计算机辅助电路设计范文

导语：如何才能写好一篇计算机辅助电路设计，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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【关键词】计算机 电路设计 辅助 方法

之前在进行电路设计的时候，主要就是靠人工将一些电子元件通过导线然后连接起来，对于一些比较简单的电路，这样的方法还是可行的，但是现在的电路设计越来越复杂，在进行人工连接电路的时候就显得无从下手。所以人们才开始采用印制电路板的方式来进行电路的连接，传统的手工方式制作的话，工作量是比较的大，而且制作的周期也比较的长，往往很小的电路板也需要很长的时间才能够经过很多人制作出来，而且在后期如果要进行修改的话也比较的麻烦。随着计算机技术的应用，就能够很好的去解决这些问题。在通过计算机进行辅助电路设计的时候，往往之前需要很多人才能完成的工作，现在也只需要一个人就可以完成，而且在进行电路设计的时候，时间的周期也缩短了很多。

一、计算机辅助电路设计的一些优点

在采用计算机辅助电路设计的时候，主要就是利用了计算机模拟代替了之前的通过搭接来对电路进行试验的方法，这样的话在电路的设计阶段，就可以减少很多去验证电路的工作量，使得在进行电路设计的过程当中，进程会比之间快了很多。现在很多的专业软件上面都有很多的参数数据库和图形数据库，在设计当中需要用到的电子元件基本上这些数据库当中都能够提供，如果有些电子元件在数据库当中没有的话，那么也可以在设计之间先设计好这样一个电子元件的模型放入到相应的数据库当中，在设计当中如果需要的话那么也就可以很方便的直接拿出来用。同时在进行印刷电路板设计的时候，也可以采用相应的印刷电路板设计的专业软件，而这些专业的软件是可以进行自动布线布局以及后期处理的作用。而在进行图纸的绘制时，也可以采用相应的软件来进行制版。这样的话对于电路设计的周期就可以缩短很多，而且成本的费用也可以节约不少。

二、计算机辅助电路设计的具体方法

（一）设计电路图。在设计一个电路，要想使得它能够去完成一定的作用和功能，就应该先要设计好一个比较完整是电路原理图。在使用计算机复制电路设计的时候，采用计算机技术来设计电路的原理图是非常方便的，而且在设计的过程当中对于一些不合理需要修改的地方进行修改的时候也非常的方便，同时在设计好了电路的原理图之后，在通过相关的专业软件进行自动的布线布局，对于最后制作成线路板的版图也非常的方便。首先就是要在计算机当中打开进行原理图设计的专业软件，在打开了专业的设计软件之后就应该要新建一个文件，然后还要加载一些原理图设计的数据库。如果在这些电子元件库当中没有设计所需要的电子元件，那么就需要使用电子元件的生产软件，制作出相应的电子元件，然后就可以按照之前的电路设计的构思，调用数据库当中的电子元件来进行电路原理图的设计。在设计的当中，对于那些有电气性能连接的电子元件，就应该要用线把这些电子元件的管脚连上，而对于设计当中的总线电路，则可以才有一个总线来进行连接，这样的话就减少在设计当中连接的线条比较多的麻烦。但是如果需要在总线的两端分出很多的线条，那么就需要对这些线条进行相应的标注。而有些的线路上如果是有节点的话，那么就必须要把这些节点连接起来，不然的话计算机系统就会认为这些线路是没有连接在一起的。

在原理图的设计完成了之后，就应该要建立相应的网络表。在原理图和印制线路版图的之间，是需要靠网络表来进行连接的，要想将原理图最终变成相应的线路板版图就需要通过网络表来完成。首先要打开印制线路版图的相关软件，然后加载成功相应的数据库。在禁止布线层当中画好相应的印制线路版图的基本外形，然后就对自动布线的设置进行相应的调整，使得印制线路版图能够很好的达到设计的相关要求。在通过相应的网络表，通过自动布局的命令来摆好那些相应的组件，还应该要通过自动布线的命令来进行布线，这个过程是需要一定的时间才能够完成的。在完成了上述过程之后，在通过人工来对电路图当中一些不合理的地方进行调整，是电路图的设计能够合理。在全部完成电路设计之后，就可以生产电路板。

（二）设计电路板的版图。现在很多电路板厂在生产电路板的时候，基本上都是根据用户自己设计的印制线路版图来进行生产的。如果是那些已经成型了的电路板，还想要多生产一块或者是很多块的话，就可以直接利用计算机来进行辅助的设计，在生成了印制线路版图之后在进行电路板的生产。针对一些线路比较简单的电路，可以采用刻度尺度量的方法来将印制线路版图输入到计算机当中，首先要在线路当中的某一角设置一个原点，然后其他的点则是可以用这点来进行参照，然后来用刻度尺进行度量。针对一些线路比较复杂，电子元件比较多的电路，如果还是采用刻度尺来进行度量输入的话，那么就需要很多的时间，而且精确度也不是很高。这种情况下，就可以采用扫描仪将印制线路版图输入到计算机当中。通过这种方法，就可以省去很多的麻烦，而且还可以减少一些差错，所以采用扫描仪将印制线路版图输入到计算机当中，在提高电路质量的同时还可以提高工作的效率。

三、结束语

在社会的科学技术不断发展的时候，计算机辅助电路设计的方法也在不断的发展和更新，所以电路的设计者也应该要不断的学习新的技术和知识，使自己可以得到相应的提高，才能够更好的满足科学技术的发展需要。

参考文献：

[1]叶勇盛.计算机辅助电路设计教学方法研究与实践[J].职业教育研究，2010，03：90-91.

[2]侯云涛.APFC电路的计算辅助设计与仿真研究[D].西北大学，2003.

[3]张尚韬.计算机辅助电路分析程序设计（CAA）[J].福建信息技术教育，2008，01：25-28.

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关键词：电子电路设计教学；软件实际应用

随着计算机技术的发展进步，计算机软件的开发应用发展空间也越来越广阔。计算机软件对于电子线路设计而言，其重要性不言而喻，可提供给电路设计更合理的参数方案，无论是教学应用中亦或社会应用中，均占有极高的比重和地位。目前，已有诸多设计者在设计和研究电路的过程中，利用电脑仿真技术来分析调试电路设计，充分证实计算机软件是实现电子电路设计的关键工具。

一、电子电路设计教学和计算机软件的发展现状

在计算机技术迅猛发展的当前，几乎任何行业的发展都离不开计算机软件的开发利用，特别是电子电路设计领域，应用各类计算机软件进行电路设计既快捷便利，又能有效验证电子线路的功能及连接。而随着计算机软件的普及应用，其类型功能等越来越完善，也得到了广泛的认可。在实际的电路设计中，无论设计亦或搭建线路，都需要电路图绘制、结构调动、电路及元件设计等电子领域共同参与，这就表明需要用到的计算机类型也不尽相同，也是促进计算机软件完善发展的内在动力。

目前，我国大多数高校开设的电子电路设计课程主要以“理论+实践”为主，这种课程模式提供给学生学习电路设计更广阔的发展空间。而使用计算机软件辅助教学，让学生掌握软件使用方法，可利于学生通过软件工具设计电子电阻，搭建和调试其线路。在电路设计教学中应用辅助软件，最具有代表性的实例即模拟电子技术实验教学，其不但能使学生获得基础性知识，通过课堂的实践练习更加深入认知电路设计和仿真软件应用，也可在课程后期实践中，更进一步融合电子电路知识与软件知识。从这个角度来看，进行电子电路教学，对电路设计结合计算机软件意义非凡，也是我国电子电路技术发展的基础前提。

二、电子电路设计教学中辅助软件的应用

（一）Portues软件的应用

目前，在电子电路设计的教学中，Portues软件的应用较为普遍，此软件具有强大的辅助设计功能，作为仿真教学软件之一，在科技水平大幅度提高的今天，逐渐受到电子电路专业师生的青睐。Portues软件的应用需通过在界定页面演示后，根据仿真实验结果所得结论制定或优化相关解决方案。这种仿真模式能提高软件利用效率，得出一系列仿真波形和图像，实现更深入的修改。通常来说，在传统的设计过程中，设计者需要将初始的原理图做成实际测试版进行调试，发现问题后，需要进行电路板的修改和完善。使用该软件则可避免这一环节，只要通过该软件就能分析原始电子电路设计，并自动生成其研究结果。从这个角度来说，该软件具有操作便利、功能全面的优势，并及时调整电子电路设计过程中产生的数据，在学生实训实验的过程中，也有利于解决电子电路设计教学中的问题。同时，该软件的检测手段更科学，可完全取代传统落后检测模式，且能够大大降低实验成本，对提高教学效率减少设计时间作用巨大。

