EDA电子设计论文

2022-04-18

摘要：EDA技术是电子设计中的重要发展趋势，在现代社会科学技术飞速发展的大环境下，EDA技术为电子设计领域内带来了新的理念，并有效的提高了电子设计工作的效率和质量。本文基于EDA技术在电子设计中的实际应用情况进行简要分析，仅供相关人员参考。下面是小编精心推荐的《EDA电子设计论文(精选3篇)》的文章，希望能够很好的帮助到大家，谢谢大家对小编的支持和鼓励。

EDA电子设计论文篇1：

EDA技术在现代电子设计中的应用研究

摘要：本文从电子设计技术概况入手，分别介绍了FPGA/CPLD的结构和工作原理、开发流程和优点，常用EDA开发工具，Verilog HDL语言的开发步骤，EDA技术在电子设计过程中的注意事项等内容。然后以交通灯控制器、机械手控制系统为例分析了FPGA在简单逻辑、控制和数字信号处理上的应用。

关键词：EDA；电子设计；FPGA

Research on the Application of EDA Technology in Modern Electronic Design

Sun Hailin

（Taizhou Advanced Electromechanical Occupation Technical School，Taizhou Jiangsu 225300）

EDA技术发源于20世纪90年代末期，时至今日，已然成为现代电子设计发展潮流所在。可编程逻辑器件可以轻松地通过软件编程实现对硬件结构的重构，对工作方式的优化，使硬件系统的设计变得更为简捷。同时也使传统数字系统的设计方法、过程、观念都得到了更新。随着可编程逻辑器件集成规模的增大，EDA技术应运而生。

1 EDA概况

EDA是电子设计自动化（Electronic Design Automation）的英文缩写，由CAD、CAM、CAT和CAE的概念综合演化而来，即以计算机工具为硬件，以EDA软件为开发环境，以描述语言HDL为开发语言，以FPGA/CPLD为开发载体，自动实现包括逻辑编译、分割、综合、优化、布局、仿真等功能在内的电子设计全过程。从发展历程来看，EDA技术大致经历了四个阶段：计算机辅助设计阶段，该时期EDA技术主要体现在通过计算机辅助实施IC版图编辑、印刷线路板布局和布线等工作；计算机辅助工程阶段，在该阶段，EDA技术新增了部分新型应用功能，在图形绘制、电路功能设计、电路结构设计、原理图输入、逻辑仿真、自动布局布线等方面有了长足的进步；电子系统设计自动化阶段，在该时期，电子设计实现了自动化，高级描述语言进入电子设计，系统识别仿真和电子设计结合更为精密；第四阶段是进入本世纪以来，现代EAD技术愈发成熟，计算机和EDA软件平台功能越发强大，使得用软件方式描述的电子系统，以及实现硬件系统的逻辑仿真、布局布线等功能成为现实。

可编程ASIC作为ASIC的一种，是由复杂可编程逻辑器件和现场可编程门阵列组成的。分别被称之为CPLD和FPGA。从内部结构上，CPLD主要包括输出逻辑宏单元、可编程的与或阵列、可编程互连矩阵单元及输入输出单元。FPGA则包含可编程的逻辑功能块、输入输出模块和互连网络[1]。与CPLD相比，FPGA布线更为灵活，可用逻辑门数量也较多。本文主要以Altera公司的MAX7000系列和Flex10K系列为例进行简要说明。从如图1所示的Flex10K器件结构不难看出，其主要结构由LE（逻辑单元）、LAB（逻辑阵列）、FastTrack（快速通道）、I/O（输入输出）单元、EAB（嵌入式阵列块）组成，而每个LAB则包含有8个LE[2]。

常见的EDA软件都是由IC公司提供的，其中Altera公司的MAX+plusⅡ和Quartus最为成熟。MAX+plusⅡ功能全面，使用方便，大众化程度高，非常适合在科研和教学场合使用，良好的人机交互界面，集成化的功能，模块化的组合工具，支持Verilog HDL、AHDL等多种语言格式，良好的开放性和数据交换性是其最为主要的优点。目前，在硬件描述语言中，Verilog HDL是硬件描述语言中使用最为广泛的一种，Verilog HDL可以提供条件循环程序结构，能用延迟表达式确切地控制过程的启动时间，也能描述顺序执行或并行执行的程序结构。此外，由于Verilog HDL语言类似于C语言的风格，有C语言编程基础的人可以轻松上手。

