2022年EDA与VHDL知识点总结与期末考试试卷及答案 .pdf

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1、学习好资料欢迎下载当今社会已经进入了信息社会，世界已经开始全面信息化、全球化。所以，为了适应社会的发展，我们大学生必须首先牢固树立信息化、全球化的思想，积极参加培训学习，紧跟时代脉搏。电子信息工程电子信息工程是一门应用计算机等现代化技术进行电子信息控制和信息处理的学科，主要研究信息的获取与处理，电子设备与信息系统的设计、开发、应用和集成。现在，电子信息工程已经涵盖了社会的诸多方面，像电话交换局里怎么处理各种电话信号，手机是怎样传递我们的声音甚至图像的，周围的网络怎样传递数据，甚至信息化时代军队的信息传递中如何保密等都要涉及电子信息工程的应用技术。通过在学校学习EDA 技术，我觉得我收获很多，

2、体会深刻。具体想就有关电子信息技术的浅谈理解。其实上课也是一门艺术，要上好一堂课，不仅要备课充分，组织语言、讲课也要充满激情，而且老师还要向我们、不同专业讲解那些深奥的电子信息知识。老师也要使我们学生思路清晰，怎样表达才能让学生比较容易理解，我觉得老师您在这一点上真的很好。而且老师最好能比较幽默，语调能够抑扬顿挫。老师你让我们对电子信息知识的从完全陌生，到有一个基本了解。 似乎老师嘴一张， 口一说，流利顺畅，使人听之甘之如饴，如坐春风。在 3 节课下来，总觉得时间总在不知不觉就过完了。一时感慨此乃真有文学之范，胸有成竹，俗话说有才、有墨才能在此讲台上吸引众多学生之眼。而有时妙语一出，道理一摆更

3、是令人为之一振奋。难得碰到如此有才一老师也是福气了。电子信息前源探索课很精彩，还记得在第一次课的时候老师以一种很普通、很平常的方式给我们讲有关于电子信息课，我们在在下面听得入神了。而记得最深的就是老师的一番话语了。他说， 我知道，刚才我说的话让同学们听起来非常受用，甚至于激动万分，乃至到冲动，但是问题在这 :相信很多人可以在这种气氛之下一时激动，而也绝对很多的同学在课堂上的激动冲动一到下课.人要走进知识宝库，是一辈子的事情，学习的过程不可能一蹴而就。因此我们要学习的东西太多了。电子信息的课，给了我们一把学习的钥匙。这是一把增长知识才干和提高思想素质的钥匙。特别对于我们来自于机械学院、来自工科的

4、学生来说，平时就不怎么接触电子信息，电子辐射，电子通信方面的知识。而恰恰是这些知识有对是我们的生活又有很大的用处，电视、手机的辐射是我们在平时的生活中接触最多的，上完这课后我们对辐射的理解有进一步了，老师谢谢你，让我们在这门校选课上不仅仅学到了电子信息前缘的知识，还让我们在高清电视，中国和外国在教育上面的区别和公共点有了和以前大不一样的了解。虽然对这方面不怎么感兴趣但是，我知道EDA 是 Electronic Design Automation的缩写，意思是电子设计自动化。EDA技术为现代电子理论和设计的表达与实现提供了可能性，它的出现提高了电路设计的效率和操作性。EDA使电子设计成果以自主知

5、识产权的方式得以明确表达和确认成为可能；使得电子技术领域各学科的界限更加模糊，更加互为包容如模拟与数字、软件与硬件、系统与器件、ASIC与 FPGA 等；使得更大规模的 FPGA 和 CPLD器件的不断推出；使软硬件IP 核在电子行业的产业领域，技术领域和设计应用领域得到进一步确认和广泛应用；系统级，行为验证级硬件描述语言，使复杂电子系统的设计特别是验证趋于高效和简单。电子技术全方位进入EDA时代，使得传统的电路系统设计建模理念发生了重大变化：软件无线电技术的崛起，模拟电路系统硬件描述语言的表达和设计的标准化，系统可编程模拟器件精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - -

6、 - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 1 页，共 9 页 - - - - - - - - - - 学习好资料欢迎下载的出现，软硬件技术等。 ASIC作为最终的物理平台，集中容纳了用户通过EDA 技术将电子应用系统的既定功能和技术指标具体实现的硬件实体。一般而言，专用集成电路就是具有专门用途和特定功能的独立集成电路器件，根据这个定义，作为EDA技术最终实现目标的ASIC可以通过三个途径完成：可编程逻辑器件 FPGA/CPLD、半定制或全定制ASIC 、混合 ASIC。VHDL语法比 Verilog要严谨，并且有很好的行为级描述能力和一定的系统级描述能力，但是VH