（二）CAD软件的应用

CAD软件在电子电路设计教学中的应用，与其他软件相比具有研究不同图像的特点，在教学中应用相对广泛。而在电子电路教学不断发展的今天，该软件不但有利于电路制图，也有益于核算相关数据和绘制几何图形。教师在利用该软件进行电子电路设计教学时，可根据电子电路设计类型的不同，展示不同设计的方案及措施。而且，学生利用该软件进行实践，可了解到电子电路设计中的各种问题，并更便捷快速地解决面临的问题，使学生在实践中不断累积经验，提高自身动手能力及解决问题的能力，进而避免这些问题对教学的干扰。另外，CAD软件本身拥有元件整理库，故能在教学中设置电子电路设计的相关元件，还能直接及时地给出解决电路设计中所存问题的方案。在教学中利用该软件辅助，可有效减少制作原理图像的时间，使学生深刻记忆制作设计的图像。但需要注意一点，即教师要详细说明模拟元件与真实元件的区别，以免学生在实践操作中受到不安全因素的威胁。

（三）EWB软件的应用

EWB软件是技术型仿真软件，其中涉及大量高科技元件与电路模型。从仿真软件角度来说，EWB软件的使用功能十分强大，能够进行整体的电子电路分析，并可提出相关问题。该软件与其他软件相比，更具适用性，可以实现不同的电子电路设计。因此，当教师利用该软件辅助教学时，应注重强调其不同所在，既要让学生充分利用软件主要功能，也要了解相关拓展功能。例如，系统的扫描分析电子电路形式时，该软件在仿真各种函数的同时，也可模拟电路生成。另外，在学生利用软件中涉及的高科技元件和功能完善原始电子电路设计的过程中，教师应详细地向学生介绍并解释相关软件的生成，以确保学生能够全面掌握软件使用方法，进而开展高效的学习。在电子电路设计中只有不断了解EWB软件，将其全面融入其中才能展现其精准程度与时效性。

三、结束语

通过上文分析可知，辅助软件应用于电子电路设计教学中，无疑是对电路设计和功能检测教学方法的最佳补充。教师在备课期间，应对各种辅助软件运用特点进行合理比较，以便择取更具备教学价值的软件进行教学，实现对电路参数的全面讲解，培养学生独到电力工程设计见地，进而为其将来就业发展奠定良好基础。

参考文献：

[1]李叶明.浅析Multisim仿真软件在电子电路实验教学中的运用[J].都市家教（上半月），2015，（4）：268-268.

[2]顾玲芙.各类软件在电子电路设计教学中的运用[J].电子制作，2013，（20）：132-132.

[3]顾学俊.分析各类软件在电子电路设计教学中的应用[J].电子测试，2015，（7）：130-131，122.

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关键词： 微电子学专业微电子技术课程教学改革

在当今的信息时代，微电子学的应用已经深入国民经济的各个领域。微电子技术的发展需要大量的多种多样的人才，既需要设计和制造的人才，又需要科研和教学的人才，也需要管理和市场开发等方面的人才。因此，微电子学专业与其他专业一样要培养高素质的专门人才，在业务素质方面，要培养出既具有扎实的理论基础又具有很强的技术意识和技术能力的人才，培养出具有微电子背景的理工科复合型专业人才，以适应现代化建设和社会发展的需求。

一、课程现状

由于受传统办学模式的影响很深，学生的学习能力、适应环境的能力还不强。

1.课程设置和教学内容在一定程度上脱离实际需要。许多课程的内容和实施计划与其他本科专业有相当的雷同，这对基础相对薄弱的学校学生来说可谓是难上加难，导致掌握的基础知识不坚实。

2.工程教育的非工程化现象严重，学生能力的培养与当前电子技术实际需要的技能结合不紧密；教学内容重复，层次不分明，衔接不科学，注重每门课程理论体系的完整性，但轻视课程之间的横向联系。

3.重视教材的编写，轻视专业建设和课程的开发。

4.授课方式单一，重视教师的主导作用，轻视学生学习的主动性、自主性，实施“以讲为主”的教学方法仍然偏重，不利于学生能力的培养。

5.实践性教学环节薄弱，许多学校对许多课程的教学实施手段与要求相距甚远。

二、教学内容的改革

1.微电子学专业的学生必须掌握电子线路的基本概念理论和方法，必须系统地学习电路分析基础、模拟电子技术基础和数字电子技术基础等电子线路的基础知识。但是这些基础课程与微电子专业课程的内容有许多重复之处，比如：《电子线路》教材中的内容与微电子学专业的《集成电路设计原理》等课程中的内容有许多重复。为了避免重复，需要有合理的开课时间安排，如《电子线路》课程应安排在《集成电路设计原理》之前，这样有利于合并课程中相互重叠的部分，既节约课时，又保证学生的系统学习。随着大规模集成电路和电子计算机的迅速发展，电子电路分析与设计方法发生了重大的变革，以电子计算机辅助分析与设计为基础的电子设计自动化技术已广泛应用于电子电路、集成电路与系统的设计之中，它改变了以定量估算和电路实验为基础的传统设计方法，成为现代电子系统设计中的关键技术之一，是必不可少的工具与手段。因此，微电子技术专业课程内容应该增加计算机辅助分析与设计，可以与集成电路课程紧密结合起来，以适应教学改革的需要。

2.加强计算机的训练与应用，EDA设计技术是微电子技术的重要技术之一，集成电路的整个设计过程都普遍使用计算机辅助或电子自动化设计技术的工具，以计算机为基础，因此培养的学生必须具有很强的计算机应用和电路开发能力。学生在本科四年学习过程中要结合不同时期的学习内容，不断地进行计算机训练。不仅在硬件方面，而且在软件方面，都要进行严格的训练。在学习《计算机基础》、《B语言》、《微机原理及应用》、《算法与数据结构》等计算机基础课程期间，要结合上机训练和编写基本的程序，使学生熟悉计算机的基本原理和基本软件的使用。同时，要不断地更新和补充教学内容，把最新的技术内容引入教学中，对学生进行培养训练。

三、教学方法的改革

工程性、系统性和适用性强是该课程的显著特点。大部分学生在学完这门课程后，只是了解了一些专业术语，掌握了一些基本原理及方法，但理论知识运用不够灵活，稍微复杂的电路图就看不懂了，也不会分析和调试电路，更谈不上设计和制作电路。长期以来，学生对这门课程的学习普遍感到比较吃力，甚至一些学生由于在学习该课程时产生了畏惧感，在以后的学习中凡是遇到跟模拟电路有关联的课程都不自觉地带有畏难情绪，从而影响了后续相关专业课程的学习，许多老师反映难教，教学效果比较差。所以必须对传统的教学手段进行改进。

1.授课。学生注意力的高低，是评判教学成功与否的一个重要指标。微电子技术课程知识点多、内容抽象，学习过程中困难大。传统的教学手段以板书和理论分析讲授为主。这样的教学过程，学生在学习时听起来、看起来枯燥乏味，注意力常常不集中，对于该课程中很多抽象的概念难以理解，讲课效率低下。而多媒体课件融图、文、声为一体，动静结合，把看、听、说、写、想结合在一起，图文并茂、视听结合，富有吸引力，能引起学生的无意注意，使学生的注意力稳定集中，可以更好地增强听课效果。教师交替使用几种授课方法可有效引导学生将注意力集中到教学中来，从而保证教学质量。

2.开展课堂讨论。把时间留给学生，充分调动学生的学习自主性在教学过程中，专门抽出时间留作课堂讨论，以学生独立自主学习为前提，以课外文献阅读为讨论内容，通过科研专题讨论的形式，为学生提供充分自由的表达、质疑、探究、讨论问题的机会，将自己所学知识应用于解决实际问题。这样可调动学生的积极性，促使他们自己去获取知识以及发现问题、提出问题、分析问题、解决问题，从而开发学生的智力，培养自学能力及创新能力。

