1、 1 EDA 技术及软件 EDA是电子设计自动化 (Electronic Design Automation)的缩写 ,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。 EDA技术就是以计算机为工具，设计者在 EDA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。 1 EDA 技术的概念 EDA技术是在 电子 CAD技术基础上发展起来的计算机软件系统，是指
2、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。 利用 EDA工具，电子设计师可以从概念、算法、协议等开始设计电子系统，大量工作可以通过计算机完成，并可以将电子产品从电路设计、性能分析到设计出 IC 版图或 PCB版图的整个过程的计算机上自动处理完成。 现在对 EDA的概念或范畴用得很宽。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。本
3、文所指的 EDA 技术，主要针对电子电路设计、 PCB设计和 IC 设计。 EDA设计可分为系统级、电路级和物理实现级。 2 EDA 常用软件 EDA工具层出不穷，目前进入我国并具有广泛影响的 EDA软件有： multiSIM7（原 EWB的最新版本）、 PSPICE、 OrCAD、 PCAD、 Protel、 Viewlogic、 Mentor、 Graphics、 Synopsys、 LSIIogic、 Cadence、MicroSim等等。这些工具都有较强的功能，一般可用于几个方面，例如很多软件都可以进行电路设计与仿真，同进还可以进行 PCB自动布局布线，可输出多种网表文件与第三方软件接
4、口。 下面按主要功能或主要应用场合，分为电路设计与仿真工具、 PCB设计软件、 IC 设计软件、 PLD设计工具及其它 EDA 软件，进行简单介绍。 2.1 电子电路设计与仿真工具 我们大家可能都用过试验板或者其他的东西制作过一些电子制做来进行实践。但是有的时候，我们会发现做出来的东西有很多的问题，事先并没有想到，这样一来就浪费了我们的很多 时间和物资。而且增加了产品的开发周期和延续了产品的上市时间从而使产品失去市场竞争优势。有没有能够不动用电烙铁试验板就能知道结果的方法呢？结论是有，这就是电路设计与仿真技术。 说到电子电路设计与仿真工具这项技术，就不能不提到美国，不能不提到他们的飞机设计为什
5、么有很高的效率。以前我国定型一个中型飞机的设计，从草案到详细设计到风洞试验再到最后出图到实际投产，整个周期大概要 10 年。而美国是 1年。为什么会有这样大的差距呢？因为美国在设计时大部 2 分采用的是虚拟仿真技术，把多年积累的各项风洞实验参数都输入电脑，然后通过电 脑编程编写出一个虚拟环境的软件，并且使它能够自动套用相关公式和调用长期积累后输入电脑的相关经验参数。这样一来，只要把飞机的外形计数据放入这个虚拟的风洞软件中进行试验，哪里不合理有问题就改动那里，直至最佳效果，效率自然高了，最后只要再在实际环境中测试几次找找不足就可以定型了，从他们的波音 747到 F16都是采用的这种方法。空气动力
6、学方面的数据由资深专家提供，软件开发商是 IBM，飞行器设计工程师只需利用仿真软件在计算机平台上进行各种仿真调试工作即可。同样，他们其他的很多东西都是采用了这样类似的方法，从大到小，从复 杂到简单，甚至包括设计家具和作曲，只是具体软件内容不同。其实，他们发明第一代计算机时就是这个目的（当初是为了高效率设计大炮和相关炮弹以及其他计算量大的设计）。 电子电路设计与仿真工具包括 SPICE/PSPICE； multiSIM7； Matlab； SystemView； MMICAD LiveWire、Edison、 Tina Pro Bright Spark等。下面简单介绍前三个软件。 （ 1） SP
7、ICE（ Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）：是由美国加州大学推出的电路分析仿真软件，是 20 世纪 80 年代世界上应用最广的电路设计软件， 1998年被定为美国国家标准。 1984年，美国 MicroSim公司推出了基于 SPICE的微机版 PSPICE（ Personal-SPICE）。现在用得较多的是 PSPICE6.2，可以说在同类产品中，它是功能最为强大的模拟和数字电路混合仿真 EDA软件，在国内普遍使用。最新推出了 PSPICE9.1版本。它可以进行各种各样的电路仿真、激励建立、温度与噪声分析、模拟控制、波形输
8、出、数据输出、并在同一窗口内同时显示模拟与数字 的仿真结果。无论对哪种器件哪些电路进行仿真，都可以得到精确的仿真结果，并可以自行建立元器件及元器件库。 （ 2） multiSIM（ EWB的最新版本）软件：是 Interactive Image Technologies Ltd在 20 世纪末推出的电路仿真软件。其最新版本为 multiSIM7，目前普遍使用的是 multiSIM2001，相对于其它 EDA软件，它具有更加形象直观的人机交互界面，特别是其仪器仪表库中的各仪器仪表与操作真实实验中的实际仪器仪表完全没有两样，但它对模数电路的混合仿真功能却毫不逊色，几乎能够 100%地仿真出真实电路
9、的结果，并且它在仪器仪表库中还提供了万用表、信号发生器、瓦特表、双踪示波器（对于multiSIM7还具有四踪示波器）、波特仪（相当实际中的扫频仪）、字信号发生器、逻辑分析仪、逻辑转换仪、失真度分析仪、频谱分析仪、网络分析仪和电压表及电流表等仪器仪表。还提供了我们日常常见的各种建模精确的元器件，比如电阻、电容、电感、三极管、二极管、继电器、可控硅、数码管等等。模拟集成电路方面有各种运算放大器、其他常用集成电路。数字电路方面有 74 系列集成电路、4000系列集成电路、等等还支持自制元器件。 MultiSIM7还具有 I-V分析仪（相当于真实环境中的晶体管特性图示仪）和 Agilent信号发生器、