7、DL代码比较长，对数据类型匹配要求过于严格，无法直接用于集成电路底层建模。电子技术的发展根基是微电子技术的进步，它主要体现在大规模集成电路的加工技术。微电子技术与现代电子设计技术是相互促进、相互推动又相互制约的两个技术环节。前者代表了物理层在广度和深度上的硬件电路实现的发展，后者则是反映现代先进的电子理论、电子技术、仿真技术、设计工艺和设计技术与最新的计算机软件技术有机的融合和升华。EDA技术在日渐的发展中有很多的优势： （1）用 HDL对数字系统进行抽象的行为与功能描述以及具体的内部线路结构描述，从而可以在电子设计的各个阶段，各个层次进行计算机模拟验证，保证设计过程的正确性，可以大大降低设计

8、成本，缩短设计周期。（2）EDA工具之所以能够完成各种自动设计过程，关键是有各类库的支持。EDA工具大致可以分为如下五个模块：1. 设计输入编辑器：可以接受不同的设计输入表达式，如原理图输入方式、状态图输入方式、波形输入方式以及 HDL的文本输入方式。2.HDL 综合器：是目标器件硬件结构细节、数字电路设计技术、化简优化算法以及计算机软件的复杂结合体。使用有两种模式：图形模式和命令行模式。3. 仿真器：仿真速度、仿真的准确性，易用性成为衡量仿真器的重要指标。4. 适配器（或布局布线器）: 任务是完成目标系统在器件上的布局布线。5. 下载器 : 功能是把设计下载到对应的实际器件，实现硬件设计。（

9、3）某些 HDL也是文档型的语言（如VHDL ） ，极大地简化了设计文档的管理。（4）EDA 技术中最为瞩目的功能， 即最具现代电子设计技术特征的功能是日益强大的逻辑设计仿真测试技术，极大地提高了大规模系统电子设计的自动化程度。（5）用 HDL表达的成功的专用功能设计在实现目标方面有很大的可选性，它既可以用不同来源的通用FPGA/CPLD 实现，也可以直接以ASIC来实现，设计者拥有完全的自主权。（6）设计语言是标准化的，不会由于设计对象的不同而改变；它的开发工具是规范化的，EDA 软件平台支持任何标准化的设计语言；它的设计成果是通用性的，IP 核具有规范的接口协议。（7）从电子设计方法学上，

10、 EDA能将所有设计环节纳入统一的自顶向下的设计方案中。（8）EDA 不但在整个设计流程上充分利用计算机的自动设计能力，在各个设计层次上利用计算机完成不同内容的仿真模拟，而且在系统板设计结束后仍可利用计算机对硬件系统进行完整全面的测试。一个完整的 EDA 设计流程既是自顶向下设计方法的具体实施途径，也是EDA工具软件本身的组成结构。开发的流程为设计输入、综合、适配、时序仿真与功能仿真、编程下载、硬件测试。EDA工具的设精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 2 页，共 9 页 - - - - -

11、- - - - - 学习好资料欢迎下载计输入可分为图形输入和HDL文本输入。首先，通过对这门课程相关理论的学习，我掌握了EDA 的一些基本的的知识，现代电子产品的性能越来越高，复杂度越来越大，更新步伐也越来越快。实现这种进步的主要原因就是微电子技术和电子技术的发展。前者以微细加工技术为代表，目前已进入超深亚微米阶段，可以在几平方厘米的芯片上集成几千万个晶体管；后者的核心就是电子设计自动化 EDA （Electronic Design Automatic ）技术。 EDA 是指以计算机为工作平台，融合了应用电子技术、计算机技术、智能化技术的最新成果而开发出的电子CAD 通用软件包，它根据硬件描述

12、语言HDL 完成的设计文件，自动完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局布线及仿真，直至完成对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载等工作。 EDA 技术的出现，极大地提高了电路设计的效率和可操作性，减轻了设计者的劳动强度。其次，通过对课程的实验的学习，我对EDA 的学习和理解有了更深刻的认识和体会。我们团队共四个人，做的是两层电梯控制器，作为这个实验的一员与负责人，我感到很有压力。因为只对课本知识的学习，我对实验做成功的把握不是很大。因为我们是机械专业，学习电的知识也主要是通过大二学的电工学，因此只能对数字逻辑与数字电路有初步的了解，而EDA 是在数字电路发展到一定阶段的产物，因此学

