第一章 課程緒論與EDA概述

1、清華大學出版社 焦素敏焦素敏 主編主編 l第第1章章 EDA概述概述 l第第2章章 可編程邏輯器件可編程邏輯器件 l第第3章章 EDA設(shè)計流程與開發(fā)工具設(shè)計流程與開發(fā)工具 l 第第4章章 VHDL硬件描述語言硬件描述語言 返回返回 第第5 5章章 VHDLVHDL程序設(shè)計基礎(chǔ)程序設(shè)計基礎(chǔ) 返 回 EDA （Electronics Design Automation ） ，電子設(shè)計自動化電子設(shè)計自動化 技術(shù)是現(xiàn)代電子信息工程領(lǐng)域的一門新技術(shù)，是電子設(shè)計技技術(shù)是現(xiàn)代電子信息工程領(lǐng)域的一門新技術(shù)，是電子設(shè)計技 術(shù)和電子制造技術(shù)的核心，它是在先進的計算機工作平臺上術(shù)和電子制造技術(shù)的核心，它是在先進的計

2、算機工作平臺上 開發(fā)出來的一整套電子系統(tǒng)設(shè)計的軟硬件工具，并提供了先開發(fā)出來的一整套電子系統(tǒng)設(shè)計的軟硬件工具，并提供了先 進的電子系統(tǒng)設(shè)計方法。進的電子系統(tǒng)設(shè)計方法。 一、教學目的與地位一、教學目的與地位 *目的：目的：掌握掌握EDA技術(shù)的理論知識、設(shè)計方法和技能，應(yīng)用技術(shù)的理論知識、設(shè)計方法和技能，應(yīng)用 EDA技術(shù)完成電子設(shè)計，實現(xiàn)電路功能。技術(shù)完成電子設(shè)計，實現(xiàn)電路功能。 *地位：地位：應(yīng)用性很強的主干技術(shù)基礎(chǔ)課程，計劃應(yīng)用性很強的主干技術(shù)基礎(chǔ)課程，計劃40學時，其中學時，其中 實驗與綜合實踐學時實驗與綜合實踐學時14學時，前續(xù)課為模擬與數(shù)字電子技術(shù)。學時，前續(xù)課為模擬與數(shù)字電子技術(shù)。 進

3、行課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計和參加工作所必需的電子設(shè)計基本進行課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計和參加工作所必需的電子設(shè)計基本 理論知識、方法與必備的基本能力和技能。理論知識、方法與必備的基本能力和技能。 l二、教學基本要求教學基本要求 可編程器件（模擬和數(shù)字）、可編程器件（模擬和數(shù)字）、EDA開發(fā)系統(tǒng)軟件、開發(fā)系統(tǒng)軟件、 硬件描述語言（三要素）和電子線路設(shè)計（傳統(tǒng)硬件描述語言（三要素）和電子線路設(shè)計（傳統(tǒng) 與現(xiàn)代）與技能訓練。與現(xiàn)代）與技能訓練。 考核方法考核方法 l課程考試實行平時成績、期末理論考試和實踐操作考課程考試實行平時成績、期末理論考試和實踐操作考 試相結(jié)合試相結(jié)合“三位一體三位一體”的方式。的方式。 l

4、具體實施具體實施 傳統(tǒng)設(shè)計與由傳統(tǒng)設(shè)計與由EDAEDA技術(shù)實現(xiàn)的電子設(shè)計技術(shù)實現(xiàn)的電子設(shè)計實物對比實物對比 返回返回 l1. EDA的定義的定義 EDAEDA是電子設(shè)計自動化是電子設(shè)計自動化(Electronic Design (Electronic Design Automation)Automation)的縮寫，是從的縮寫，是從CADCAD、CAMCAM、CATCAT、CAECAE 的概念發(fā)展而來的。的概念發(fā)展而來的。 EDAEDA技術(shù)就是以計算機為基本工作平臺，以硬件技術(shù)就是以計算機為基本工作平臺，以硬件 描述語言為系統(tǒng)邏輯描述的主要表達方式，以描述語言為系統(tǒng)邏輯描述的主要表達方式，以

