几乎每个公司的EDA 产品都有仿真工具。verilog—xl、nc—verilog用于verilog仿真,leapfrog用于vhdl仿真,analog artist用于模拟电路仿真。viewlogic的仿真器有:viewsim门级电路仿真器,speedwavevhdl仿真器,vcs—verilog仿真器。mentor graphics有其子公司model tech 出品的vhdl和verilog双仿真器:model sim。cadence、synopsys用的是vss(vhdl仿真器)。现在的趋势是各大EDA公司都逐渐用hdl仿真器作为电路验证的工具。

(3)综合工具 综合工具可以把hdl变成门级网表。这方面synopsys工具占有较大的优势,它的design compile是作综合的工业标准,它还有另外一个产品叫behavior compiler,可以提供更高级的综合。另外最近美国又出了一家软件叫ambit,说是比synopsys的软件更有效,可以综合50万门的电路,速度更快。今年初ambit被cadence公司收购,为此cadence放弃了它原来的综合软件synergy。随着fpga设计的规模越来越大,各EDA公司又开发了用于fpga设计的综合软件,比较有名的有:synopsys的fpga express,cadence的synplity,mentor的leonardo,这三家的fpga综合软件占了市场的绝大部分。

(4)布局和布线 在ic设计的布局布线工具中,cadence软件是比较强的,它有很多产品,用于标准单元、门阵列已可实现交互布线。最有名的是cadence spectra,它原来是用于pcb布线的,后来cadence把它用来作ic的布线。其主要工具有:cell3,silicon ensemble—标准单元布线器;gate ensemble—门阵列布线器;design planner—布局工具。其它各EDA软件开发公司也提供各自的布局布线工具。

(5)物理验证工具 物理验证工具包括版图设计工具、版图验证工具、版图提取工具等等。这方面cadence也是很强的,其dracula、virtuso、vampire等物理工具有很多的使用者。

(6)模拟电路仿真器 前面讲的仿真器主要是针对数字电路的,对于模拟电路的仿真工具,普遍使用spice,这是唯一的选择。只不过是选择不同公司的spice,像miceosim的pspice、bbbb soft的hspice等等。hspice现在被avanti公司收购了。在众多的spice中,最好最准的当数hspice,作为ic设计,它的模型最多,仿真的精度也最高。

4、pld设计工具

pld(programmable logic device)是一种由用户根据需要而自行构造逻辑功能的数字。目前主要有两大类型:cpld(complex pld)和fpga(field programmable gate array)。它们的基本设计方法是借助于EDA软件,用原理图、状态机、布尔表达式、硬件描述语言等方法,生成相应的目标文件,最后用编程器或下载电缆,由目标器件实现。生产pld的厂家很多,但最有代表性的pld厂家为altera、xilinx和lattice 公司。

pld的开发工具一般由器件生产厂家提供,但随着器件规模的不断增加,软件的复杂性也随之提高,目前由专门的软件公司与器件生产厂家合作,推出功能强大的设计软件。下面介绍主要器件生产厂家和开发工具。

(1)altera 20世纪90年代以后发展很快。主要产品有:max3000/7000、felx6k/10k、apex20k、acex1k、stratix等。其开发工具—max+plus ii是较成功的pld开发平台,最新又推出了quartus ii开发软件。altera公司提供较多形式的设计输入手段,绑定第三方vhdl综合工具,如:综合软件fpga express、leonard spectrum,仿真软件modelsim。

(2)ilinx fpga的发明者。产品种类较全,主要有;xc9500/4000、coolrunner(xpla3)、spartan、vertex等系列,其最大的vertex—ii pro器件已达到800万门。开发软件为foundation和ise。通常来说,在欧洲用xilinx的人多,在日本和亚太地区用altera的人多,在美国则是平分秋色。全球pld/fpga产品60%以上是由altera和xilinx提供的。可以讲altera和xilinx共同决定了pld技术的发展方向。

