课程绪论与EDA技术概述.pptx

课程的目的与教学基本要求l传统手工设计与现代EDA工具设计比较lEDA技术概述l用EDA技术设计简易便携式计算器举例返回第1页/共24页课程的目的与教学基本要求 EDA EDA（Electronics Electronics Design Design AutomationAutomation，电子设计自动化）技术是现代电子信息工程领域的一门新技术，是电子设计技术和电子制造技术的核心，它是在先进的计算机工作平台上开发出来的一整套电子系统设计的软硬件工具，并提供了先进的电子系统设计方法。一、教学目的与地位 *目的：掌握EDAEDA技术的理论知识、设计方法和技能，应用EDAEDA技术完成电子设计，实现电路功能。*地位：应用性很强的主干技术基础课程，计划7272学时，其中实验与综合实践学时3636学时，前续课为模拟与数字电子技术。进行课程设计、毕业设计和参加工作所必需的电子设计基本理论知识、方法与必备的基本能力和技能。第2页/共24页二、教学基本要求可编程器件（数字）、可编程器件（数字）、EDA开发系统软件、硬件描述语言（三要素）。开发系统软件、硬件描述语言（三要素）。考核方法考核方法课程考试实行平时成绩、上机实践操作、课程设计相结合课程考试实行平时成绩、上机实践操作、课程设计相结合“三位一体三位一体”的的方式。方式。传统设计与由传统设计与由EDAEDA技术实现的电子设计技术实现的电子设计实物对比实物对比课程的目的与教学基本要求返回第3页/共24页第一节 EDA技术的发展及其未来 第二节 EDA技术的构成要素 第三节 EDA软件系统的构成 第四节 基于可编程器件的EDA技术设计流程 第一章 EDAEDA技术概述 返 回第4页/共24页EDA的定义-电电子子设设计计自自动动化化,随随着着EDAEDA技技术术的的不不断断发发展展，EDAEDA技技术术在在不不同同的的时时期期有有不不同同的的内内容容（SOCSOC，System System On On ChipChip；ASICASIC，Application Application Specific ICSpecific IC）。）。EDA技术的发展进程CADCAD阶阶段段（Computer Computer Aided Aided DesignDesign，2020世世纪纪7070年年代代8080年年代代中中期期）：设计、分析、生产、测试等多个独立的软件包。：设计、分析、生产、测试等多个独立的软件包。CAECAE阶阶段段（Computer Computer Aided Aided EngineeringEngineering，8080年年代代中中期期 9090年年代代初初期期）：各各种种设设计计工工具具以以及及各各种种单单元元库库均均已已齐齐全全；统统一一数数据据管管理理技术；仿真能力加强；大规模技术；仿真能力加强；大规模RAMRAM、ROMROM及及GALGAL、PALPAL器件出现。器件出现。EDAEDA阶阶段段（2020世世纪纪9090年年代代以以来来）：微微电电子子技技术术和和工工艺艺（千千万万只只晶晶体体管）；以高级语言描述、系统仿真和综合技术为特征管）；以高级语言描述、系统仿真和综合技术为特征EDAEDA技技术术将将是是对对2121世世纪纪产产生生重重大大影影响响的的十十大大技技术术之之一一，主主要要应应用用方方向为微控制器（向为微控制器（MicrocontrollerMicrocontroller）、）、ASICASIC和和DSPDSP等方面。等方面。第一节 EDA技术的发展及其未来 返回第5页/共24页基于可编程器件的EDA技术三大要素大大规规模模可可编编程程器器件件:它它是是利利用用EDAEDA技技术术进进行行电电子子系系统统设设计计的的载载体体；PLDPLD，Programmable Programmable Logic Logic DeviceDevice（CPLD/FPGA CPLD/FPGA/ISP-PLD/ISP-PLD）；PACPAC，Programmable Analog CircuitProgrammable Analog Circuit硬硬件件描描述述语语言言:它它是是利利用用EDAEDA技技术术进进行行电电子子系系统统设设计计的的主主 要要 表表 达达 手手 段段；（HDLHDL，Hardware Hardware Description Description