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什么是EDA技术

如果现代数字系统设计还依靠手工来进行已经无法满足设计要求了。现代数字系统的设计工作通常都是在计算机上采用EDA技术完成。EDA技术以计算机硬件和系统软件为基本工作平台，采用EDA通用支撑软件和应用软件包，在计算机上帮助电子设计工程师完成电路的功能设计、逻辑设计、性能分析、时序测试直至PCB(印刷电路板)的自动设计等。在EDA软件的支持下，设计师完成对系统功能的描述，由计算机软件进行处理得到设计结果。利用EDA设计工具，设计师可以预知设计结果，减少设计的盲目性，极大地提高设计的效率。

EDA通用支撑软件和应用软件包涉及到电路和系统、数据库、图形学、图论和拓扑逻辑、计算数学、优化理论等许多学科，EDA软件包括自动化程度，功能完善度，运行速度，操作界面，数据开放性和互换性(不同厂商的EDA软件可相互兼容)等技术指标。

EDA设计技术包括电子电路设计的各个领域：即从低频电路到高频电路、从线性电路到非线性电路、从模拟电路到数字电路、从分立电路到集成电路的全部设计过程，涉及到电子工程师进行产品开发的整个过程，以及电子产品生产的整个过程中需要由计算机提供的各种辅助工作。

9.3.2 EDA的技术的基本特征

EDA技术是采用高级语言来描述，具有系统级仿真和综合能力是EDA技术的基本特征。与这些基本特征有关的几个概念如下。

一、“自顶向下"设计方法

“自顶向下”(Top-down)的设计方法从系统级设计入手，首先进行功能方框图的划分与结构设计，然后进行仿真、纠错，并用硬件描述语言对高层次的系统行为进行描述，在功能级进行验证。验证后用逻辑综合优化软件生成门级逻辑电路的网表，从而可设计出对应的印刷电路板或专用集成电路。“自顶向下"的设计方法可在早期发现产品结构设计中的错误，在EDA技术中被广泛采用。

在进行了最顶层次的系统设计之后，则逐级向下。在系统整体设计和验证完成之后，可能需要进行逻辑划分，在电路很大时还要将整个电路划分为若干个子模块，并对各子模块进行描述和验证。然后，进行版图设计即进行布局和布线，把标准单元功能块放置在适当位置上，完成各单元之间的连线，并锁定输入/输出管脚，最后完成系统的设计。

1. 描述

描述是指设计者将自己的设计输入到计算机中。目前有两种描述方式，原理图方式和硬件描述语言(Hardware Description Language，HDL)输入方式。

原理图输入方式是指使用设计的图形界面，将代表逻辑元件的符号连接起来。输入中可以使用单个门电路，也可以使用由门电路构成的功能块。

硬件描述语言输入方式指设计者将设计抽象化、模型化和形式化，突出数字逻辑结构和数字电路的延迟特性，输入设计的结构特性、行为特性和几何特性。硬件描述语言的突出优点是：语言的公开可利用性;设计与工艺的无关性;宽范围的描述能力;便于组织大规模系统的设计;便于设计的复用和继承等。与原理图输入设计方法相比较，硬件描述语言更适合规模日益增大的电子系统。硬件描述语言使得设计师在比较抽象的层次上描述设计的结构和内部特征，是进行逻辑综合优化的重要工具。第八章已介绍目前最常用的硬件描述语言。

以上两种方式相比，各有优缺点。原理图方式简单、直观，对比较简单的设计较适合。但如果系统比较复杂，用这种方式就比较繁琐。硬件描述语言简练、精确，设计复杂系统时更能显示其描述能力。

2. 验证

每一层次的设计完成之后，都要经过验证。只有证明正确以后，才能进入下一层次的设计。验证就是根据描述和公理证明该描述所实现的功能是否与要求的功能等效。

目前，常见的设计验证包括模型验证、仿真验证和电路验证。

模型验证的原理是，根据设计目标建立目标系统的形式化模型(也叫验证规范)，再以形式化模型为基础，对数字电路的设计结果进行检验。通过模型验证，可以检验出系统的设计缺陷，也可检验出系统是否完全符合设计要求。