(3)lattice—vantis lattice是isp(in—system programmability)技术的发明者,isp技术极大地促进了pld产品的发展,与altera和xilinx相比,其开发工具比altera和xilinx略逊一筹。中小规模pld比较有特色,大规模pld的竞争力还不够强(lattice没有基于查找表技术的大规模fpga),1999年推出可编程模拟器件,1999年收购vantis(原amd子公司),成为第三大可编程逻辑器件供应商。2001年12月收购agere公司(原lucent微电子部)的fpga部门。主要产品有isplsi2000/5000/8000,mach4/5。

(4)actel 反熔丝(一次性烧写)pld的领导得,由于反熔丝pld抗辐射、耐高低温、功耗低、速度快,所以在军品和宇航级上有较大优势。altera和xilinx则一般不涉足军品和宇航级市场。

(5)quicklogic专业pld/fpga公司,以一次性反熔丝工艺为主,在中国地区销售量不大。

(6)lucent 主要特点是有不少用于通讯领域的专用ip核,但pld/fpga不是lucent的主要业务,在中国地区使用的人很少。

(7)atmel 中小规模pld做得不错。atmel也做了一些与altera和xilinx兼容的片子,但在品质上与原厂家还是有一些差距,在高可靠性产品中使用较少,多用在低端产品上。

(8)bbbbb logic 生产与一些著名pld/fpga大公司兼容的芯片,这种芯片可将用户的设计一次性固化,不可编程,批量生产时的成本较低。

(9)wsi 生产psd(可编程外围芯片)产品。这是一种特殊的pld,如最新的psd8xx、psd9xx集成了pld、eprom、flash,并支持isp(在线编程),集成度高,主要用于配合单片机工作。

pld(可编程逻辑器件)是一种可以完全替代74系列及gal、pla的新型电路 ,只要有数字电路基础,会使用计算机,就可以进行pld的开发。pld的在线编程能力和强大的开发软件,使工程师可以在几天,甚至几分钟内就可完成以往几周才能完成的工作,并可将数百万门的复杂设计集成在一颗 芯片内。pld技术在发达国家已成为电子工程师必备的技术。

5、其它EDA软件

(1)vhdl语言 超高速集成电路硬件描述语言(vhsic hardware description language ,简称vhdl),是ieee的一项标准设计语言。它源于美国国防部提出的超高速集成电路(very high speed integrated circuit,简称vhsic)计划,是asic设计和pld设计的一种主要输入工具。

(2)verilog hdl 是verilog公司推出的硬件描述语言,在asic设计方面与vhdl语言平分秋色。

(3)其它EDA软件如专门用于微波电路设计和载波工具、pcb制作和工艺流程控制等领域的工具,在此就不作介绍了。

EDA的应用

EDA在教学、科研、产品设计与制造等各方面都发挥着巨大的作用。

在教学方面,几乎所有理工科(特别是电子信息)类的高校都开设了EDA课程。主要是让学生了解EDA的基本概念和基本原理、掌握用hdl语言编写规范、掌握逻辑综合的理论和算法、使用EDA工具进行电子电路课程的实验并从事简单系统的设计。一般学习电路仿真工具(如ewb、pspice)和pld开发工具(如altera/xilinx的器件结构及开发系统),为今后工作打下基础。

科研方面主要利用电路仿真工具(ewb或pspice)进行电路设计与仿真;利用虚拟仪器进行产品测试;将cpld/fpga器件实际应用到仪器设备中;从事pcb设计和asic设计等。

在产品设计与制造方面,包括前期的计算机仿真,产品开发中的EDA工具应用、系统级模拟及测试环境的仿真,生产流水线的EDA技术应用、产品测试等各个环节。如pcb的制作、电子设备的研制与生产、电路板的焊接、asic的流片过程等。

从应用领域来看,EDA技术已经渗透到各行各业,如上文所说,包括在机械、电子、通信、航空航天、化工、矿产、生物、医学、军事等各个领域,都有EDA有应用。另外,EDA软件的功能日益强大,原来功能比较单一的软件,现在增加了很多新用途。如autocad软件可用于机械及建筑设计,也扩展到建筑装璜及各类效果图,汽车和飞机的模型、电影特技等领域。

(本文来源:互联网)

(责任编辑: 龙景)

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