2 EDA技术在电子设计中应用的注意事项

2.1 注意事项

将EDA技术应用于电子设计需要特别注意以下几点。①要考虑电子电路延时的时长有着不确定性。自动编译电路中部分环节有一定的可能性成为赘余，故而反相器的数量和连接方式上不适合采用偶数个并联连接。②为保证引脚有良好的接地，也为了保证有源信号驱动，输入引脚不可处于悬空状态。③各组成器件电源始终有良好的接地，必要时，各器件间要进行滤波及去耦处理。④为方便拓展和修改需要，逻辑单元和引脚要留有余量备用。⑤要有适当的冷却处理防止器件过热[3]。

2.2 EDA技术应用举例

时至今日，EDA应用已经十分广泛，在交通、仪器仪表和工业自动化领域都有起着重要作用。在简单逻辑应用上，交通灯控制器是最为常见的应用。如设计如图2所示的十字路口交通灯控制器，已知X方向为主干道，此方向设置通行时间长于Y方向。两方向均设置有红、黄、绿和左拐等一个，分别用字母R、Y、G和L表示（R、Y、G、L分别为英文单词red、yellow、green和left首字母大写），在状态转换上数字1表示灯亮，数字0表示灯灭。为保证两个方向在同行问题上不互相干扰，每个方向四种灯应按照规定次序依次亮起，且不断循环往复。该顺序为：绿-黄灯-左拐-黄灯-红灯，且任一方向红灯亮的时长应与另一方向其余绿、黄、左拐、黄的时间等长。其硬件设计结构如图3所示。在具体功能上，本设计采用两个并行执行的模块对两向四盏灯进行控制，且共用一个时钟信号。亮灯时间采用可同步预置的减法计数器实现计数。在信号定义上，程序设置了同步时钟信号、使能信号，同时还为X向和Y向的左拐灯、绿灯、黄灯和红灯信号亮灭设置了4组控制信号，此外还有用以时间显示的信号。根据设计要求，分别在X方向和Y方向左拐灯、绿灯、黄灯和红灯设置了具体的亮灯长度时间，如X向红灯时间45s，绿灯时间40s，Y向红灯时间55s，绿灯时间30s。其余黄灯和左拐灯亮灯时间，X向和Y向相同，分为3s和20s。在引脚的锁定上，时钟信号CLK占用IN1引脚，使能信号占用I/O0引脚，其余双向控制灯亮信号和计时信号分别使用8个和16个引脚，其具体I/O端口名称此处不再详述。在使用MAX+plusⅡ软件编译交通灯控制器后，进行时序仿真，仿真无误，将其下载到实验板中进行验证。

3 结语

从上文不难看出，EDA技术在当代牢牢占据着核心地位，随着EDA技术的不断成熟，其必将在电子產业及电子设计领域中发挥更大的作用。

参考文献：

[1]徐志军，徐光辉.CPLD/FPGA的开发与应用[M].北京：电子工业出版社，2002.

[2]戴立江.基于EDA技术的FPGA应用研究[D]天津：天津工业大学，2004.

[3]纪永成.FPGA开发板设计与研究[D].长春：吉林大学，2011.

作者：孙海林

EDA电子设计论文篇2：

浅析电子设计中EDA技术的应用

摘要：EDA技术是电子设计中的重要发展趋势，在现代社会科学技术飞速发展的大环境下，EDA技术为电子设计领域内带来了新的理念，并有效的提高了电子设计工作的效率和质量。本文基于EDA技术在电子设计中的实际应用情况进行简要分析，仅供相关人员参考。

关键词：EDA技术；电子设计；应用

随着现代社会数字技术和信息技术的不断发展进度，我国数字化电子信息产品也得到一定发展，电子技术自动化逐渐成为电子设计的重要基础，在推进电子设计系统稳定持续发展方面也发挥着重要的作用。因此积极探讨EDA技术在电子设计领域内的实际应用情况，对于提高电子设计水平以及促进电子系统规模化发展方面，都具有重要的意义。

1 EDA技术概述

1.1 简介

电子设计自动化技术简称EDA技术，是电子技术及仿真模拟工作的基础技术，通过可编程逻辑器件在数字系统中的有效应用，切实提高了电子设计的灵活性和可控性，并且通过可编程逻辑器件的结构及工作方式的重构，有效的提高了电子设计硬件的效率。尤其是PLD应用的进度，促使其下载方式以及集成规模等都发生了一定程度的变化，有效的推动了现代电子技术的发展，EDA技术基于EDA工具软件平台，通过对硬件描述语言进行有效应用，以实现系统逻辑描述，从而完成设计文件。EDA技术也具有自动完成逻辑翻译、逻辑分割等功能，为保障电子线路系统功能的实现提供可靠的基础。