13、习起来也很费力。然而，在我们团队的共同努力下，我们最终成功地完成了这个实验，包括时序仿真和硬件测试仿真，都取得了非常成功地效果。在上实验课的时候，那个周六下午，整个实验室只有那寥寥几人，我很庆幸我是其中的一人，因为在那里我学习到了很多，我完成了上次实验没有完成的扫描显示的实验，也完成了步进电机控制器的实验，还在老师的指导下完成了梁祝音乐演示实验，最后在晚上我也去了实验室，和我们团队成员开始进行两层电梯控制器的设计，通过一个晚上的努力，我们最终把它给调试了出来。开发工具的发展趋势面对当今飞速发展的电子产品市场，电子设计人员需要更加实用、快捷的开发工具，使用统一的集成化设计环境，改变优先考虑具体物

14、理实现方式的传统设计思路，将精力集中到设计构思、方案比较和寻找优化设计等方面，以最快的速度开发出性能优良、质量一流的电子产品。开发工具的发展趋势如下：（1）具有混合信号处理能力由于数字电路和模拟电路的不同特性，模拟集成电路EDA 工具的发展远远落后于数字电路EDA 开发工具。但是，由于物理量本身多以模拟形式存在，实现高性能复杂电子系统的设计必然离不开模拟信号。20 世纪 90 年代以来， EDA 工具厂商都比较重视数模混合信号设计工具的开发。美国Cadence 、Synopsys 等公司开发的EDA 工具已经具有了数模混合设计能力，这些EDA 开发工具能完成含有模数变换、数字信号处理、专用集成

15、电路宏单元、数模变换和各种压控振荡器在内的混合系统设计。（2）高效的仿真工具在整个电子系统设计过程中，仿真是花费时间最多的工作，也是占用EAD 工具时间最多的一个环节。可以将电子系统设计的仿真过程分为两个阶段：设计前期的系统级仿真和设计过程中的电路级仿真。系统级仿真主要验证系统的功能，如验证设计的有效性等；电路级仿真主要验证系统的性能，决定怎样实现设计，如测试设计的精度、处理和保证设计要求等。要提高仿真的效率，一方面是要建立合理的仿真算法；另一方面是要更好地解决系统级仿真中，系统模型的建模和电路级仿真中电路模型的建模技术。在未来的EDA 技术中，仿真工具将有较大的发展空间。（3）理想的逻辑综合

16、、优化工具逻辑综合功能是将高层次系统行为设计自动翻译成门级逻辑的电路描述，做到了实际与工艺的独立。优化则是对于上述综合生成的电路网表，根据逻辑方程功能等效的原则，用更小、更快的综合结果替代一些复杂的逻辑电路单元，根据指定目标库映射成新的网表。随着电子系统的集成规模越来越大，几乎不可能直接面向电路图做设计，要将设计者的精力从繁琐的逻辑图设计和分析中转移到设计前期算法开发上。逻辑综合、优化工具就是要把设计者的算法完整高效地生成电路网表。1.4.3 系统描述方式的发展趋势（1）描述方式简便化20 世纪 80 年代，电子设计开始采用新的综合工具，设计工作由逻辑图设计描述转向以各种硬件描述语言为主的编程

17、方式。用硬件描述语言描述设计，更接近系统行为描述，且便于综合，更适于传递和修改设计信息，还可以建立独立于工艺的设计文件，不便之处是不太直观，要求设计师具有硬件语言编程能力，但是编程能力需要长时间的培养。到了 20 世纪 90 年代， 一些 EDA 公司相继推出了一批图形化的设计输入工具。这些输入工具允许设计师用他们最方便并熟悉的设计方式（如框图、状态图、真值表和逻辑方程）建立设计文件，然后由EDA 工具自动生成综合所需的硬件描述语言文件。图形化的描述方式具有简单直观、容易掌握的优点，是未来主要的发展趋势。（2）描述方式高效化和统一化精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - -

18、 - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 3 页，共 9 页 - - - - - - - - - - 学习好资料欢迎下载C/C+语言是软件工程师在开发商业软件时的标准语言，也是使用最为广泛的高级语言。许多公司已经提出了不少方案，尝试在 C 语言的基础上设计下一代硬件描述语言。随着算法描述抽象层次的提高，使用C/C+语言设计系统的优势将更加明显，设计者可以快速而简洁地构建功能函数，通过标准库和函数调用技术，创建更庞大、更复杂和更高速的系统。但是，目前的C/C+语言描述方式与硬件描述语言之间还有一段距离，还有待于更多EDA 软件厂家和可编程逻辑器件公司的支持。随着

19、EDA 技术的不断成熟，软件和硬件的概念将日益模糊，使用单一的高级语言直接设计整个系统将是一个统一化的发展趋势。通过实验，我激发了EDA 学习的兴趣，也对这门课程有了更深的理解，对EDA 设计软件 Quarter 的使用也更加熟练。老师给我们的材料中，用的是GAL 器件，我们最终用的是FPGA 器件，也就是EP1K10TC100 3 芯片，我们分析了电梯在整个运行过程中的状态，并参考资料写出了状态图，然后根据状态图用有限状态机来实现了各个状态之间的转换，进而实现了对电梯的控制。在设计过程中，我们遇到了很多困难，尤其是在电梯开门于关门那个自动控制方面，起初我想用一个延迟信号赋值语句解决这个问题，

