对电子工程设计应用的探讨

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【摘 要】随着科学技术的发展，各种先进的技术在电子工程中的应用也越来越形式多样,其中EDA技术电子工程技术发展的一个重要成果，为电子工程的发展做出了很大的贡献。下面笔者将对此技术进行详细的阐述。

【关键词】电子工程；EDA；技术

中图分类号：C35文献标识码： A

1、EDA技术的含义及应用现状

所谓EDA技术，就是电子设计自动化（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。

2、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。

3、电子工程设计中EDA技术的应用

近年来，EDA技术得到了深入地发展与完善，同时EAD技术的应用领域也变得更广，如医药、通信、生物、化工、航空航天、电子工程、军事等。其中电气工程设计领域EDA技术的应用尤其突出，即利用EDA技术所提供的虚拟仪器测试产品，把FPGA/CPLD器件应用到ASIC/PCB设计和仪器设备设计等。基于此，下文主要就电子工程设计中EDA技术的应用展开讨论。

（1）电路设计的仿真分析

待确定了电子工程设计方案后，有必要利用结构模拟和系统仿真等方法就此设计方案的科学性、合理性和可行性予以研究分析。如果利用EDA技术对电子工程设计方案予以仿真分析，则首先应该明确此系统相关环节的传递函数，再利用数学模型就确定的传递函数予以仿真分析。研究证实，此系统仿真技术完全可应用到非电子工程专业系统设计领域，同时可用来验证相关新构思和新理论的合理性。待完成了仿真分析后，应该就各系统电路结构予以模拟分析，以此判断电路结构性能指标的可实现性和设计的正确性。总体而言，此种量化形式的分析防范可为我国电子工程设计水平的提高提供可能。

（2）电路特性的优化设计

众所周知，电子产品元器件的容差较其他同类产品佳，且直接控制好元器件工作的环境温度便可确保电路运行的稳定性和安全性。然而，传统的电子工程设计方案却难以实现对元器件容差、工作的环境温度的系统性分析，由此便大大限制了电子工程设计方案的质量，同时也无法确保元器件容差最佳和工作的环境温度最优。基于此，本文引入的EDA技术便可有效攻克此类问题，即利用EDA技术做提供的统计分析功能和温度分析功能，可确保元器件容差最佳和工作的环境温度最优，究其原因为：统计分析功能和温度分析功能可准确确定元器件的最佳参数和电路结构，同时可提高元器件自身性能与工作环境温度间的协调性和一致性。由此可见，EDA技术可为电子工程设计方案的优化和电子产品使用质量的提高提供可能。

4、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。

（1） PCB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。

（2）IC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）。

（3）PLD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.

[2][美]E・M・罗杰斯著.传播学史――一种传记式的方法[M],殷晓蓉,译,上海：上海译文出版社,2005:350