LanguageLanguage）VHDLVHDL软软件件开开发发工工具具:它它是是利利用用EDAEDA技技术术进进行行电电子子系系统统设设计计的的智智能能化化的的自自动动化化设设计计工工具具；MAXMAXplusplus、ispEXPERT 、Foundation 及及PACPACDesignerDesigner等等外加外加:实验开发系统实验开发系统(平台平台)第二节 EDA技术的构成要素 返 回第6页/共24页设计输入子模块设计输入子模块输输入入方方式式：图图形形描描述述（原原理理图图、层层次次简简图图）、文文本本描描述述，图图文文混混合合描描述述；一一般般包包含含图图形形编编辑辑器器、文文本本编编辑辑器及对应的分析器器及对应的分析器设计数据库子模块设计数据库子模块该该模模块块存存放放系系统统提提供供的的库库单单元元以以及及用用户户的的设设计计描描述述和和中间设计结果中间设计结果分析验证子模块分析验证子模块综合仿真子模块综合仿真子模块包包括括各各个个层层次次的的综综合合、验验证证仿仿真真工工具具，从从高高层层次次到到低低层次的综合仿真层次的综合仿真布局布线子模块布局布线子模块第三节 EDA软件系统的构成返 回第7页/共24页第四节 基于可编程器件的EDA技术设计流程 EDA数字系统工程设计流程图第8页/共24页行为仿真行为仿真在综合以前可以先对在综合以前可以先对VHDLVHDL所描述的内容进行行为仿真，所描述的内容进行行为仿真，即将即将VHDLVHDL设计源程序直接送到设计源程序直接送到VHDLVHDL仿真器中仿真。仿真器中仿真。功能仿真功能仿真将将VHDLVHDL网表文件送到网表文件送到VHDLVHDL仿真器中进行功能仿真。仿真器中进行功能仿真。时序仿真时序仿真 时序仿真是在选择了具体器件并完成布局、布线之后进时序仿真是在选择了具体器件并完成布局、布线之后进行的时序关系仿真，又称后仿真或模拟仿真。行的时序关系仿真，又称后仿真或模拟仿真。硬件仿真硬件仿真/器件测试器件测试 类似于传统的插装面包板、类似于传统的插装面包板、PCBPCB后测试。后测试。核心：注重仿真结果的分析（方法）核心：注重仿真结果的分析（方法）分析是否正确？存在什么问题？分析是否正确？存在什么问题？设计验证与仿真返回第9页/共24页基于FPGA/CPLD数字系统的设计举例 题目:设计一个简易便携式计算器。要求:设计一个能执行加、减、乘除四则运算的简易计算器，其操作数用键盘输入，运算结果用4位数码管显示。第10页/共24页设计过程如下：（1）拟订初步方案：系统的总框图如下图.计算器系统的总框图第11页/共24页（2）系统划分：将整个系统划分为5个子系统：运算、键盘、显示、电源、时钟。第12页/共24页（3）子系统设计 子系统设计通常也采用自顶向下的设计方法。其核心为将一个子系统划分为控制器和受控部件两大部分。键盘子系统具体实现（4）总系统设计 总系统是上述各子系统总合，用原理图很容易互连。通过仿真验证设计的正确性，如果正确，便可下载到芯片中使用。模块互连与仿真返回第13页/共24页键盘子系统电路逻辑图第14页/共24页module DMUX01(B,A);/译码器 output 9:0B;input 7:0A;/代替a h reg 9:0B;always (A);begin case(A)8b10001000:B=10b0000000001;/1 8b10000100:B=10b0000000100;/4 8b10000010:B=l0b0000000111;/7 8b10000001:B=10b1000000000;/+8b01001000:B=10b0000000010;/2 8b00011000:B=10b0000010000;/AC 8b00010100:B=10b0010000000;/8b00010010:B=10b0001000000;/8b00010001:B=10b0000100000;/=default:B=10bXXXXXXXXXX;End case；返回第15页/共24页在编程环境下各模块连接示意图第16页/共24页7段显示控制器仿真波形图。返回第17页/共24页学生面包板插装第18页/共24页第19页/共24页通用PCB（I/O前向通道）第20页/共24页通用PCB背面焊接第21页/共24页各类CPLD/FPGA下载板返回第22页/共24页E N D返 回第23页/共24页感谢您的观看！第24页/共24页