20、但是由于这个延迟在综合器里面不能得到体现，综合器在综合是会忽略after 之后的延迟，因此我该用了一个计数器溢出的底层元件。通过元件例化语句实现在顶层文件中对其的调用。在完成VHDL 的编辑以后，进行编译，结果出现了很多错误，在我们细心的检查和排查之下，最终将VHDL 描述修改成功并且通过了编译。在编译过程中我了解到很多在书本上没有理解的知识。比如信号不能在多个并行进程中赋值，顺序语句必须在进程中才能描述等等。在时序仿真这一块我们也遇到了问题，起初我们没有考虑到信号赋值的延迟，也没有考虑到仿真延迟，取时钟周期为默认值10ns，这样仿真得到的结果就与预期的结果不符合，找到问题后我们采用了1us

21、的始终周期，最终得到了想要的波形。对这门课程的最大收获除了学习到了知识以外，更重要的是让我明白了一个道理：只要全身心的投入到一件事中，并且要有持之以恒的决心，就一定会有收获。有的人觉得自己做不出来，就网上搜一个了事，但是，放弃一次黑暗中摸索的经历，就放弃了一次成长的机会！如果你付出了，没有收获。那只能说，是付出的还不够多。我想我对EDA 的学习只能算是个入门，这个领域的发展空间非常大，应用范围也非常广泛，而且我相信在将来还会有更加广阔的应用前景。因此在以后的学习过程中，我不能因为课程学习的结束而结束了我对这个领域的探索，相反我会更加努力的去学习它。感谢老师孜孜不倦的教诲，让我不仅学到了知识，也

22、学到了做人做事的一些道理，为我提供了很多帮助。在接下来的学习生涯中，我会继续努力，努力扎实地学习专业知识，实现自己的理想。1.4 EDA 技术发展趋势面对当今飞速发展的电子产品市场，设计师需要更加实用、快捷的EDA 工具，使用统一的集成化设计环境，改变传统设计思路，将精力集中到设计构思、方案比较和寻找优化设计等方面，需要以最快的速度，开发出性能优良、质量一流的电子产品，对EDA 技术提出了更高的要求。未来的EDA 技术将在仿真、时序分析、集成电路自动测试、高速印刷电路板设计及开发操作平台的扩展等方面取得新的突破，向着功能强大、简单易学、使用方便的方向发展。1.4.1 可编程逻辑器件发展趋势可编

23、程逻辑器件已经成为当今世界上最富吸引力的半导体器件，在现代电子系统设计中扮演着越来越重要的角色。过去的几年里，可编程器件市场的增长主要来自大容量的可编程逻辑器件CPLD 和 FPGA ，其未来的发展趋势如下：（1）向高密度、高速度、宽频带方向发展在电子系统的发展过程中，工程师的系统设计理念要受到其能够选择的电子器件的限制，而器件的发展又促进了设计方法的更新。随着电子系统复杂度的提高，高密度、高速度和宽频带的可编程逻辑产品已经成为主流器件，其规模也不断扩大，从最初的几百门到现在的上百万门，有些已具备了片上系统集成的能力。这些高密度、大容量的可编程逻辑器件的出现，给现代电子系统（复杂系统）的设计与

24、实现带来了巨大的帮助。设计方法和设计效率的飞跃，带来了器件的巨大需求，这种需求又促使器件生产工艺的不断进步，而每次工艺的改进，可编程逻辑器件的规模都将有很大扩展。（2）向在系统可编程方向发展在系统可编程是指程序（或算法）在置入用户系统后仍具有改变其内部功能的能力。采用在系统可编程技术，可以像对待软件那样通过编程来配置系统内硬件的功能，从而在电子系统中引入“软硬件”的全新概念。它不仅使电子系统的设计和产品性能的改进和扩充变得十分简便，还使新一代电子系统具有极强的灵活性和适应性，为许多复杂信号的处理和信息加工的实现提供了新的思路和方法。（3）向可预测延时方向发展精品资料 - - - 欢迎下载 -

25、- - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 4 页，共 9 页 - - - - - - - - - - 学习好资料欢迎下载当前的数字系统中，由于数据处理量的激增，要求其具有大的数据吞吐量，加之多媒体技术的迅速发展，要求能够对图像进行实时处理，就要求有高速的系统硬件系统。为了保证高速系统的稳定性，可编程逻辑器件的延时可预测性是十分重要的。用户在进行系统重构的同时，担心的是延时特性会不会因为重新布线而改变，延时特性的改变将导致重构系统的不可靠，这对高速的数字系统而言将是非常可怕的。因此，为了适应未来复杂高速电子系统的要求，可编程逻辑器件的高