1.2 现状

就EDA技术的发展情况来看，半导体工艺技术的进步，推进了EDA技术的发展，当前IC设计产业在高度发展的同时也面临着产品上市周期缩短、成本降低等挑战，这就需要相关设计人员积极选用高效的EDA技术，全面衡量设计过程中硬件的物理特性对设计时序及功能的潜在影响，并积极选用合适的设计术语以及抽象形式等数据来进行描述设计，以保证电子设计的合理性和可靠性。EDA技术在电子设计中对测试深验证亚微米技术的物理效应能力以及抽象设计能力都有着严格的要求。

EDA技术的发展，与计算机技术、电子系统设计等都存在着密切的联系，总的来看，EDA技术的发展主要分为三个阶段，一是计算机辅助阶段，主要是在计算机的辅助下对电路原理图进行编辑和处理，转变传统的绘图工作方式，以规范的PCB布线布局方式来提高电子设计效果。二是计算机辅助工程设计阶段，通过逻辑模拟、故障仿真以及定时分析功能，对产品的相关性能及功能进行提前预知，从而促进电路设计中各项问题的有效解决。三是电子设计自动化阶段，通过对高级描述语言及综合技术的有效应用，完成设计前期的高层次设计，促进电力设计质量和效果的提升。

2 EDA技术要点

2.1 硬件描述语言

硬件描述语言主要是通过软件百年城来对电子系统中的电路结合以及逻辑功能等进行具体描述，为保证EDA技术在电子设计中的实际应用效果，应当对硬件描述语言进行合理运用，确保其最大程度上满足的大规模的电子系统。IE EE是一种全方位的硬件描述语言，以VHDL为硬件描述语言的各种功能，包含多个设计层次，促进系统行为级、逻辑焖鸡等设计的实现，在实际应用中可以通过数据流、结构及行为等三种方式实现对整个项目的混合描述。VHDL硬件描述语言在实际应用中具有良好的移植性，便于工艺之间相互转换，促进系统功能得以实现。

2.2 ASIC技术

就EDA技术得总体情况来看，将ASIC芯片合理应用到集成电路设计中，能够有效的解决电子系统集成电路中存在的可靠性差、体积大等主要问题，促进电子设计的总体效果的提升。在现代社会科学技术不断发展的大环境下，电子产品市场的门槛不断提高，ASIC芯片也日趋复杂，主要分为全定制或半定制ASIC及可编程。为保证EDA技术在电子设计中的实际应用效果，应当尽可能保持所涉及的ASIC芯片获得最优性能，以最大程度上降低技术耗能、促进EDA技术的利用率得以有效提升。

3 EDA技术电子设计流程及应用

3.1 EDA技术电子设计流程

EDA技术是系统级的设计方法，是一种层次相对较高的电子设计方式，EDA技术以概念为驱动从而使电子设计工作者在设计时无需利用门级原理图，电子设计工作者在确定设计目标之后就可以用EDA技术来表述电路，这样不仅可以减少电路细节的约束及限制，同时也可以使设计者的设计更具创造性。EDA系统在电子设计人员将概念构思及高层次的描述输入计算机之后在系统规则下完成对电子产品的设计。

EDA技术的电子设计工作流程大致包括系统划分、代码级功能仿真、VHDL代码或图形的输入、送配前时序仿真及ASIC实现部分。首先，电子设计借助文本或者图形编辑器呈现出设计描述，也就是实现设计表述。其次，电子设计借助编译器对设计进行错排编译，即输入HDL程序。然后，设计人员需要沟通软件和硬件设计，以便实施功能仿真，即综合。最后，在确认仿真设计无误时，通过FPGA或CPLD完成逻辑映射操作，即编程下载，系统级设计完成。

3.2 EDA技术的应用

EDA技术在电子工程设计中扮演着非常重要的角色，首先，电子自动化技术可以验证电路设计方案的正确性，在进行电子设计时，待设计方案确定之后，会利用结构模拟或者系统仿真等方式来验证设计方案的正确性，在验证过程中系统中的各个环节的传递函数确定之后设计方案便可以实现。这种系统仿真技术推广到非电子专业的系统设计也会得到充分的发展。EDA技术在系统进行仿真之后的电路结构进行模拟分析，从而使得电路设计方案的可行性及正确性得到充分的保障。其次，电子自动化字数也可以对电路特性进行优化设计。电路的稳定性能受到元器件容差及工作环境温度等的影响。在传统设计过程中难以对电路的整体进行优化设计，也无法全面的分析电路稳定性的影响因素。EDA技术中的温度分析及统计分析等功能的应用则可以全面的分析电路特性影响因素，从而对电路特性进行整体的优化设计。最后，电子自动化技术也可以实现电路特性的全功能模拟测试。