10、 Agilent万用表、 Agilent示波器和动态逻辑平笔等。同时它还能进行 VHDL仿真和 Verilog HDL仿真。 （ 3） MATLAB产品族：它们的一大特性是有众多的面向具体应用的工具箱和仿真块，包含了完整的函数集用来对图像信号处理、控制系统设计、神经网络等特殊应用进行分析和设计。它具有数据采集、报告生成和 MATLAB语言编程产生独立 C/C+代码等功能。 MATLAB产品族具有下列功能：数据分析；数值和符 号计算、工程与科学绘图；控制系统设计；数字图像信号处理；财务工程；建模、仿真、原型开发；应用开发；图形用户界面设计等。 MATLAB产品族被广泛应用于信号与图像处理、控制系
11、统设计、通讯系统仿真等诸多领域。开放式的结构使 MATLAB产品族很容易针对特定的需求进行扩充，从而在不断深化对问题的认识同时，提高自身的竞争力。 2.2 PCB设计软件 3 PCB（ Printed-Circuit Board）设计软件种类很多，如 Protel、 OrCAD、 Viewlogic、 PowerPCB、Cadence PSD、 MentorGraphices的 Expedition PCB、 Zuken CadStart、 Winboard/Windraft/Ivex-SPICE、PCB Studio、 TANGO、 PCBWizard（与 LiveWire配套的 PCB 制
12、作软件包）、 ultiBOARD7（与 multiSIM2001配套的 PCB制作软件包）等等。 目前在我国用得最多当属 Protel，下面仅对此软件作一介绍。 Protel是 PROTEL（现为 Altium）公司在 20 世纪 80 年代末推出的 CAD工具，是 PCB设计者的首选软件。它较早在 国内使用，普及率最高，在很多的大、中专院校的电路专业还专门开设 Protel课程，几乎所在的电路公司都要用到它。早期的 Protel主要作为印刷板自动布线工具使用，其最新版本为Protel DXP，现在普遍使用的是 Protel99SE，它是个完整的全方位电路设计系统，包含了电原理图绘制、模拟电路
13、与数字电路混合信号仿真、多层印刷电路板设计（包含印刷电路板自动布局布线），可编程逻辑器件设计、图表生成、电路表格生成、支持宏操作等功能，并具有 Client/Server（客户 /服务体系结构）， 同时还兼容一些其它设计软件 的文件格式，如 ORCAD、 PSPICE、 EXCEL等。使用多层印制线路板的自动布线，可实现高密度 PCB的 100%布通率。 Protel软件功能强大（同时具有电路仿真功能和 PLD开发功能）、界面友好、使用方便，但它最具代表性的是电路设计和 PCB设计。 2.3 IC 设计软件 IC 设计工具很多，其中按市场所占份额排行为 Cadence、 Mentor Grap
14、hics和 Synopsys。这三家都是 ASIC设计领域相当有名的软件供应商。其它公司的软件相对来说使用者较少。中国华大公司也提供 ASIC设计软件（熊猫 2000） ；另外近来出名的 Avanti公司，是原来在 Cadence的几个华人工程师创立的，他们的设计工具可以全面和 Cadence公司的工具相抗衡，非常适用于深亚微米的 IC 设计。下面按用途对 IC 设计软件作一些介绍。 （ 1）设计输入工具 这是任何一种 EDA 软件必须具备的基本功能。像 Cadence的 composer， viewlogic的 viewdraw，硬件描述语言 VHDL、 Verilog HDL是主要设计语言
15、，许多设计输入工具都支持 HDL（比如说 multiSIM等）。另外像 Active-HDL和其它的设计输入方 法，包括原理和状态机输入方法，设计 FPGA/CPLD的工具大都可作为 IC 设计的输入手段，如 Xilinx、 Altera等公司提供的开发工具 Modelsim FPGA等。 （ 2）设计仿真工作 我们使用 EDA工具的一个最大好处是可以验证设计是否正确，几乎每个公司的 EDA产品都有仿真工具。 Verilog-XL、 NC-verilog用于 Verilog仿真， Leapfrog用于 VHDL仿真， Analog Artist用于模拟电路仿真。 Viewlogic的仿真器有：
16、 viewsim门级电路仿真器， speedwaveVHDL仿真器， VCS-verilog仿真器。 Mentor Graphics有其子公司 Model Tech出品的 VHDL和 Verilog双仿真器： Model Sim。Cadence、 Synopsys用的是 VSS（ VHDL仿真器）。现在的趋势是各大 EDA公司都逐渐用 HDL仿真器作为电路验证的工具。 （ 3）综合工具 综合工具可以把 HDL 变成门级网表。这方面 Synopsys工具占有较大的优势，它的 Design Compile是作为一个综合的工业标准，它还有另外一个产品叫 Behavior Compiler， 可以提供更高级的综合。 另外最近美国又出了一个软件叫 Ambit，据说比 Synopsys的软件更有效，可以综合 50 万门的电路，速度更快。今年初 Ambit被 Cadence公司收购，为此 Cadence放弃了它原来的综合软件 Synergy。随着 FPGA设计的规模越来越大，各 EDA公司又开发了用于 FPGA设计的综合软件，比较有名的有：
