关于数字电子电路设计之中EDA技术的应用探究

发表时间:2019/9/27   来源:《建筑科技信息》2019年第1期   作者:李俊俏1 李晓航2 秦妍3
[导读] 数字电子电路设计中应用EDA技术是现在社会科技发展的需要,电子电路设计领域的革新势必会在EDA的推动下跨向新的高度。
        【摘要】随着电子技术的不断革新,传统的数字电子电路设计方法已经不再能够满足社会市场的需求,EDA技术就是在这种市场背景下被广泛应用的,并以此推动我国数字电子电路设计领域的革新,提升企业的生产销售竞争力。本文就数字电子电路设计技术中的EDA技术进行相关信息分析以及应用探究。
        【关键词】数字电子电路设计;EDA技术;应用探究
         EDA技术是一门电子技术设计自动化技术,也是一种能够帮助人们设计电子电路或系统的软件工具。传统意义上的EDA技术是随着计算机、集成电路、电子系统的设计发展起来的,在现阶段,EDA技术已经能够在各个领域的各个阶段发挥其作用,对于21世纪的信息化建设有着巨大作用。下面将对EDA技术的特点以及应用进行探究。
        1 EDA技术的特征及组成
        1.1EDA技术的基本特征
        EDA,全称为电子设计自动化,是以CAD即计算机辅助设计为基础逐渐发展起来的一门新兴技术。并由于电子电路技术发展趋势的需要,EDA技术也就被应用到了数字电子电路设计当中,将硬件软件化、数字电子电路芯片化进行尝试。
         EDA数字电子电路设计技术独立性强,能够对多个设计输入选项进行选择。这个结果则是因其基础构造而导致的,是在整个社会背景科技形态影响下形成的;EDA数字电子电路技术能够自主完成产品的直面设计,在安装过EDA工具的电子计算机中,计算机在EDA工具的参与下完全能够胜任从最初的电路性能功能信息仿真到功能信息分析,再到优化设计以及最后的测试结果分析等全部流程。
         EDA集成度高并能够对目标系统直接进行编程。在EDA集成技术中,值得夸赞的是集成度甚至可以形成一个EDA系统,也就意味着EDA数字电子电路设计能够在芯片上进行繁杂的设计编程,将海量的数据进行浓缩,实现ASIC集成电路的基本设计,缩减了运行时间,提升了应用升级的工作效率。
         1.2 EDA数字电子电路设计的组成
         EDA是由计算机辅助设计、计算机辅助制造、计算机辅助测试以及计算机辅助工程的概念发展而来的,因此,EDA的组成与四项计算机辅助功能组成有许多相似之处。数字电子电路设计中的EDA技术是EDA技术与数字电子电路设计的有机结合,大致有VHDL硬件、组合逻辑电路、触发器、时序逻辑电路、半导体存储器等,其常用工具有设计输入编辑器、HDL综合器、仿真器、适配器以及下载器。下面着重对硬件描述语言VHDL以及可编程逻辑元件进行分析。
         VHDL硬件描述语言,针对的是描述数字电子电路设计的各种信息:硬件设计和测试方法。在逻辑抽象视角的基础上通过简单有效的方式对硬件设计电路进行全方位、深层次描述,突出软件的专有特性。其涵盖了结构、行为功能以及接口三个方面,囊括了大量的硬件特征描述语句以及许多类似高级计算机语言的语法和结构,使用VHDL硬件描述语言将某设计计划实体划分为两部分。
        可编程逻辑元件,即PLD,是一种通用集体电路产生的,其逻辑功能按照用户对器件编程来确定,其集成度一般很高,基本能够满足数字系统(数字电子电路设计)的基本需要。PLD内部的数字电路既可以在出厂前决定,也可以在出厂后进行决定,并且在出厂后将无法再进行改变。PLD不需要漫长的前置时间去制造原型或者正式产品,这也就能够为运行节省大量的时间。
         1.3 EDA技术设计流程
        就当前社会以及科技背景去看,EDA技术在数字电子电路设计方面的广泛应用推动了电子电路设计领域进行扩展,使得计算机设计模式基本替代了传统的设计模式。EDA技术设计流程大体如下:图形输入、HDL文本输入、综合、适配、时序仿真与功能仿真、编程下载、硬件测试等。
        2 EDA技术在数字电子电路设计中的应用探究