3.3 以EDA技术为基础电子设计的注意事项

在利用EDA技术进行电子设计时，首先应充分的考虑电子电路延时的不确定性，以及在系统进行自动编译时会被冗余的电路简化，因此，在应用EDA技术时，应注意采用的反向器个数避为偶数，同时以并联的方式将反向器连接成延时电路。其次，在设计过程中输入的弓}脚不能处于置空状态，要保证有信号源来驱动引脚，及保持部分不用的弓}脚保持接地，同时，器件的电源应始终与地线引脚保持相连，彼此之问可以进行滤波及去祸。最后，在设计中药避免器件过于发热。

结束语

当前社会发展形势下，EDA技术逐渐成为电子设计过程中的核心技术，并发展为电子产品研制的源动力，通过EDA技术的有效应用，一定程度上提高了电子设计的整体水平，推进电子系统向集成化与规模化方向发展，为高性能电子产品的开发奠定了坚实的基础。

参考文献

[1]朱金明，黄理瑞.浅析电子设计中EDA技术的应用[J].数字技术与应用，2014（7）.

[2]魏娜，王慧莹.EDA技术在电子设计中的应用[J].黑龙江科学，2014（3）.

[3]周莹.探讨EDA技术在电子设计中的应用[J].电子技术与软件工程，2013（19）.

作者：曾庆福

EDA电子设计论文篇3：

浅析电子设计中EDA技术的应用

【摘要】伴随着信息化社会的高速发展，EDA技术逐步发展起来，并越来越广泛地被应用到电子设计的各个领域中去，与传统的电子方法相比较，电子设计自动化具有更加强大优势与特点。

【关键词】电子设计;EDA技术;技术应用

引言

电子技术在信息化时代得到了高速发展，各类电子产品成为了人们生活中不可或缺的一部分，随着电子产品附带的功能逐渐增多以及性能方面的拓展，人们对电子技术提出了更高的要求。集成电路制造技术和电子设计是推动电子产品发展的主要动力，其中电子设计更是以前沿尖端的EDA技术为核心，在电子技术不断取得突破的今天，CPLD、FPGA可编程逻辑器件也越来越多的应用于电子设计，为电子设计带来了广阔发展空间和适应各项需求的灵活性。

1.EDA技术的特点与应用

（1）FPGA/CPLD的编程方式较易实现无线编程、红外编程、超声编程，或通过电话线远程在线编程，并且具有良好的加密功能。

（2）不存在MCU所特有的复位不可靠和PC跑飞等固有缺陷，还可将整个系统下载于同一芯片中，缩小了体积，易于管理与屏蔽，从而具有高可靠性。

（3）对于复杂多变的通信协议来说，利用VHDL进行FPGA编程高效、灵活，并且能够快速适应标准的升级，实际上FPGA的大容量、高速、高性能的发展趋势正是为了迎合通信领域应用的需要。

（4）器件的功能块可以同时工作，能够实现指令级、比特级、流水线级甚至是任务级的并行执行，加快了运算速度，由FPGA实现的运算系统可以达到现有通用处理器的数百甚至上千倍。将EDA技术应用于电子系统设计，能减小设备体积，降低功耗，提高电路的可靠性，减少上市时间，将设计风险降至最小，是数字系统设计的发展方向。在数字信号处理领域，传统的设计方法有2种：

a.采用DSP处理器，如TMS320系列微处理器;b.采用固定功能的DSP器件或ASIC器件。随着DSP系统复杂程度和功能要求的提高，这些DSP解决方案暴露出缺陷：DSP处理器方案成本低，但软件处理数据不可能有很强的实时性能，限制了在高速和实时系统中的应用;固定功能的DSP器件或ASIC器件可以提供很好的实时性能，但灵活性太差。相对DSP处理器，FPGA可以由设计者根据算法的内在并行结构设计合适的处理阵列，避免前者串行执行指令的低效;相对ASIC，FPGA可避免初期巨大的开发投资，并且拥有如微处理器的通用性和灵活性。加之FPGA内部大都提供了RAM、双口RAM和FIFO-RAM等存储体结构，所以FPGA可以完全取代通用DSP芯片或作为通用DSP芯片的协处理器进行工作。如果将通用DSP和FPGA融合在一起，把需要多个时钟周期的运算交给FPGA完成，DSP芯片主要完成单时钟的运算并控制FPGA的“可再配置计算”功能，可更好地把二者的优势发挥出来。