3.实验和仿真。在集成电路设计及CAD技术教学内容中加入实践环节，在讲授理论知识的基础上增加VHDL模拟、电路模拟、器件模拟、工艺模拟的实验教学内容，充分利用学校的EDA实验资源，在实验中利用可视化的技术使原本抽象、实验难度大、成本高或无法演示的内容形象化、可视化，使复杂、枯燥的内容变得直观、有趣、容易理解，从而充分调动学生的积极性，增强实验效果，适时进行简练清晰的解说，给学生留下深刻的印象，使学习变得轻松而愉快，提高学生的学习兴趣，深化理论学习，为后续课程的学习和走上工作岗位打下坚实的基础。在集成电路制造工艺讲授过程中，尽可能地组织学生参观各类先进的半导体制作工艺相关实验室，提高学生对制作工艺的感性认识，培养学生以后从事微电子行业的兴趣。

随着计算机硬件的飞速进步和软件技术的迅猛发展，虚拟仿真技术成为当前流行的新型教学手段。传统的实验教学手段，由于实验室购置的设备和仪器，特别是微电子专业的实验设备价格高昂、操作复杂、容易损伤，同学们很难得到上机锻炼的机会。而使用基于虚拟仿真技术的教学方式，过程简单灵活，交互方式多样，结果直观明了，既能培养学生的动手能力和分析、综合能力，又能提高学习兴趣，激发学生的创造性。虚拟仿真技术在微电子专业教学中的应用主要体现在两个方面：一是在电路设计方面，基于电子设计自动化EDA技术实现对电子线路（包括集成电路与版图）的模拟仿真；二是在微电子工艺与器件方面，基于半导体工艺和器件的计算机辅助技术TCAD实现对微电子制造工艺和半导体器件结构及工作过程的仿真与演示。使用仿真软件所提供的强大功能，包括软件所具有的可升级性，在课堂和实验中通过软件设计微电子电路、工艺和器件，在屏幕上模拟其功能，可使教学概念清晰，内容生动，过程可视，还能够大幅节省实验设备的购置和维护费用，经济高效。

4.课程设计。课程设计可以培养学生综合分析、实际动手能力，同时能够培养学生独立解决问题、探索创新能力及组织所学知识的能力，更为重要的是这些设计能增加学生学习的趣味性。教师要组织带有研制产品意义的综合性应用课题，指导学生小组做设计。学生可以事先对自己的设计方案进行仿真研究，然后实施，从而节省设计时间，节约体力和精力。课程设计应激发学生的科研兴趣，活跃学生的思维，开阔学生的知识面，促进学生对所学知识的综合运用，培养学生独研究的能力，提升实验教学的整体质量和水平。例如以研制有新技术指标要求的集成温度传感器为课题，让学生首先利用计算机做电路综合、模拟调整、仿真、版图设计与验证并制备出掩模版，然后投片到芯片测试，根据测试结果分析问题，必要时返回进行第二次、第三次设计和投片。这个阶段要增加工艺制备实践的环节，注意工艺技术的培养。当然，要在毕业设计的有限时间中成功地研制出一个新的微电子产品是不大可能的，但是，把这种有创新意义的课题让学生去实践，对培养学生的创新能力会起很大的作用。

四、结语

目前，我国人才供求结构中存在着严重的“所供非所求，所教非所需”的不对称现象：一方面，我国对集成电路设计师的需求达几十万，人才缺口很大，另一方面，我国每年却有大批的大学生毕业后找不到工作，造成巨大的就业压力。要解决这一问题，高校教育要针对我国集成电路制造和设计人才缺乏的现状探索新型的高水平、复合型的集成电路人才培养模式，面向市场，及时了解微电子产业的人才需求情况，根据市场需要，及时调整教学体系，确定人才培养方向，探索新的教学模式，有效提高教学质量，培养适合时展需要的人才。

参考文献：

［1］倪振文，王俊年等.电子信息专业实践教学体系改革的研究［J］.实验室研究与探索，2004.

［2］黄翠柏.计算机仿真技术在电子技术教学中的应用［J］.中国科技信息，2011.

［3］张德时.信息技术环境下高校学生多元化学习模式研究［J］.中国成人教育，2011.

［4］汪慧兰.微电子技术课程设置与改革初探［J］.内蒙古电大学刊，2008.

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【关键词】EDA；电子系统；CPLD/FPGA；VHDL

1.引言

电子设计自动化（Electronic Design Aut-omation）的缩写即是EDA。EDA技术是把计算机技术应用在电子设计过程的一门技术，从而实现了电子设计的自动化进行，现今EDA技术已经广泛用于电子电路的设计仿真以及集成电路版图设计、印刷电路板的设计和可编程器件的编程等工作中。EDA技术是一门综合的学科，它代表了未来电子设计技术的发展方向，打破了软硬件之间的隔阂。

我们依据计算机辅助技术介入程度的不同，将电子系统设计分为以下三类：

1.1 人工的设计方法

此种设计方法从提出方案到验证方案等等均需要由人工来完成，并且方案的验证必须搭建实际的电路来完成验证。这种人工的设计方法缺陷在于：开销特别大，但是效率却极低，并且周期比较长，还有一点就是现在的产品不是单单靠人工就能够完成的。

1.2 计算机辅助设计CAD

1970年以来，计算机开始被应用于Ic版图设计以及PCB布局布线，后来发展为可对电路功能和结构进行设计，并且在原来的基础上增添了逻辑仿真、自动布局布线等等的功能。可以这么说CAD技术的应用取得了可喜的成果。但我们也不能过于乐观，因为各种各样的软件层出不穷，每一种设计软件只能够解决一部分的问题，这就造成了软件不能完全脱离人去设计，智能化程度不能够满足人们的需求。

1.3 EDA电子设计自动化

1990年以后是EDA时代的到来。伴随着电子计算机的不断发展，计算机系统被广泛的应用于电子产品的设计和电子产品的测试以及电子产品的制造等各环节当中。由于电子产品的性能不断提高以及精密度的增加，产品的更新所需要的时间越来越短。相应的，电子产品的设计和电子产品的测试以及电子产品的制造也必须跟上更新的步伐。同时EDA也是CAD向前发展的必然产物，是电子设计的核心内容。

2.EDA的基本特征

作为现今社会电子设计最前沿的技术，电子设计工程师可以通过EDA从协议、算法等等开始对电子系统进行设计，这样可以使计算机完成大量的工作，并实现了从电路设计以及性能分析至设计出PCB版图整个过程完全在计算机上实现自动化处理。EDA设计工程师采用从系统设计入手，对功能方框图进行划分以及对结构进行设计。设计工程师对系统硬件功能的完成需要依靠EDA软件和硬件描述语言。

另一方面，电子设计的仿真和调试是在高层次上进行完成的，这样做的好处是方便在初期发现一些错误，主要是结构设计上的，这样可以有效地减少设计资源的浪费，同时避免了做大量的逻辑功能仿真工作，使设计能够取得一次性成功。又由于电子产品日趋复杂，集成度又显著提高，现存的中小型规模的集成电路已经不能够满足我们的要求，这就导致了电子电路设计由小规模芯片转向了大规模甚至超大规模芯片，产生了具有高集成度和低功耗等功能的可编程ASIC器件。

3.EDA的应用

随着EDA技术的迅猛发展，EDA技术主要在以下两个方面发挥了巨大作用。首先，在科研方面的应用：

主要是应用仿真工具，比如PSPICE、VHDL等，利用这些工具进行电路的设计以及电路的仿真；还用虚拟仪器对产品进行测试；在仪器中应用CPLD/FPGA器件；从事一些ASIC或者PCB的设计等等，总之EDA技术在科研方面获得了广泛的应用。取得了显著地经济和社会效益。其次，在教学方面的应用：可以这么说几乎设置有电子信息这个专业的院校，无论理工科还是文科类的高校，几乎都设有EDA的课程，设置这门课程的目的在于，让同学们了解EDA的原理，能够学会利用HDL对系统逻辑进行描述，同时掌握用其进行仿真实验的操作方法，达到无论是做毕业设计还是以后参加了工作，都能够进行简单的设计。为此我国每2年举办一次大学生电子设计的竞赛，这也是在考察学生的EDA技术水平，可以这么说，EDA技术已经是电子领域里不可或缺的一门技术。