26、速可预测延时是非常必要的。（4）向混合可编程技术方向发展可编程逻辑器件为电子产品的开发带来了极大的方便，它的广泛应用使得电子系统的构成和设计方法均发生了很大的变化。但是，有关可编程器件的研究和开发工作多数都集中在数字逻辑电路上，直到1999 年 11 月， Lattice 公司推出了在系统可编程模拟电路，为EDA 技术的应用开拓了更广阔的前景。其允许设计者使用开发软件在计算机中设计、修改模拟电路，进行电路特性仿真，最后通过编程电缆将设计方案下载至芯片中。已有多家公司开展了这方面的研究，并且推出了各自的模拟与数字混合型的可编程器件，相信在未来几年里，模拟电路及数模混合电路可编程技术将得到更大的发

27、展。（5）向低电压、低功耗方面发展集成技术的飞速发展，工艺水平的不断提高，节能潮流在全世界的兴起，也为半导体工业提出了向降低工作电压、降低功耗的方向发展。1.4.2 开发工具的发展趋势面对当今飞速发展的电子产品市场，电子设计人员需要更加实用、快捷的开发工具，使用统一的集成化设计环境，改变优先考虑具体物理实现方式的传统设计思路，将精力集中到设计构思、方案比较和寻找优化设计等方面，以最快的速度开发出性能优良、质量一流的电子产品。开发工具的发展趋势如下：（1）具有混合信号处理能力由于数字电路和模拟电路的不同特性，模拟集成电路EDA 工具的发展远远落后于数字电路EDA 开发工具。但是，由于物理量本身多

28、以模拟形式存在，实现高性能复杂电子系统的设计必然离不开模拟信号。20 世纪 90 年代以来， EDA 工具厂商都比较重视数模混合信号设计工具的开发。美国Cadence 、Synopsys 等公司开发的EDA 工具已经具有了数模混合设计能力，这些EDA 开发工具能完成含有模数变换、数字信号处理、专用集成电路宏单元、数模变换和各种压控振荡器在内的混合系统设计。（2）高效的仿真工具开发工具的发展趋势面对当今飞速发展的电子产品市场，电子设计人员需要更加实用、快捷的开发工具，使用统一的集成化设计环境，改变优先考虑具体物理实现方式的传统设计思路，将精力集中到设计构思、方案比较和寻找优化设计等方面，以最快的

29、速度开发出性能优良、质量一流的电子产品。开发工具的发展趋势如下：（1）具有混合信号处理能力由于数字电路和模拟电路的不同特性，模拟集成电路EDA 工具的发展远远落后于数字电路EDA 开发工具。但是，由于物理量本身多以模拟形式存在，实现高性能复杂电子系统的设计必然离不开模拟信号。20 世纪 90 年代以来， EDA 工具厂商都比较重视数模混合信号设计工具的开发。美国Cadence 、Synopsys 等公司开发的EDA 工具已经具有了数模混合设计能力，这些EDA 开发工具能完成含有模数变换、数字信号处理、专用集成电路宏单元、数模变换和各种压控振荡器在内的混合系统设计。（2）高效的仿真工具在整个电子

30、系统设计过程中，仿真是花费时间最多的工作，也是占用EAD 工具时间最多的一个环节。可以将电子系统设计的仿真过程分为两个阶段：设计前期的系统级仿真和设计过程中的电路级仿真。系统级仿真主要验证系统的功能，如验证设计的有效性等；电路级仿真主要验证系统的性能，决定怎样实现设计，如测试设计的精度、处理和保证设计要求等。要提高仿真的效率，一方面是要建立合理的仿真算法；另一方面是要更好地解决系统级仿真中，系统模型的建模和电路级仿真中电路模型的建模技术。在未来的EDA 技术中，仿真工具将有较大的发展空间。（3）理想的逻辑综合、优化工具逻辑综合功能是将高层次系统行为设计自动翻译成门级逻辑的电路描述，做到了实际与

31、工艺的独立。优化则是对于上述综合生成的电路网表，根据逻辑方程功能等效的原则，用更小、更快的综合结果替代一些复杂的逻辑电路单元，根据指定目标库映射成新的网表。随着电子系统的集成规模越来越大，几乎不可能直接面向电路图做设计，要将设计者的精力从繁琐的逻辑图设计和分析中转移到设计前期算法开发上。逻辑综合、优化工具就是要把设计者的算法完整高效地生成电路网表。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 5 页，共 9 页 - - - - - - - - - - 学习好资料欢迎下载1.4.3 系统描述方式的发展趋势

