淺析電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化與工程實(shí)現(xiàn)

【摘 要】把計(jì)算機(jī)作為基本的工作平臺(tái)，應(yīng)用計(jì)算數(shù)學(xué)、拓?fù)溥壿媽W(xué)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)，開發(fā)出了一整套軟件工具（以人工智能等多種計(jì)算機(jī)應(yīng)用科學(xué)的最新成果），系統(tǒng)設(shè)計(jì)綜合技術(shù)和電子產(chǎn)品、電子電路是工程師輔助電子設(shè)計(jì)所從事的，朝著電子設(shè)計(jì)CAD（EDA）、機(jī)械CAD與電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)相互滲透，相互結(jié)合的趨勢(shì)發(fā)展。機(jī)械產(chǎn)品一般會(huì)用到很多電子裝置和部件，電子產(chǎn)品中也是需要進(jìn)行機(jī)殼和結(jié)構(gòu)等機(jī)械設(shè)計(jì)，結(jié)合集中體現(xiàn)在機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì)中。電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化是現(xiàn)在設(shè)計(jì)方法中產(chǎn)品進(jìn)行系統(tǒng)仿真和實(shí)驗(yàn)工作最熱門的課題。

【關(guān)鍵詞】電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化 電子產(chǎn)品 電路輔助設(shè)計(jì)

一、發(fā)展階段有三種不同

同時(shí)，電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的發(fā)展也分為三種不同階段。分別介紹。

（一）電子圖版是第一代EDA技術(shù)時(shí)代。

60、70時(shí)代，計(jì)算技術(shù)在隨著新的技術(shù)改革時(shí)發(fā)展非?？欤行∫?guī)模集成的電路發(fā)展應(yīng)用時(shí)，電子系統(tǒng)產(chǎn)品每片集成電路包含元件是從前元件的幾百、幾千逐漸增加至萬(wàn)，原來分離元器件也逐漸被集成電路代替?，F(xiàn)在設(shè)計(jì)精度與功效要求是傳統(tǒng)手工繪制印刷電路板與集成電路版圖的方法沒有辦法滿足的。讓工程師代替繁雜，機(jī)械手工設(shè)計(jì)，用電子設(shè)計(jì)對(duì)二維平面圖進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。輔助制圖是60、70時(shí)代通常使用的計(jì)算器輔助，電子圖板則是由人形象的。

電子圖板是有點(diǎn)低級(jí)的輔助設(shè)計(jì)工具，雖然有幾何圖形的編輯與分析能力，可以和現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化工具系統(tǒng)相比非常有限，但從手工到自動(dòng)化是一次難得的突破。

（二）輔助設(shè)計(jì)與仿真分析年代，是以電路輔助設(shè)計(jì)與仿真分析為核心，分支軟件迅速發(fā)展的第二代EDA時(shí)期。

80年代，隨著電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算和微電子技術(shù)自身發(fā)展的需求，電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化應(yīng)用軟件象雨后春筍般地涌現(xiàn)出來，像混合電路分析、模擬電路分析、數(shù)字電路分析、時(shí)序分析、失效分析、熱分析、印刷電路板自動(dòng)布線等，但是基本上這些都是相互獨(dú)立的軟件，相互之間無什么關(guān)系。不妨我們稱為分支軟件。分支軟件只能把一個(gè)軟件分析的結(jié)果送另一個(gè)軟件做另外一方面的分析研究，只能解決一個(gè)專門的問題，需要人工從新輸入數(shù)據(jù)很費(fèi)事。使用這些工具應(yīng)用讓工程師設(shè)計(jì)的產(chǎn)品在完成之前能有可預(yù)知的功能、特性與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中無法獲得的信息，從而大大提高產(chǎn)品的性能與生產(chǎn)控制能力的過程。有自動(dòng)布線工具應(yīng)用，不僅使多層印刷電路板，大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路的自動(dòng)設(shè)計(jì)成為了現(xiàn)實(shí)，同時(shí)由于縮短了電路設(shè)計(jì)的周期，降低了設(shè)計(jì)的費(fèi)用，按照用戶的要求設(shè)計(jì)制造，引出全定制、半定制為特征的專用集成電路（ASIC）概念，使集成電路又發(fā)生了一場(chǎng)革命性的變化（在80年代中期）。