4.EDA的常用软件

EDA软件很多，大体上分为PCB设计软件、IC设计、电路设计以及仿真工具等，下面简单介绍在我国应用比较多的几个软件。

4.1 电子电路设计以及仿真工具

电子电路设计以及仿真工具有：SPICE、EWB等等。

（1）SPICE工具是由美国加州大学研发出的电路分析软件，由于其广泛的被使用，同时功能足够强大，被认为是国际上对电子电路性能模拟的一个标准，具有文本输入和电路原理图的图形输入两种功能。

（2）EWB工具是加拿大Interactive Image Technologic Ltd公司研发的电子电路仿真工具。这款软件可以提供多种类型的虚拟仪器，可以像操作实际仪器一样对其进行操作。并且软件可以提供的元器件种类繁多，器件比较齐全，它在功能上模仿了SPICE，但是没有SPICE那么多的分析功能。

4.2 PCB设计软件

PCB设计软件包括Protel、Cadence PSD、OrCAD、PowerPCB等等，其中Protel在我国应用最广泛，它是由澳大利亚Protel Technology公司研发的电路板设计软件。许多理工类高校都设有这么课程，而且电路公司几乎没有一个不使用它的，它能够全方位的对电路进行设计，并且Protel具有易于使用、界面友好等优点，电路设计和PCB设计是其最有代表性的功能。

5.EDA的发展前景

21世纪后，大规模的FPGA、CPLD器件的涌出，使得EDA软件持续更新，EDA技术取得了更大的发展。如果想参与世界范围电子市场的竞争，提高竞争能力，那么EDA技术是需要熟练掌握的，只有这样电子企业才能够生存和发展下去。

参考文献

[1]李雪梅，张建辉.电子EDA技术及发展与应用[J].乐山师范学院学报，2004（05）.

[2]顾青华.谈电子EDA技术的应用与发展[J].信息与电脑（理论版），2010（08）.

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关键词:EDA技术；通信电子线路；构成；应用

1EDA技术概述

1.1EDA技术内涵

EDA技术是电子设计自动化技术的简称,是计算机辅助技术、计算机辅助制造技术、计算机辅助测试技术以及计算机辅助工程等项目的融合。在EDA技术应用过程中,将计算机作为基础,借助硬件描述语言完成设计文件,能结合设计需求对设计文件进行集中的编辑和处理,运行逻辑编译单元、化简单元、分割单元、综合单元和估化单元等,确保布局布线效果的最优化,也能有效建立仿真模型。在EDA技术中,要对特定的目标芯片进行适当的适配编译,保证编程下载效果的最优化[1]。

1.2EDA技术构成

在EDA技术组成结构中,主要分为两个非常重要的软件包。第一个软件包主要是适配器,基本作用就是将综合器产生的表文件配置在对应的目标器中,产生最终下载文件。需要注意的是,适配器的选定目标期间范围要结合实际情况进行确定,不能超过综合器中制定的目标器件。第二个软件包是综合器,设计人员在EDA技术应用过程中要集中完成固定系统项目,针对原理图和状态图形进行综合性描述,发挥综合器对硬件系统进行编译和转化的优势,生成描述功能性的文件,落实相关需求。另外,在硬件结构参数给定的基础上,能实现综合器的全面工作,并且有效建立硬件和软件的连接,能将电路中的高级语言直接转化为低级语言描述。EDA技术能在提高电路设计工作实际效率和应用效果的同时,确保电路设计可操作性的完整性,也能促进电子工程技术的全面发展[2]。

2通信电子线路中EDA技术的应用分析

将EDA技术应用在通信电子线路中,不仅仅是为了提高工作的实效性,也是为了进一步升级其实际质量,践行智能化发展要求和运行目标,积极创设系统化的管控和技术应用措施,也为管理效果的全面优化奠定坚实基础。

2.1射频电子线路应用EDA技术

在EDA技术的工具包中,主要涉及的模块分为以下三种,分别为芯片辅助设计软件、系统设计软件和可编程芯片设计软件。其中,射频电子线路就是通信电子线路设计中的关键模块,需要设计人员给予高度关注,并且对技术应用类型以及应用机制展开深度挖掘和研究。在射频电子线路中,要借助软件结构对编制相关设计文件,借助计算机的相关工具对其进行编辑,践行自动逻辑编译的具体操作,应用分割操作对数据和信息进行整合,并且将复杂的程序结构化简,有效综合数据模块和信息单元,建立健全有效的仿真模型和计算体系,从而有效设计布线方案[3]。只有保证每一个工序的完整性,才能有效升级设计流程的完整程度。从而对目标芯片的逻辑映射以及适配编译等项目进行集中整合,确保编程下载效果的完整性,升级设计效果和设计要求。在实际设计项目中,要利用专业化仿真设计软件对不同单元的电路进行整合,升级设计效果、仿真实效性以及验证完整性。需要注意的是,在建立电子仿真元件模型的过程中,由于模型具有典型性,且内部元件参数存在离散特征,因此,会受到电子装配工艺以及电路连线分布参数的影响。设计人员要对线路进行安装、测试以及系统化调整,保证整个流程符合实际需求的基础上,最终投入生产。另外,在实际从设计项目中,也要对电路原理图和硬件电路制作图进行整合,将设计元素都在板图中表现出来,借助设计对电路的性能和正确性展开全面检查,从而完成设计图,发挥仿真软件检测电路连接效果的优势,修正基本问题,优化运行效率[4]。除此之外,设计人员也要对设计过程中的EDA技术功能性进行集中整合,若是板的实际尺寸不足,就会增加不同器件的密充效果,对布线规则也提出了更高的要求,使得设计难度增大,需要设计人员结合实际问题进行集中整合。

2.2分频器线路系统应用EDA技术

在电子线路中,分频器是基础项目,需要通信电子线路结合实际情况对分频器类型进行集中处理,设计线路也要结合半整数分频和整数分频进行集中整合,亦或是在同一个电子线路中使用多种分频形式,从根本上提高整体设计结构的完整性和有效性,利用更加系统化的管理机制和控制措施,升级管理效果[5]。在应用EDA技术的过程中,要对分频器设计结构进行整合,优化分频器设计方式的完整性。EDA技术也能将电子系统接收的信号设定为时钟信号,对敏感信号建立四分频处理,最终输出常规性信号,确保复位信号的完整性,配置对应的计数器后,能对信号转化项目进行整合,落实设计目标。需要注意的是,在实际设计过程中,要对系统中的允许程序进行标注处理。

3结语

总而言之,EDA技术是电子设计技术中的核心项目,是融合了智能技术和计算机技术的项目,在电子线路设计机制和板管理体系中的重点,相关设计人员要升级技术结构和管控措施,优化工作效率的同时,建立健全完整的处理效果,实现技术结构的全面升级,也能为通信电子线路的可持续发展奠定坚实基础。

参考文献

[1]黄小英.探析通信电子线路中EDA技术的应用[J].信息通信,2014,44(10):214-214,215.

[2]杨树红.通信电子线路中EDA技术的实践运用浅析[J].山东工业技术,2015,34(23):123-124.

[3]刘南.电子线路实验教学探索与研究[C].2015年全国高等学校电子信息科学与工程类专业教学协作会议论文集.2015:172-176.

[4]苗澎,唐路,田玲,等.“通信电子线路”课程实验教学方法探讨[J].电气电子教学学报,2016,38(03):110-112.

[5]李燕龙,陈晓,黄坤,等.创新驱动下实验方法研究--以OFDM通信系统设计实现为例[J].大众科技,2016,18(08):18-22.