2.电子设计中EDA技术应用需注意的问题

在电子设计中应用EDA技术需要注意以下几点：

①在电子电路设计的时候，延时时间具有不确定性的特征，以及自动编译的部分电路可能会成为赘余，所以电子设计中采用EDA时，反向器的个数不易为偶数并联连接;②输入引脚要保持接地，不能处于悬空的状态，驱动的时候要保证是有源信号;③各个器件的电源要保持接地状态，需要的时候要对各个连接进行滤波和解耦处理;④设计的过程中，逻辑单元和引脚都要留出多余的部分，便于后期的扩展设计或者是设计修改;⑤需要采取一定的冷却处理，避免各个器件使用的时候过热。

3.EDA技术设计流程解析

3.1 源程序的编辑、编译及行为仿真

一项工程的设计首先需利用EDA工具的文本编辑器或图形编辑器将它用文本方式（VHDL程序方式）或图形方式（流程图方式和状态图方式）表示出来。这两种表达方式必须首先通过EDA工具进行排错编译，变成VHDL文件格式，为进一步的逻辑综合作准备。在逻辑综合以前可以先对VHDL所描述的内容进行行为仿真，即将VHDL设计源程序直接送到VHDL仿真器中仿真。

3.2 目标器件

逻辑透配就是将由综合器产生的网表文件针对某一具体的目标器件进行逻辑映射操作，其中包括底层器件配置、逻辑分割、逻辑优化、布线与操作等，配置于指定的目标器件中，产生最终的下载文件。随后，可进行时序仿真。时序仿真是将布线器/适配器所产生的VHDL网表文件送到VHDL仿真器中所进行的仿真。该仿真已将器件特性考虑进去了，因此可以得到精确的时序仿真结果。如果编译、综合、布线/适配和行为仿真、功能仿真、时序仿真等过程都没有发现问题，即满足原设计的要求，就可以将由CPLD/FPGA布线/适配器产生的配置/下载文件通过编程器或下载电缆载入目标芯片CPLD或FPGA中。

3.3 硬件仿真与测试

在电子设计当中，经常会通过FPGA来完成对电子系统设计的功能检测，检测完成之后通过VHDL进行设计，最后呈现结果。这是硬件的仿真过程。而硬件的测试过程是指针对于CPLD以及FPGA直接应用到设计的过程当中，将文件下载之后，对电子设计过程进行功能检测。在对EDA技术进行的功能及时序仿真阶段，如果在仿真过程中没有发现任何问题，就可以将生成的文件下载到目标芯片当中。在这个过程中，应当注意以下几个重要事项：

①不可以采取反相器串联法来构成“延时电路”。

②在输入引脚时不可以悬空，必须通过有源信号进行驱动，将不使用的引脚进行接地。

③器件電源和接地的地线引脚应当要可靠连接。

④为了方便EDA技术应用的扩展和设计，在对要使用的器件进行选择时，要使得逻辑单元以及引脚要有一定的数量余量。

⑤要注意把握好环境的变化，防止对器件造成过热引起故障。

4.8255A芯片设计中EDA技术的应用分析

4.1 8255A端口及构造体说明

该设计模块中PPI端口一共定义了40个引脚，定义与8255A是相同的。端口的构造体许多都是输入输出的双向引脚，其端口是相互对应的。在芯片端口的构造体内部，都是通过bus-in和bus-out总线来实现。

4.2 构造体进程说明

PPI的构造体包括5个进程，主要是读进程、写进程以及形成pa、pb、pc三态输出进程。其中pa、pb和pc进程比较简单，不需要做详细说明，在这里主要分析读、写两个进程。

（1）读进程工作就是指在片选信号和读信号都有效时，从各个端口对外部设备提供的信息数据进行读入。此外读进程对数据线总线的信息数据进行描述并且通过三态缓冲器进行实现。

（2）写进程工作就是在片选信号和写信号有效时，将总线上的数据信息写入到bus-out总线上，与此同时，将总线上的最高数据位进行寄存器保存，便于以后对使用方式的判别。因为在写进程中，VHDL语言编程方法与读进程中的十分相似，再加上源程序比较长，所以本文没有给出详细的源程序。