32、（1）描述方式简便化20 世纪 80 年代，电子设计开始采用新的综合工具，设计工作由逻辑图设计描述转向以各种硬件描述语言为主的编程方式。用硬件描述语言描述设计，更接近系统行为描述，且便于综合，更适于传递和修改设计信息，还可以建立独立于工艺的设计文件，不便之处是不太直观，要求设计师具有硬件语言编程能力，但是编程能力需要长时间的培养。到了 20 世纪 90 年代， 一些 EDA 公司相继推出了一批图形化的设计输入工具。这些输入工具允许设计师用他们最方便并熟悉的设计方式（如框图、状态图、真值表和逻辑方程）建立设计文件，然后由EDA 工具自动生成综合所需的硬件描述语言文件。图形化的描述方式具有简单直观

33、、容易掌握的优点，是未来主要的发展趋势。（2）描述方式高效化和统一化C/C+语言是软件工程师在开发商业软件时的标准语言，也是使用最为广泛的高级语言。许多公司已经提出了不少方案，尝试在 C 语言的基础上设计下一代硬件描述语言。随着算法描述抽象层次的提高，使用C/C+语言设计系统的优势将更加明显，设计者可以快速而简洁地构建功能函数，通过标准库和函数调用技术，创建更庞大、更复杂和更高速的系统。但是，目前的C/C+语言描述方式与硬件描述语言之间还有一段距离，还有待于更多EDA 软件厂家和可编程逻辑器件公司的支持。随着EDA 技术的不断成熟，软件和硬件的概念将日益模糊，使用单一的高级语言直接设计整个系统

34、将是一个统一化的发展趋势。在整个电子系统设计过程中，仿真是花费时间最多的工作，也是占用EAD 工具时间最多的一个环节。可以将电子系统设计的仿真过程分为两个阶段：设计前期的系统级仿真和设计过程中的电路级仿真。系统级仿真主要验证系统的功能，如验证设计的有效性等；电路级仿真主要验证系统的性能，决定怎样实现设计，如测试设计的精度、处理和保证设计要求等。要提高仿真的效率，一方面是要建立合理的仿真算法；另一方面是要更好地解决系统级仿真中，系统模型的建模和电路级仿真中电路模型的建模技术。在未来的EDA 技术中，仿真工具将有较大的发展空间。（3）理想的逻辑综合、优化工具逻辑综合功能是将高层次系统行为设计自动翻

35、译成门级逻辑的电路描述，做到了实际与工艺的独立。优化则是对于上述综合生成的电路网表，根据逻辑方程功能等效的原则，用更小、更快的综合结果替代一些复杂的逻辑电路单元，根据指定目标库映射成新的网表。随着电子系统的集成规模越来越大，几乎不可能直接面向电路图做设计，要将设计者的精力从繁琐的逻辑图设计和分析中转移到设计前期算法开发上。逻辑综合、优化工具就是要把设计者的算法完整高效地生成电路网表。1.4.3 系统描述方式的发展趋势（1）描述方式简便化20 世纪 80 年代，电子设计开始采用新的综合工具，设计工作由逻辑图设计描述转向以各种硬件描述语言为主的编程方式。用硬件描述语言描述设计，更接近系统行为描述，

36、且便于综合，更适于传递和修改设计信息，还可以建立独立于工艺的设计文件，不便之处是不太直观，要求设计师具有硬件语言编程能力，但是编程能力需要长时间的培养。到了 20 世纪 90 年代， 一些 EDA 公司相继推出了一批图形化的设计输入工具。这些输入工具允许设计师用他们最方便并熟悉的设计方式（如框图、状态图、真值表和逻辑方程）建立设计文件，然后由EDA 工具自动生成综合所需的硬件描述语言文件。图形化的描述方式具有简单直观、容易掌握的优点，是未来主要的发展趋势。（2）描述方式高效化和统一化C/C+语言是软件工程师在开发商业软件时的标准语言，也是使用最为广泛的高级语言。许多公司已经提出了不少方案，尝试

37、在 C 语言的基础上设计下一代硬件描述语言。随着算法描述抽象层次的提高，使用C/C+语言设计系统的优势将更加明显，设计者可以快速而简洁地构建功能函数，通过标准库和函数调用技术，创建更庞大、更复杂和更高速的系统。但是，目前的C/C+语言描述方式与硬件描述语言之间还有一段距离，还有待于更多EDA 软件厂家和可编程逻辑器件公司的支持。随着EDA 技术的不断成熟，软件和硬件的概念将日益模糊，使用单一的高级语言直接设计整个系统将是一个统一化的发展趋势。一自动化软件的发展历史及定义自 20 世纪 80 年代初期诞生至今，自动化软件 （组态软件） 已有 20 年的发展历史。 应该说组态软件作为一种应用软件，