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关键字:EDA 电子设计自动化 设计工具 应用领域 发展趋势

一、EDA技术的概念

EDA是电子设计自动化(Electronic Design Automation)的缩写。由于它是一门刚刚发展起来的新技术，涉及面广，内容丰富，理解各异，所以目前尚无一个确切的定义。但从EDA应用的层面来看,可以理解为:EDA技术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、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。从EDA技术的几个主要方面的内容来看，可以理解为：EDA技术是以大规模可编程逻辑器件为设计载体，以硬件描述语言为系统逻辑描述的主要表达方式，以计算机、大规模可编程逻辑器件的开发软件及实验开发系统为设计工具，通过有关的开发软件，自动完成用软件的方式设计电子系统到硬件系统的一门新技术。可以实现逻辑编译、逻辑化简、逻辑分割、逻辑综合及优化，逻辑布局布线、逻辑仿真。完成对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射、编程下载等工作，最终形成集成电子系统或专用集成芯片。

二、EDA在各个领域的应用

EDA技术发展迅猛，逐渐在教学、科研、产品设计与制造等各方面都发挥着巨大的作用。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。

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。

在科研方面：主要利用电路仿真工具(EwB或PSPICE、VLOL等)进行电路设计与仿真；利用虚拟仪器进行产品调试；将OLI／FPGA器件的开发应用到仪器设备中。例如在CDMA无线通信系统中，所有移动手机和无线基站都工作在相同的频谱，为区别不同的呼叫，每个手机有一个唯一的码序列，CDMA基站必须能判别这些不同观点的码序列才能分辨出不同的传呼进程；这一判别是通过匹配滤波器的输出显示在输人数据流中探调到特定的码序列；FPGA能提供良好的滤波器设计，而且能完成DSP高级数据处理功能，因而FPGA在现代通信领域方面获得广泛应用。

在产品设计与制造方面：从高性能的微处理器、数字信号处理器一直到彩电、音响和电子玩具电路等，EDA技术不单是应用于前期的计算机模拟仿真、产品调试，而且也在PCB的制作、电子设备的研制与生产、电路板的焊接、ASIC的流片过程等有重要作用。可以说电子EDA技术已经成为电子工业领域不可缺少的技术支持。

三、EDA技术的发展趋势

从目前的EDA技术来看，其发展趋势是政府重视、使用普及、应用文泛、工具多样、软件功能强大。

中国EDA市场已渐趋成熟，不过大部分设计工程师面向的是PC主板和小型ASIC领域，仅有小部分（约11%）的设计人员工发复杂的片上系统器件。为了与台湾和美国的设计工程师形成更有力的竞争，中国的设计队伍有必要购入一些最新的EDA技术。

在信息通信领域，要优先发展高速宽带信息网、深亚微米集成电路、新型元器件、计算机及软件技术、第三代移动通信技术、信息管理、信息安全技术，积极开拓以数字技术、网络技术为基础的新一代信息产品，发展新兴产业，培育新的经济增长点。要大力推进制造业信息化，积极开展计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助工程（CAE）、计算机辅助工艺（CAPP）、计算机机辅助制造（CAM）、产品数据管理（PDM）、制造资源计划（MRPII）及企业资源管理（ERP）等。有条件的企业可开展“网络制造”，便于合作设计、合作制造，参与国内和国际竞争。开展“数控化”工程和“数字化”工程。自动化仪表的技术发展趋势的测试技术、控制技术与计算机技术、通信技术进一步融合，形成测量、控制、通信与计算机（M3C）结构。在ASIC和PLD设计方面，向超高速、高密度、低功耗、低电压方向发展。外设技术与EDA工程相结合的市场前景看好，如组合超大屏幕的相关连接，多屏幕技术也有所发展。中国自1995年以来加速开发半导体产业，先后建立了几所设计中心，推动系列设计活动以应对亚太地区其它EDA市场的竞争。

在EDA软件开发方面，目前主要集中在美国。但各国也正在努力开发相应的工具。日本、韩国都有ASIC设计工具，但不对外开放 。中国华大集成电路设计中心，也提供IC设计软件，但性能不是很强。相信在不久的将来会有更多更好的设计工具有各地开花并结果。据最新统计显示，中国和印度正在成为电子设计自动化领域发展最快的两个市场，年复合增长率分别达到了50%和30%。

EDA技术发展迅猛，完全可以用日新月异来描述。EDA技术的应用广泛，现在已涉及到各行各业。EDA水平不断提高，设计工具趋于完美的地步。EDA市场日趋成熟，但我国的研发水平沿很有限，需迎头赶上。

四、结语

EDA技术是以大规模可编程逻辑器件为设计载体，以硬件描述语言为系统逻辑描述的主要表达方式，以计算机、大规模可编程逻辑器件的开发软件及实验开发系统为设计工具，通过有关的开发软件，自动完成用软件的方式设计电子系统到硬件系统的一门新技术。EDA技术的应用广泛，现在已涉及到各行各业。EDA市场日趋成熟，但我国的研发水平沿很有限，需迎头赶上。

参考文献:

[1]擦光辉．CPLD／TPGA的开发与应用[M]. 北京：电于工业出版社，2002.

[2]杜玉远．EDA设计快速入门圆．电子世界，2004,(1):24

[3] ALTERA公司,DATA BOOK[M].北京:清华大学出版社,1998

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【关键词】机电产品;一体化设计;计算机辅助技术

机电一体化技术是建立在机械技术、微电子技术、计算机信息技术、自动控制技术、传感技术、电子技术和伺服驱动技术等现代高新技术群体基础上的一种高新技术。它突出的特点是将机械产品中融入了过去所没有的新技术,将电子元件信息处理及自动控制功能整合到机械设备中,因此得到了一种在过去依靠单一技术无法实现的效果。

一、机电一体化工程

机电一体化设计要突出以下特点。在设计产品时,只依赖一种技术无法实现的情况下,要进行电子与机械技术有机的结合开展设计,在设计产品中实现了机电一体化时要对技术方案开展评估,在电子元件与机械设备匹配的情况下,选择最优的技术方案。

机电产品的性能必须通过机电配合才能实现这两种技术相互联系、相互补充。只依靠电子元件或者泪L械装置无法完成,要考虑机械装置和电子元件控制,即软、硬件相互结合,才能实现多种技术共存。另外,在设计产品的同时要考虑产品成本、可靠性、精度、市场需求情况等要求。

机电一体化的设计通常要经过开发设计阶段和适应性设计阶段等。开发设计是在没有任何参照的情况下开发设计产品,并满足性能要求,设计人员要有丰富的想象力和扎实的理论基础及市场经验。适应性设计阶段,对原有的产品设计,进行修改,完善功能和局部改进,使开发设计产品的性能、功能有所提高。另外,通过改变外型尺寸、速度、精度等参数来增加产品性能比,来满足用户的需要。在进行机电一体化设计时要充分利用计算机技术,如用Auto cad程序设计及借助计算,分析、模拟、优化等设计方案,来提高产品设计的效率及精度。在设计时要充分考虑产品的用途、性能、成本等因素,要设计出经济实用、可靠、技术新、消耗少的产品来满足市场需求。

二、机电一体化设计探讨

机电由于专业上的差异,因此在设计方法上有很大的不同。传统的机械设计往往是在前人的经验基础上,着重于形象思维。因而较多的工作是在图纸的设计上,并力求在图纸设计阶段不断论证完善。而电路设计建立在实验的基础上,组成线路的元器件比较规格化、标准化、并且在一个电路板上换几个元器件比较容易。决不象机械改变其中的零部件周期长、浪费大。因此机电设计有一定的灵活性,电设计更注重的是逻辑思维。

由于机电之间的差异,所以在现代科技迅猛发展的今天,特别是机电一体化产品的研制,传统的方法是很难适应的。因此讨论机电一体化设计方法有一定的现实意义。

1、相似物理模型

电子学、机械学都是建立在物理学的基础上,而纵观自然科学的发展过程两者之间有血缘关系。早期的力学研究推动了电路理论研究,电子学的许多概念都残留有机械学的痕迹。如MKB机械振动系统可以模拟成为LCR电路系统。此外旋转运动系统、热传导系统、液压系统等基本上也都能摸拟成LCR电路系统、其状态方程一致。所以对于机电一体化模型,我们可以据此相似原理把一个电系统或一个机系统均抽象成一个物理系统处理,这对实体系统的分析非常简便。再用状态变量法抽象出数学模型即状态变量方程。然后再借助于计算机分析、计算、处理或直接控制。