5、EDAEDA工具軟件為開發(fā)環(huán)境，以大規(guī)模可編程邏輯工具軟件為開發(fā)環(huán)境，以大規(guī)模可編程邏輯 器件為設(shè)計載體，以專用集成電路器件為設(shè)計載體，以專用集成電路ASICASIC、單片電、單片電 子系統(tǒng)子系統(tǒng)SOCSOC（System On a Chip）芯片為目標器件，芯片為目標器件， 以電子系統(tǒng)設(shè)計為應(yīng)用方向的電子產(chǎn)品自動化設(shè)以電子系統(tǒng)設(shè)計為應(yīng)用方向的電子產(chǎn)品自動化設(shè) 計過程計過程 返回返回 CADCAD階段（階段（Computer Aided DesignComputer Aided Design，2020世紀世紀7070年年 代代8080年代中期）：設(shè)計、分析、生產(chǎn)、測試等多年代中期）：設(shè)計、分析

6、、生產(chǎn)、測試等多 個獨立的軟件包。個獨立的軟件包。 CAECAE階段（階段（ Computer Aided EngineeringComputer Aided Engineering，8080年代年代 中期中期 9090年代初期）：各種設(shè)計工具以及各種單元年代初期）：各種設(shè)計工具以及各種單元 庫均已齊全；統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理技術(shù)；仿真能力加強；庫均已齊全；統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理技術(shù)；仿真能力加強； 大規(guī)模大規(guī)模RAMRAM、ROMROM及及GALGAL、PALPAL器件出現(xiàn)。器件出現(xiàn)。 EDAEDA階段（階段（2020世紀世紀9090年代以來）：微電子技術(shù)和工藝年代以來）：微電子技術(shù)和工藝 （千萬只晶體管）；以

7、高級語言描述、系統(tǒng)仿真和（千萬只晶體管）；以高級語言描述、系統(tǒng)仿真和 綜合技術(shù)為特征綜合技術(shù)為特征 EDAEDA技術(shù)將是對技術(shù)將是對2121世紀產(chǎn)生重大影響的十大技術(shù)之一，世紀產(chǎn)生重大影響的十大技術(shù)之一， 主要應(yīng)用方向為微控制器（主要應(yīng)用方向為微控制器（MicrocontrollerMicrocontroller）、）、 ASICASIC和和DSPDSP等方面。等方面。 返 回 l1.可編程邏輯器件 PLD （Programmable Logic Device ） 特點：高集成度、高速度、高可靠性 l2.硬件描述語言 HDL 是電子系統(tǒng)硬件行為描述、結(jié)構(gòu)描述、 數(shù)據(jù)描述的語言。 3. EDA工

8、具 EDAEDA技術(shù)的主要特點：技術(shù)的主要特點： 1.1.用軟件方法設(shè)計硬件用軟件方法設(shè)計硬件 2.2.用軟件方法設(shè)計的系統(tǒng)到硬件系統(tǒng)的轉(zhuǎn)用軟件方法設(shè)計的系統(tǒng)到硬件系統(tǒng)的轉(zhuǎn) 換是由有關(guān)的開發(fā)軟件自動完成的。換是由有關(guān)的開發(fā)軟件自動完成的。 3.3.設(shè)計過程中可用有關(guān)軟件進行各種仿真設(shè)計過程中可用有關(guān)軟件進行各種仿真 4.4.系統(tǒng)可現(xiàn)場編程，在線升級。系統(tǒng)可現(xiàn)場編程，在線升級。 5.5.整個系統(tǒng)可集成在一個芯片上，體積小、整個系統(tǒng)可集成在一個芯片上，體積小、 功耗低、可靠性高。功耗低、可靠性高。 返 回 lEDA的主要發(fā)展趨勢： l1. 器件方面：規(guī)模大、功耗低、模擬可 編程、內(nèi)嵌多種專用端口和附加功能模 塊。 l2. 工具軟件方面 l3. 應(yīng)用方面 l 嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計 l基于FPGA的DSP設(shè)計 l計算機處理器設(shè)計 lASIC的概念和分類： 專用集成電路ASIC（Application Special Integrated Circuit）是相對通用集成電路 而言的，它是面向?qū)ｉT用途而設(shè)計的集 成電路。 l特點：可靠性高、成本低、保密性強。 l分類：按