38、是随着 PC 机的兴起而不断发展的。80 年代的组态软件，像 Onspec 、Paragon 500、早期的 FIX 等都运行在DOS 环境下，图形界面的功能不是很强，软件中包含着大量的控制算法，这是因为DOS 具有很好的实时性。90 年代，随着微软的 Windows 3.0 风靡全球， 以 Wonderware 公司的 Intouch 为代表的人机界面软件开创了Windows 下运行工控软件的先河，由于Windows 3.0 不具备实时性，所以当时，80 年代已成名的自动化软件公司在对于操作系统的支持上，或精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载

39、名师归纳 - - - - - - - - - -第 6 页，共 9 页 - - - - - - - - - - 学习好资料欢迎下载按兵不动，或将组态软件从DOS 向 OS/2 移植，人们这样做的原因，是大家都认为工控软件必须具有很强的实时性和控制能力，必须运行在一个具备实时性的操作系统下，像DOS、OS/2、Win NT （1993 年才推出）等。历史证明，在当时的硬件条件下，上位机做人机界面切中了用户的需求，Wonderware 因而在不长的时间内成为全球最大的独立自动化软件厂商，而在80 年代靠 DOS 版组态软件起家，后来向OS/2 移植的公司后来基本上都没落了。那么，本文中提到的自动化

40、软件指什么？到底什么是自动化软件？它应该具备哪些功能和特征呢？首先，自动化软件主要包括人机界面软件（HMI ） ，像 Intouch、iFix、组态王等；基于PC 的控制软件，统称软PLC或软逻辑，像亚控的KingAct 以及即将推出的组态王嵌入版、西门子的WinAC 等；还包括生产执行管理软件，许多专家也将这一类软件归为MES （Manufacturing Execution System ） ，像 Intellution 公司的 iBatch、Wonderware 公司的 InTrack 等，另外，与通用办公自动化软件相比，自动化软件还应包括相应的服务。其次，自动化软件主要具备如下功能及特

41、征：工业过程动态可视化；数据采集和管理；过程监控报警；报表功能；为其他企业级程序提供数据；简单的回路调节；批次处理；SPC 过程质量控制；符合IEC1131-3 标准。二自动化软件全球及国内市场发展状况在全球范围内，自动化软件市场已比较成熟，年增长速度大概在9% 左右，图 1 是 ARC 对全球自动化软件市场增长幅度的预测。目前，全球知名的自动化软件厂商不足20 家，但头6 家占据了整个市场75%的份额，图2 是 ARC 对全球自动化软件厂商所占市场份额的评估。亚洲由于中国和印度是发展中的大国，自动化软件的应用潜力比较大，所以整个亚洲年增长速度大概在15% 左右，当然其基数也比较低。图3 是

42、ARC 对于亚洲自动化软件市场增长率的预测。国内市场可细分为高端和中低端。高端市场基本上由国外品牌的软件占有，像一些国家级的大项目、大型企业的主生产线控制等，高端市场的特点是装机量小，但单机销售额大，目前国外品牌的软件年装机量没有一家能超过1000 套。中低端市场基本由国产软件占有，亚控的组态王独占鳌头，占据了60% 以上的份额，年装机量5000 套左右，但单机销售额只有国外品牌的1/101/2。 国内有近10 家自动化软件公司，与国外软件相比，国内自动化软件最大的差距并不是在技术和品牌上，而是在企业的经营策略上，比如国内不少自动化软件厂商不懂差异化经营，主要竞争手段就是低价和免费服务；许多厂

43、商还抱着“只要有市场占有率，利润自然来”的产品时代的观念，不惜代价扩大市场占有率，这使得国内虽然厂家众多，但大多处于亏损或维持状态，不能健康发展，也不能够保证给用户带来长期的利益。三自动化软件的发展趋势在自动化软件赖以普及发展的诸多因素中，有技术层面的，也有商业层面的，但制造业的需求是决定性的。制造业的发展，带来了对自动化软件需求的提升；也决定了自动化软件将由过去单纯的组态监控功能，向着更高和更广的层面发展。需求决定产品，只有满足需求的产品才有生存的空间，这是不变的规律。自动化软件也是如此。未来，自动化软件的发展将主要表现为如下一些特征：（1）开放性技术自动化软件正逐渐成为协作生产制造过程中不

44、同阶段的核心系统，无论是用户还是硬件供应商都将自动化软件作为全厂范围内信息收集和集成的工具，这就要求自动化软件大量采用“标准化技术”，如OPC、 DDE 、ActiveX控件、COM/DCOM等，这样使得自动化软件演变成软件平台，在软件功能不能满足用户特殊需要时，用户可以根据自己的需要进行二次开发。比如组态王6.0 中提供了4 个开发工具包，就是使用户可以进行二次开发。自动化软件采用标准化技术还便于将局部的功能进行互连。在全厂范围内，不同厂家的自动化软件也可以实现互连。（2）构造全厂信息平台ERP 是国内炙手可热的话题，但目前的ERP 主要应用在商业企业的财务、销售、物流等方面。在国内外的企业