2、系统寻优原则

机电一体化的核心是如何融为一体因此机电一体化设计应从整体上研究,其总体指标、功能应力求以最简单的手法实现复杂的功能。亦即要从系统角度优化使机电有机结合到恰到好处。作为一门学科,二个单一技术有时也许是很平常的,但多种这样的技术的融合,往往会导致惊人的结果。如美国阿波罗登月计划,没有一项突破性技术,却是一项卓越的成功的系统工程。所以系统总体设计之初,总的功能指标的实现途径、保证方法的寻优是机电一体化设计的关键。机电一体化系统设计应把

3、相似简图分析法

无论是电路设计还是机械设计其主要表达形式都是工程图纸。分析两者之间的异同,显然电路注重功能分析,机械更注重结构分析。电路主要原理上亦即逻辑上能走通.参数的修改调整方便灵活。尤其是集成电路的发展更加明显。而机械是在形象思维的基础上大量结构的组合,修改比较麻烦。显然电路的这种两单符号的表达与功能分析法是比较有利的。其原因是其标准化工作好。如元器件都有一定的规范。尤其集成电路的发展使电路浓缩,使电路模块化,更利于设计与分析。而机械除了紧固件及其中某些液压与气动元件外,大都只是设计上的标准化。即便是其中的液压与气动元件也没形成系列化。因此笔者认为研究机电一体化设计方法有必要在逐渐促使机械部件标堆化的基础上创立一种类似电路元器件或液气元件的相似简图。这样便能简洁明了的表达机电一体化系统方案,易分析,修改,便于优化设计。

三、结束语

机电一体化技术和产品将是今后技术装备中十分重要的部分,微电子技术的突飞猛进带来了不少奇迹,但是这一新技术潜在的最大成就,将是机械技术与微电子技术的融合。从总体水平上看,我国机电产品设计、制造、测试水平与先进工业国家相比还有相当大的差距。尤其是产品的设计工作已成为整个生产体系中的薄弱环节,远远不能适应产品结构的改变、产品更新换代的周期缩短以及产品竞争加剧的趋势,许多技术密集型的机电产品难参与国际竞争。国外专家们曾预言,到了八十年代中期以后,若企业仍不在计算机辅助技术系统领域投资,则到了九十年代以后其产品将会完全丧失竞争能力。所以,我们必须充分利用对外开放的有利条件,引进国外先进技术,加速我国计算机辅助技术的发展,促进机电产品设计一体化技术的应用。

【参考文献】

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【关键词】信息处理 控制子系统 设计

一、信息处理和控制子系统设计过程

信息处理与控制子系统的设计是围绕着执行子系统的功能需求而进行的，信息处理与控制子系统设计的主要内容有：

1.确定控制子系统的整体方案。构思控制子系统的整体方案必须深入了解被控对象的控制要求。关键问题有：（1）控制方式及其与计算机的匹配条件。对于一个机电一体化系统，要实现某些功能可采用多种控制方案、多种控制方法。计算机系统的主要作用是实现一定的控制策略和完成一定的信息处理。当控制系统的功能和主要性能指标确定后，对计算机的基本要求也就随之确定了。由于工业控制计算机有多种类型，每种类型又包含多种产品，往往有多种方案可以实现同一控制目标。（2）应考虑驱动部件的类型和执行部件（机构）的类型。（3）应考虑对可靠性、精度和快速性有什么要求。（4）应考虑微机在整个控制系统中的作用，是设定计算、直接控制还是数据处理。微机应承担哪些任务，为完成这些任务，微机应具备哪些功能，需要哪些输入/输出通道，配备哪些外围设备。（5）画出控制子系统组成的初步框图，作为下一步设计的依据。

2.确定控制算法。应对控制子系统建立数学模型，确定其控制算法。控制算法决定了控制系统的优劣。应根据不同的控制对象、不同的控制指标要求选择不同的控制算法。对于复杂的控制系统，其算法也较复杂，使控制较难实现。为此需进行某些合理简化，忽略某些次要影响因素，使控制算法简化，以获得较好的控制效果。

3.控制子系统总体设计。控制子系统要综合考虑硬件和软件措施，解决微型机、被控对象和操作者三者信息交换的通路和分时控制的时序安排问题，保证系统能正常地运行。通过总体设计，画出系统的具体构成框图。

4.软件设计。微机控制系统的软件主要分为系统软件和应用软件，软件设计主要指应用软件的设计。控制子系统对应用软件的要求是具有实时性、针对性、灵活性和通用性。系统的硬件和软件需合理结合。在机电一体化系统中，哪些功能用硬件实现、哪些功能用软件实现等都是设计时应考虑的重要问题。对于运算与判断、处理等功能适宜用软件来实现，而其余不少的功能既可用硬件来实现，又可用软件来实现。为了合理组成控制系统的硬件和软件，通常根据系统的经济性和可靠性综合最优来确定。

二、信息处理与控制系统硬件设计

1.电子部件设计

电子系统的标准部件设计与机械部件设计过程大为不同。对于简单部件，如电容器、电阻器、电位计和变压器等，可以像机械设计那样，将部件设计理解为确定其所有基本性质的过程。部件完全被单个元件的（机械）结构所定义，每个元件又由其形状、尺寸、材料、表面质量所描述。当然，电磁性质对于材料的选择是非常重要的。对于像半导体和集成电路这样的复杂功能部件，对基本设计性质的确定并不能充分地解释所有可直接处理的设计性质。随着超大规模集成电路部件上晶体管数量的惊人增长，电子部件设计只能在计算机辅助下，采用层次化、面向系统的方法来进行。电子部件主要由专业化公司设计，在许多方面都实现了高度标准化，如部件值及公差、功能说明、机械封装（如双列直插式封装、表面贴装技术封装）、温度范围等。只有在一些特殊情况下，机电设计者才需要自行设计电子部件。

2.电路设计

在电子系统中，可以进行电路的功能设计而几乎独立于其物理实现，其结果就是电路设计（二维）与电子封装设计（三维）的分离。电路基本上是由具有传导联系的功能部件所构成的二维结构。很少从头开始设计一个电路。对于典型的功能需求，在技术资料中存在着大量的概念原理解，如放大器、振荡器、滤波器、模/数转换器、微处理器电路等。电路设计是利用已有元器件创造出新的结构。在设计时，可将设计任务由顶向下地细分为子问题，直至其对应于已知方案解或已知集成部件。电路设计主要基于分析和尺寸确定方法。一旦确定电路图结构，就可详细地计算其性能并进行仿真。因而通常的做法是快速提出一个方案解用于电路分析，然后修改该方案直至满足设计要求。由于一些因素的存在，使得电路功能难以完全独立于电路图的物理实现（即封装），例如：导体尺度限制了能量传输和转换率；电路中的热功耗完全依赖于机械结构；电磁屏蔽对于微处理器的正常运行极其关键；过小的尺寸会引起信号载体间的反馈和串扰；制造公差使得一些规定功能产生了偏差。需要注意的是，以上多数问题都与信号中的能量因素有关，它们实际上是电路设计师和封装、机械设计师的“接口”问题。与机械设计相比，电子系统的功能设计和物理实现相互之间更加独立。在描述电子变换功能、部件结构的图形建模方面，都有相应理论和方法存在，但设计综合理论非常少。在一定程度上，机械设计理论可以应用于电子部件设计和电子封装设计。

三、信息处理与控制系统软件设计

在软件系统方案设计中，主要问题是生成必需的变换和数据的整体结构。对于一个给定的系统，这个结构通常是唯一的，而其中的程序模块（如算法）则往往能够再次应用于其它设计。但是目前，能够明确软件模块的功能和输入输出的标准化方法还不存在，这就意味着难于进行功能的分类，软件模块的重用也极其有限。所以，软件设计中的问题通常是“新”的，需要寻求未知解。软件工程中的设计建模是个薄弱环节。软件设计非常抽象，只有进入编程阶段，设计者才能使用文字和图表来表达设计的结构和功能。即使在编程阶段，设计工作也只能通过程序清单和输入/输出数据来进行追溯和记录。这样就不可避免地在软件设计者和外行之间产生了隔阂，因为只有在设计即将完成、程序即将嵌入硬件中时，才能够对系统的功能进行测试——而这时再想做出任何重大的修改往往就为时已晚了。为了解决这类问题，已经出现了一些方法，例如快速原型设计，即对早期、粗略的程序思想进行功能建模，以期尽快得到用户反馈、及早发现错误，做出修改。但即使应用快速原型设计方法，设计者也有必要大量使用图形，以便与外行就它的程序功能进行交流。