        在上文中,已经阐述了数字电子电路设计的基础、数字电子电路设计与EDA技术的有机结合以及EDA技术组成和设计流程。下面将对EDA技术在电子电路设计中的应用进行探究。
        2.1促进理论知识学习,掌握基础技能
        在数字电子电路设计技术中应用EDA技术是时代进步、科技发展的主趋势,因此,各大高校以及岗位专业人员必须对EDA技术与数字电子电路设计结合的相关知识有充分的了解,也就变相的要求相关人员对相关的知识内容进行有效的掌握。而EDA技术在数字电子电路设计中应用需要的不单单是简单的知识素养积累,还需要对当前的社会和科技背景有充分的认识、能够进行有效的分析与预判。由于EDA技术与数字电子电路设计的结合并不是很完善,对此,各相关领域的人员更需要将所掌握的知识进行充分的实验,总结经验,熟练相关的操作技能,从而达到能够将EDA技术应用到数字电子电路设计上的地步。相较于枯燥乏味的知识积累,EDA技术手段为所有的学习者提供了一个稀缺有趣的知识资源积累途径,EDA技术的模拟手段完全能够让学习者对所学知识有进一步地认识和了解,提升学习兴趣,培养综合型人才。
        2.2综合创新,提升设计效率
        尽管EDA技术在我国的发展已经有了近三十年的历史,但是不可否认,EDA技术在数字电子电路设计中应用时间尚短,其中存在着诸多问题等待人们去解决,尤其是各大高校的学生以及资深的专业学者。所有的人都应该充分认识到数字电子电路设计中EDA技术的问题,并且能够在社会大趋势下敢于打破常态,将自我总结出的新知识、新规律、新方法公之于众,推动数字电子电路设计中EDA技术应用的发展。
对此,广大学子们应该勤奋学习,丰富实践履历,将所学的知识充分检验,将问题准确记录,不放弃实验过程中的任何误差点,勤于思考,将实验过程中发现的问题进行锲而不舍的探究,从而完成新领域的革新,促进发展。
         2.3应用实例
         EDA技术在数字电子电路设计中的最简单的应用实例是利用EDA技术设计一个能够显示秒、时、分的数字钟电路,其具体流程如图1所示。在其设计方案中,采用FPGA芯片进行实验,装配EDA技术实验箱,利用装有QUARTER2软件的电脑进行设计和检查。
         通常情况下,EDA技术遵循“自上而下”的设计原则,一般可以把设计过程划分为不同的层次进行处理:第一层:数字钟;第二层:24 进制计数器、60 进制计数器、译码显示电路。第三层:小时计数、分计数、秒计数、译码显示。在进行上述设计过程中,选择了VHDL 语言进行编程,首先需要按照要求对低层程序进行设计,从而获取支持调用的图元。同时,在计算机环境可以选择QuartusII 软件,并严格按照VHDL设计规范来对60 进制计数器程序进行编写和设计,以确保其顺利的转化成图元,为顶层设计工作的进行奠定良好的基础。对24 进制计数器的程序进行编写时,通常是以60 进制计数器为基础来进行程序的设计,仅需适当的调整进位判断标准即可,通常是把60调整为24,并保持其余部分一致。
        借助编译仿真的方法可以将其下载并直接转移到FPGA 芯片上,从而完成设计要求。接下来还需要借助实验箱资源对设计的科学性、合理性和准确性进行检验,一旦发现问题,要对程序进行相应的修改,修改完成后再次编译下载即可。
         图1 EDA技术设计流程示意图
        3 总结
        数字电子电路设计中应用EDA技术是现在社会科技发展的需要,电子电路设计领域的革新势必会在EDA的推动下跨向新的高度,对此,所有的相关领域人员都应该积极面对这种趋势,谋求发展的新途径,相关部门也应当提供相应的政策支持。
       【参考文献】
        [1]胡立广.数字电子电路设计中EDA技术的应用[J].中国高新技术企业,2013,(13):51-52.
        [2]钟佳宏.基于EDA技术进行数字电路设计的分析[J].科学与信息化,2017,(17):7-8.
        [3]王俊博.数字电路中的 EDA 技术的应用分析[J].中国科技投资,2016,(24):317-317.
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