45、生产中，还没有多少企业能够将生产信息和ERP 系统整合到一起，使生产效率和市场效益最大化，也就是说在工业现场和ERP 之间存在着鸿沟，如何使实时历史数据能够进入企业信息管理系统，是现代信息工厂迫在眉睫的需求。随着大型数据库技术的日益成熟，全球主要的自动化厂商已发展了相关平台，使自动化软件向着生产制造和管理的信息系统的方向发展。自动化软件已经成为构造全厂信息平台的承上启下的重要组成部分。在未来企业的信息化进程中，自动化软件将成为中间件，因为自动化软件厂商在既了解企业工艺、控制、生产制造需求，又能完成现场历史数据的记录、存储及为 ERP 提供生产实时数据方面有着得天独厚的优势。将于20XX 年推出

46、的组态王7.0 分标准版和企业版，企业版是一个以大型工业实时数据库为基础，具有丰富MES 功能的软件包。（3）瘦客户技术20XX 年是许多网站的“冬天”,网站的倒闭并不意味着网络技术本身存在问题，恰恰相反，网络技术尤其是瘦客户技术却给自动化软件带来了“春天”，因为自动化软件正在并且已经从单机向客户服务器方向发展，使得通过Internet/Intranet观察和控制生产过程的需求成为可能并且急剧增长。瘦客户技术使得用户可以在企业的任何地方只要通过一个简单的浏览器，敲入用户名和密码就可以方便的获取信息，而且，在企业IT 人才和资源比较缺乏的情况下，使用瘦客户技术可以使系统安装和维护费用大幅度降低，

47、因为只需要对服务器端进行维护升级。20XX年，在贵州铝精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 7 页，共 9 页 - - - - - - - - - - 学习好资料欢迎下载厂的热电厂，北京长峰公司利用组态王的Internet 版将上千个数据点汇总到一起，并且通过Intranet 向外发布，允许100 个用户同时浏览查看，取得了良好的效果。（4）无线的人机界面解决方案数字终端已具备越来越强的功能和智能化，像现在可以看到的预装了Win CE 的 PDA，具备非常好的图形能力。蓝牙技术发展迅速，据专家预

48、测，其未来的传输距离可达100m，另外，以 XML为基础的WML语言标准已经建立。这些技术的发展为无线的人机界面解决方案提供了先决条件。和其他技术相比，无线的人机界面能够以更低的费用，更快的连接、更容易地获取重要的生产信息，像紧急报警、重要事件、生产过程中的重要参数等等。典型的无线WEB 产品由手持式PC 和预装的 HMI客户端软件组成。目前在手持式PC 上， WIN CE的市场占有率上升很快，相比之下，原来的 Palm 操作系统市场逐渐萎缩。（5）软硬件整体解决方案家乐福是大家都很熟悉的一家法国公司，1963 年，其第一家超级市场在巴黎郊区开张，30 年内，家乐富已发展成为一个年销售额290

49、 亿美元、市值约200 亿美元的国际连锁超市集团。在家乐福产生之前，法国拥有高度分散的小商店系统。每个城镇的街区有自己的肉店、糕饼店和各种各样的专卖店。他们对客户来说是一个十分低效的商业机制。客户需要花数小时跑很多店采购。家乐福之所以能迅速发展并成功，关键是他为客户提供了优异的效率，这就是现在一种比较成功的商业模式“one-stop-shopping ” ，既所谓的“一站式购买”，在工控行业则是软硬件整体解决方案。西门子、GE、RockWell 是传统的PLC 提供商，但短短几年时间，他们都在HMI市场获得巨大成功，像西门子的WinCC 更是超越众多老牌的产品成为世界第二。Wonderware

50、 在 1998 年被英国Invensys 并购， Intellution 在 1995 年被爱默生电气并购，这都是软硬件整体解决方案的最好例证。所以，自动化软件厂商与硬件厂商合作，为用户提供软硬件整体解决方案将是未来自动化软件发展的一大特征。（6）大规模定制全球自动化软件厂商大多基于微软的Windows 平台，技术也类似， 产品功能上难以形成巨大的差距，不可能产生垄断性的核心技术，即决定性的技术优势已经难以建立。所以，个性化方案和服务在竞争中日益重要。随着现代工业“小批量、多品种”特征的形成，今后的自动化软件将朝着针对特殊行业和生产过程的大规模定制方向发展。即用特殊定制的产品来代替标准化的产品