参考文献

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关键词：EDA技术 FPGA/CPLD VHDL

随着计算机技术的出现及快速的更新与发展，以此为基础并且在其强劲的推动下电子技术得到了远超以往的飞速发展。如今，现代电子产品几乎渗透入了人类生产生活中的各个领域。由于其的高性能，大复杂程度，价格的相对低廉及较快的更新换代速度，使得人类社会达到了一个高度发达的信息化社会阶段，进一步的促进了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高。

作为现代电子设计技术的核心，EDA（Electronic Design Automation）技术是以硬件描述语言HDL（Hardware Description Language）为系统逻辑描述的主要表达方式，以可编程器件PLD（Programmable Logic Device）为实验载体，依赖功能强大的计算机，在EDA工具软件平台上，自动的完成逻辑编译，逻辑化简，逻辑分割，逻辑综合，结构综合（布局布线）以及逻辑优化和仿真测试，直至实现既定的电子线路系统功能。EDA技术的应用使得设计者的工作仅限于利用硬件描述语言和EDA软件平台来完成对系统硬件功能的实现，极大的提高了设计效率，缩短了设计周期，节省了设计成本。

一、EDA技术的发展

回顾自20实际90年代初到如今近30年电子设计技术的发展历程，EDA工具的发展经历大致可划分为三个阶段：计算机辅助设计（CAD），计算机辅助工程（CAE）和电子设计自动化（EDA）。

1.计算机辅助设计CAD（Computer Aided Design）阶段。

20世纪70年代是EDA技术发展的初期阶段，人们开始使用计算机辅助进行IC版图编辑和PCB布局布线，使设计者从繁琐，重负的计算和绘图中解脱出来，由于PCB布局布线工具受到计算机工作平台的制约，其支持的设计工作有限且性能较差。

2.计算机辅助工程设计CAE（Computer Aided Engineering）阶段。

20世纪80年代为CAE阶段，此时EDA工具主要以逻辑模拟，定时分析，故障仿真，自动布局和布线为核心，如果说CAD工具代替了设计工作中绘图的重复劳动，则CAE工具则代替了设计师的部分工作。然而，大部分从原理图出发的EDA工具仍不能满足复杂电子系统的设计要求。

3.电子设计自动化EDA（Electronic Design Automation）阶段。

20世界90年代，设计工程师逐步从使用硬件转向设计硬件，从单个电子产品开发转向系统级电子产品开发，即片上系统集成。这时的EDA工具不仅具有电子系统设计的能力，而且能提供独立于工艺和厂家的系统级设计能力，具有高级抽象的设计构思手段。可以说，20世纪90年代EDA技术的发展是电子电路设计的革命。

二、EDA技术的特征

EDA技术代表了当今电子设计的最新发展方向，其基本特征是设计人员按照“自顶向下”的设计方法，对整个系统进行方案设计与功能划分，系统的关键电路采用一片或几片专用集成电路（ASIC）实现。然后采用硬件描述语言（HDL）完成系统行为级设计，最后通过综合器及适配器生成最终的目标期间，这种设计方法被称为高层次的电子设计方法。下面介绍与EDA基本特征有关的几个概念。

1.“自顶向下”的设计方法

过去在较复杂的电子线路设计中，其基本思想是利用“自底向上”方法，用标准集成电路构造出一个新的系统，如同一砖一瓦构造金字塔，不仅效率低，成本高，而且容易出错。

“自顶向下”的设计方法则是从系统整体进行设计，从顶层进行功能方框图的划分和结构设计，在方框图一级进行仿真，纠错，并用硬件描述语言对高层次的系统行为进行描述，在系统一级经行验证。然后用综合优化工具生成具体门电路的网表。其对应的物理实现级可以是印刷电路板或专用集成电路．由于设计的主要仿真和调试过程是在高层次上完成的。这不仅有利于早期发现结构设计上的错误。避免设计工作的浪费。而且也减少了逻辑功能仿真的工作量，提高了设计的一次成功率。

2.ASIC设计

现代电子产品的复杂度日益加深，一个电子系统可能由数万中小规模集成电路构成，这就带来了体积大、功耗大、可靠性差的问题，解决这一问题的有效方法就是采用ASIC(Application Specific Integrated Circuits)芯片进行设计。AS1C按照设计方法的不同可分为：全定制ASIC，半定制ASIC。可编程ASIC(@ ~可编程逻辑器件)。

设计全定制AS1C芯片时，设计师要定义芯片上所有晶体管的几何图形和工艺规则，最后将设计结果交由IC厂家掩膜制造完成。优点是：芯片可以获得最优的性能，即面积利用率高、速度快、功耗低。缺点是：开发周期长，费用高，只适合大批量产品开发。

半定制ASIC芯片的版图设计方法有所不同，分为门阵列设计法和标准单元设计法，这两种方法都是约束性的设计方法，其主要目的就是简化设计，以牺牲芯片性能为代价来缩短开发时间。

3.硬件描述语言

硬件描述语言HDL（Hardware Description Language)是一种用于设计硬件电子系统的计算机语言，它用软件编程的方式来描述电子系统的逻辑功能、电路结构和连接形式，与传统的门级描述方式相比，它更适合大规模系统的没计。设计人员可以利用HDL语言来描述自己的设计思想，然后利用EDA工具进行仿真，综合到门级网表，最后由ASIC和FPGA实现其功能。

硬件描述语言是EDA技术的中的重要组成部分，发展至今已有几十年的历史，并且已经成功的应用到系统的仿真，验证和综合等方面。目前世界上已有上百种硬件描述语言，常用的硬件描述语言有AHDL,VHDL和Verilog HDL，其中VHDL和Verilog HDL是当前最流行并且已经成为IEEE标准的硬件描述语言。这两种硬件描述语言的同特点是可以形式化地抽象表示电路的结构与行为，支持逻辑设计中层次及领域的描述，可借用高级语言的精巧结构来简化电路的描述，具有电路仿真与验证机制以保证设计的正确性，支持电路描述由高层到底层的综合转换，硬件描述与实现工艺无关，便于文档管理，易于理解和设计重用。同时VHDL与Verilog HDL又各自具有独自的特点。Verilog HDL非常容易学习理解，一般可在2～3个月掌握这种设计技术，较适合系统级，算法级，寄存器传输级，门级及开关级电路设计。简言之，Verilog HDL对电路底层细节的描述支持较好，较易控制综合后的电路结果。而相对的，VHDL虽然较难掌握，但其系统级硬件描述能力强，而且用户可自定义数据类型，设计灵活。缺点则是对电路细节的描述支持稍差。

4. 系统框架结构。

EDA系统框架结构(Framework)是一套配置和使用EDA软件包的规范，目前主要的EDA系统都建立了框架结构，如Cadence公司的Design Framework，Mentor公司的Falcon Framework等，这些框架结构都遵守国际CFI组织(CAD Framework Initiative)制定的统一技术标准。Framework能将来自不同EDA厂商的工具软件进行优化组合，集成在一个易于管理的统一的环境之下。而且还支持任务之间，设计师之间在整个产品开发过程中实现信息的传输与共享，这是并行工程和Top—Down设计方法的实现基础。