仿真验证实际上是一种测试技术，即用软件数据对设计结果进行测试，可以测试设计的功能以及最坏条件下设计的性能。仿真验证的重要内容是设计合理的测试输入数据(也叫测试矢量)，把测试矢量作为所设计数字电路的仿真激励，通过观察仿真输出的结果(一般是系统的时序图)分析设计结果是否工作正常。仿真有功能仿真和时序仿真两种方式，功能仿真可以在用具体电路或器件实现设计之前，判断所设计的数字电路结构是否具有所要求的逻辑功能，以便纠正逻辑设计中的错误。时序仿真则是在加入电路时间参数和电气参数条件下，对所设计数字电路的逻辑功能进行仿真。这是对设计进行的全面仿真验证，可以检验映射、布局、布线和各电路在考虑延迟条件下的逻辑功能是否正确，电路工作速度能否达到设计要求。

电路验证是指FPGA、CPLD写入或ASIC器件制作好后，对器件进行实际测试，这是对设计结果的最终验证。

3. 布局布线

布局布线是指完成各模块电路在器件中的放置以及它们之间的互联，并定义器件的输入/输出管脚。这是EDA设计的一个重要方面，布局布线是否合理、有效直接关系到系统的实现。例如，在FPGA或CPLD应用中，一个系统本来可以由某个型号的器件实现，但由于布局布线不合理，可能使这个器件不能装下整个设计，或使系统的性能因此降低。

目前，有自动布线和人工布线两种方式。自动布线是指设计者定义输入/输出管脚后，由EDA设计软件根据设计电路以及设计者安排的管脚位置自动完成电路之间的互联。人工布线是指设计者进行手工布线。自动布线方式可以减轻设计者的负担，并在布线过程中进行电路优化，使最后的实现简捷、有效。但器件的利用率受一定的影响，如有些结构的器件不能做到100%的布通率。人工布线比较繁琐，但设计者可以控制设计电路的互连，在某些情况下也很有用。

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2)《CMOS Switches Offer High Performance in Low Power, WidebandApplications》

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3)《利用无线振动传感器实现连续可靠的过程监控》

典型数据采集方法包括安装在机器上的简单压电传感器和手持式数据采集工具等，但这些方法存在多种局限性，特别是与理想的全面检测与分析系统解决方案相比较。这篇技术文章深 入讨论这些局限性及其与理想解决方案——自治无线嵌 入式传感器——的对比。

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图2. ADC的不精确性

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MEMS技术已经能够为航空电子设备提供高度可靠的关键性能，可大幅降低尺寸、重量、功耗(SWAP)和 成本。

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光电二极管放大器是大多数精密光学测量系统的重要构建模块。选择正确的运算放大器很重要，是获得最佳系统性能的第一步。如何做出正确的选择?本文告诉您

我们提到了「进入21世纪之后，一方面，三家大EDA公司(Synopsys、Cadence、Mentor，即新思科技、铿腾电子和明导国际)通过多次并购整合，完善设计全流程，奠定了三巨头竞争格局」，而经过多年的发展，EDA行业从业者的技能被不断细化，成为了一个容易进入不容易离开的行业。

近些年来，EDA公司深入制造领域，发展出了OPC等制造EDA的工具以及可制造性设计(DFM)工具。

晶圆厂如今EDA的深度用户，在制造、标准单元库、SRAM设计上都需要使用EDA。EDA也介入了早期工艺研发，帮助解决更复杂的设计规则等种种难题。先进工艺不断迭代也驱动了EDA的创新，EDA在产业链中形成了着举足轻重的作用。还是以晶圆厂为例，晶圆厂提供的Signoff签核流程决定了设计公司设计出的芯片能否在晶圆制造厂顺利生产。而Signoff签核的主要工具就是EDA。

如今，数字集成电路的设计都比较模块化，器件制造工艺需要标准化的设计描述，高抽象级的描述将被编译为信息单元(cell)的形式。设计人员在进行逻辑设计时无需考虑信息单元的具体硬件工艺。利用特定的集成电路制造工艺来实现硬件电路，信息单元就会实施预定义的逻辑或其他电子功能。

集成电路的规模越来越大，EDA的重要性也越发加强。无论是半定制可编程逻辑器件，或者全定制的专用集成电路，他们的设计、制造、验证测试都离不开EDA。

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