（三）集成綜合概念設(shè)計(jì)是第三代EDA年代。

90年代，所謂的框架式結(jié)構(gòu)是在電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)分支軟件快速發(fā)展基礎(chǔ)上，把各自獨(dú)立的不同應(yīng)用分支軟件用統(tǒng)一軟件管理?？偪蚣芤?guī)定了各個(gè)分支軟件進(jìn)入這個(gè)框架共同的標(biāo)準(zhǔn)，在這個(gè)總框架中具有共同人機(jī)界面，共同的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，共同低層語(yǔ)言以及調(diào)用規(guī)則和共同的輸入輸出數(shù)據(jù)格式等，使（幾十個(gè)甚至幾百個(gè)）不同專家，不同公司為開發(fā)出來的軟件解決（電子設(shè)計(jì)中）存在的不同問題，組合裝配能夠更加自如，徹底全面的解決電子設(shè)計(jì)中鎖存在的各種問題。

二、進(jìn)一步了解EDA技術(shù)

EDA正向的設(shè)計(jì)服務(wù)是電子裝置。先有構(gòu)思或者概念形成框圖，由上而下，再自大而小，一步一步的設(shè)計(jì)是大家的正常思路（習(xí)慣性的），正向設(shè)計(jì)就是傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。是發(fā)明家的思路，而反方向的設(shè)計(jì)則是剖析系統(tǒng)的產(chǎn)品細(xì)節(jié)，例如從解剖析版圖做出同樣性能的系統(tǒng)或功能部件。思路是出于仿制的方法。

新一代EDA技術(shù)需要解決的問題是系統(tǒng)層綜合和仿真，第三代EDA技術(shù)，采用的是統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)，EDA的新技術(shù)就是可以隨時(shí)檢驗(yàn)和更新，使本來要串行的工作，變成了同時(shí)的工作，而且每一個(gè)層次設(shè)計(jì)的工作直接為（相鄰工作和層次）提供了相應(yīng)的數(shù)據(jù)。例如在設(shè)計(jì)電路的時(shí)候，可以直接在元件上顯示型號(hào)的參數(shù)。在設(shè)計(jì)印制板時(shí)，可以直接打出元件清單在圖紙上，這樣就可以使設(shè)計(jì)與文檔同時(shí)進(jìn)行，這是文檔、測(cè)試碼和測(cè)試方法、芯片、電路、系統(tǒng)同時(shí)進(jìn)行的方法，可以縮短設(shè)計(jì)周期的十倍，大家公認(rèn)的一個(gè)專用名詞就是“同時(shí)工程”，同時(shí)工程其實(shí)還包含了模具設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和快速制造（CAD/CAM/CAE/CAT），使測(cè)試、制造、設(shè)計(jì)加工都能在計(jì)算機(jī)的輔助下進(jìn)行，因?yàn)镋DA的威力，所以產(chǎn)品上市周期大大的縮短了，系統(tǒng)層：它對(duì)系統(tǒng)的要求是接受輸入，與有關(guān)系統(tǒng)組成概念和設(shè)想，它輸出的則是對(duì)其各組成電路框圖的指標(biāo)與全系統(tǒng)所能達(dá)到性能，因此可以對(duì)多種方案進(jìn)行比較。電路層：系統(tǒng)層的輸出，一般情況下描述語(yǔ)言要求用C語(yǔ)言或VHDL語(yǔ)言，加上一定的約束條件。版圖層：這一層將隨各種電路不同的實(shí)現(xiàn)方式而異，如果做成專用芯片ASIC，芯片的自動(dòng)布線則用電路層的輸出實(shí)現(xiàn)，在人工干予的情況下進(jìn)行檢驗(yàn)、測(cè)試和調(diào)整。如果做成現(xiàn)場(chǎng)可編程陣列（FPGA），由另一個(gè)工具進(jìn)行編程。如果采用通用的IC芯片搭成印刷電路板結(jié)構(gòu)，則由通用的IC芯片中庫(kù)器件，在屏幕上接線并仿真，成功后，可以自動(dòng)布線對(duì)印刷電路板。用EDA工具進(jìn)行電子電路設(shè)計(jì)時(shí)，不用搭電路，不用先采購(gòu)各種元器件，也不用擔(dān)心安裝調(diào)試中的任何意外。在計(jì)算機(jī)屏幕上一步就進(jìn)入印刷電路板設(shè)計(jì)加工或芯片制造，在根本上改變了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。

三、結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)學(xué)習(xí)的內(nèi)容，了解了EDA發(fā)展的歷史，對(duì)了解電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)有很大的幫助，對(duì)判斷本單位本部門處在哪一個(gè)年代，找到與先進(jìn)技術(shù)存在差距，根據(jù)所擁有的實(shí)力，爭(zhēng)取條件迎頭趕上是有好處的。電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)涉及面很廣，屬于高新技術(shù)，是計(jì)算機(jī)學(xué)、半導(dǎo)體技術(shù)、電子產(chǎn)品系統(tǒng)設(shè)計(jì)等的結(jié)合產(chǎn)物，還有就是發(fā)展速度很快，參加了一些研討會(huì)和技術(shù)交流會(huì)，學(xué)到了很多新的東西。

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