三、基于EDA软件的FPGA/CPLD开发流程

（1）设计输入（原理图/HDL文本编辑）：利用EDA工具的文本或图形编辑器将设计者的设计意图用文本（HDL）或图形方式（原理图或状态图）表达出来。这是在EDA软件上对FPGA/CPLD开发的最初步骤（2）编译：完成设计描述后便可通过编译器进行排错，编译，变成特定的文本格式。为下一步的综合做准备。（3）综合：一般来说，综合是仅对HDL而言的。这是将软件设计与硬件的可实现性挂钩，将软件转化为硬件电路的关键步骤。综合后HDL综合器可生成ENIF、XNF或VHDL等标准格式的网表文件。其从门级开始描述了最基本的门电路结构。（4）行为仿真和功能仿真：利用产生的网表文件进行功能仿真。以便了解设计描述与设计意图的一致性（可省略此步骤）。（5）适配：适配器也称结构综合器，其功能是将综合后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，布局布线。适配完成后，EDA软件将产生针对此项设计的适配报告和JED下载文件等多个结果。适配报告指明了芯片内资源的分配与利用，引脚锁定，设计的布尔方程描述情况。（6）功能仿真和时序仿真：在编程下载前必须利用EDA工具对适配生成的结果进行模拟测试。该仿真接近真实器件的运行状态，仿真过程中已考虑到器件的硬件特性，因此仿真精度要高得多。仿真是在EDA设计过程中的重要步骤。（7）编程下载：若以上的所有过程都没有发现问题，便可以将适配器产生的下载文件通过编程器或编程电缆载入目标芯片FPGA或CPLD中。（8）硬件仿真与测试：最后是将含有载入了设计的FPGA或CPLD的硬件系统进行统一测试，最终验证设计项目在目标系统上的实际工作情况，以排除错误，改进设计。

四、结束语

EDA技术是电子设计领域的一场革命。目前正处于高速发展阶段，每年都会有新的EDA工具问世。虽然EDA作为一套完整的电子技术设计系统较为复杂，但作为工具却十分方便于用户的使用。EDA工具大都采用系统级目标设计方法，具有良好的设计界面。可视化操作方法及系统框架结构使得设计者可以把精力主要放在概念设计等顶层设计上，而把大量的具体的层次化设计工作留给EDA系统去做。而我国EDA技术的应用水平长期落后于发达国家，因此广大电子工程人员应尽早掌握这一先进技术。这不仅是提高设计效率的需要。更是我国电子工业在世界市场上生存，竞争与发展的需要。

参考文献：

[1]江国强.EDA技术与应用（第三版）[M].电子工业出版社,2010.

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一、EDA技术的含义及应用现状

在20世纪90年代初从计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助测试（CAT）和计算机辅助工程（CAE）的概念发展而来的。EDA 技术就是以计算机为工具，设计者在 E-DA 软件平台上，用硬件描述语言HDL完成设计文件，然后由计算机自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局、布线和仿真，直至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。是计算机信息技术、微电子技术、电路理论、信息分析与信号处理的结晶，也是现代电子工程的最重要的应用技术。

自从该技术研发至今，已经得到了广泛的应用，现在对EDA的概念或范畴用得更加宽。包括在机械、通信、电子、航空航天、矿产、化工、医学、生物、军事等各个领域，都有EDA的应用，这种技术的应用不仅得到了良好的效果反馈，也为所在的领域的发展起到了极大的促进作用。同时，EDA在教学、科研、产品设计与制造等各方面发挥着重要的作用，因其包含的技术的先进性，致使其相关的产品的研发有很大的技术研究价值。在技术教学方面，现在几乎所有理工科类的高校都有开设了EDA课程，成为了理工科的学生，尤其是电子类专业的学生必修的科目，也是学生们了解目前的科研方向和市场动向的一个有效的途径。主要的目的是让学生了解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验证并从事简单系统的设计。一般学习电路仿真工具（如multiSIM、PSPICE）和PLD开发工具（如Altera/Xilinx 的器件结构及开发系统）。科研方面主要利用电路仿真工具（multiSIM或PSPICE）进行电路设计与仿真，可以在仪器和工具的设计阶段有效的解决各种电路的假设与试验，大大的提高了设计人员的工作效率；利用虚拟仪器进行产品测试，作为流水线的一个重要环节的产品测试，对于该技术的应用也有着非常重要的意义；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可以大大的提高流水线的作业效率，节省了人工。EDA软件经过多年的发展，其功能也日益强大，原来功能比较单一的软件，现在增加了很多新用途，极大的丰富了软件的作用。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，随着未来该技术的发展，其应用的范围必将越来越广泛。

二、EDA技术的特点

EDA技术之所成为今天电子信息工程中的重要技术，具有“自顶向下（Top―Down）”的设计程序，这种设计程序的最大特点就是改变了以往的软件程序的设计思维，也就确保设计方案整体的合理化；由于EDA采用高级语言描述，有语言公开可利用、描述范围广、可以系统编程和现场编程等特点；该软件的自动化程度高，所以可以进行各级的仿真、纠错和调试工作，大大的提高了工作效率和准确度。这些特点也EDA技术得到广泛的应用的重要原因。

三、EDA技术的作用

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，便于确定最佳元件参数、最佳电路结构以及适当的系统稳定裕度，真正做到电路特性的优化设计。在进行电路测试时，测试的结果会受到诸多因素的影响，从而导致其准确度受到影响，另外由于受到测试手段和仪器精度限制，测试的时候会出现很多技术问题，这种情况下DEA技术，就可以依据其全功能测试解决数据测试和特性分析的问题，大大的提高了应用的效率。

四、EDA常用软件

EDA软件发展很快，目前被我国广泛应用的有：multiSIM7（原EWB的最新版本）、PSPICE、OrCAD、PCAD、Protel、Viewlogic、Men-tor、Graphics、Synopsys、LSIIogic、Cadence、Mi-croSim 等等。但是很多软件的应用技术具有专门性的特点，使得其应用范围大大的受限，所以下面简单介绍一下PCB设计软件、IC设计软件、PLD设计工具及其它EDA软件的常见种类。

4.1PCB设计软件

PCB（Printed-Circuit Board）设计软件是最早的基于 EDA技术的软件之一，经过多年的发展更是种类繁多，常见的如 Protel、OrCAD、Viewlogic、PowerPCB、Cadence PSD、MentorGrap-hices 的 Expedition PCB、Zuken CadStart、Win-board/Windraft/Ivex-SPICE、PCB Studio、TANGO、PCBWizard（与LiveWire配套的PCB制作软件包）、ultiBOARD7（与multiSIM2001配套的PCB制作软件包）等等。

4.2IC设计软件

IC设计工具也很多，ASIC设计领域有名的软件供应商主要有 Cadence、Mentor Graphics和Synopsys。中国华大公司也提供ASIC设计软件（熊猫2000）。

4.3PLD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集成电路。从目前的市场应用情况来看，目前主要有两大类型：CPLD（Complex PLD）和FPGA（FieldProgrammable Gate Array）。它们的基本设计方法主要借助于EDA软件，在该技术的基础上用原理图、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，可以根据用户的需要设计出各种个性化的使用工具。Altera、Xilinx和Lattice这三家公司是PLD众多生产厂家中比较有代表性的。

综上所述，EDA技术的出现是电子设计领域中的一次革命，21世纪是信息技术和电子技术的时代，也是EDA技术的高速发展阶段。EDA技术作为电子产品开发研制的动力，大大的促进了我国的电子产品行业的发展，也是未来的电子技术的发展的方向，因为实践中我们可以看到采用EDA技术制作的电子产品具有容量大、实时性好、体积小、可靠性高的优点，所以被广大的生产企业广泛的应用。虽然我国对于这项技术的引用较晚，发展也处于起步阶段，但是其在我国的发展前景是乐观的。变现为电子设计工程人员掌握这一技术，不仅是提高效率的需要，更是开发高附加值电子产品的需要，任何的生产厂商搜力图寻找一种体积更加小，性能更加好的电子技术，EDA技术和其衍生的各种软件无疑符合了这一要求，也是其强大的生命力的根源所在。随着80C时代的到来，EDA技术在移动通信系统、卫星系统等对重量、体积及速度敏感的领域将具有重要的实用价值，不久的将来会应用于我国的各项通讯技术和空间技术领域。并且根据最新的统计结果显示，我国和印度正在成为EDA技术设计方面发展最快的两个市场，相信在不久的将来，我国的科技工作者和设计团队会赶上世界先进水平，将这一优秀的电子设汁技术更好的应用到社会发展的各个领域，研发出更多的自主产品和应用软件，为祖国建设提供更好的技术支持。

参考文献

[1][法]埃里克・麦格雷著.传播理论史[M].刘芳，译.北京：中国传媒大学出版社，2009：65.