電子工程設(shè)計中EDA技術(shù)的作用及應用探討

廣州數(shù)控信息科技有限公司 鄧藹仙

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電子工程設(shè)計中EDA技術(shù)的作用及應用探討

廣州數(shù)控信息科技有限公司 鄧藹仙

【摘要】電子工程發(fā)展至今，正在逐漸實現(xiàn)小型化、大容量以及快速化，其系統(tǒng)設(shè)計也在逐步進化。EDA技術(shù)引進到電子工程設(shè)計中實現(xiàn)了革命性的革新，實現(xiàn)了科技的發(fā)展和提高，實現(xiàn)了電子產(chǎn)品的更新?lián)Q代。本文主要對EDA技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展、基本特點、軟件及其在電子工程設(shè)計中的應用展開了探討。

【關(guān)鍵詞】EDA技術(shù)；電子工程設(shè)計；應用

當今時代作為一個信息時代，電子工程的發(fā)展趨勢迅猛，結(jié)合信息技術(shù)以后，電子科技產(chǎn)品實現(xiàn)了迅速的更新?lián)Q代。電子科技產(chǎn)品能夠為人們提供便利，令其服務趨向于智能化［1］。然而，在電子工程發(fā)展期間也存在著一些問題，電子工程設(shè)計需要更先進的技術(shù)，因此，EDA技術(shù)被引進到了設(shè)計中來。

1 EDA技術(shù)概述

EDA，英文全稱為Electron Design Automation，也就是電子設(shè)計自動化。該技術(shù)通過進行大范圍的邏輯編程，通過描述語言進行系統(tǒng)邏輯表達，利用相關(guān)軟件進行自動電子設(shè)計，進而完成對特定芯片的編譯工作，主要應用于電子系統(tǒng)。EDA技術(shù)中除了能夠完成自動電子設(shè)計，還能夠進行電路板輔助設(shè)計以及計算機輔助設(shè)計，是在CAD技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來，在電子計算機行業(yè)中得到了廣泛應用［2］。

2 EDA技術(shù)的特點和技術(shù)軟件

2.1 基本特點

EDA技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)的最主要區(qū)別就是設(shè)計流程，傳統(tǒng)設(shè)計是“自下而上”，而EDA技術(shù)則是“自上而下”［3］。傳統(tǒng)的設(shè)計方法要先確定集成電路芯片的基本特點，隨后對各個模塊進行具體設(shè)計，最終集合到一起完成系統(tǒng)設(shè)計。這種方式的效率很低，需要大量的器件，非常容易在設(shè)計中出現(xiàn)故障，進而損耗大量的元器件。應用EDA技術(shù)以后，在設(shè)計初期并可以對各個部分進行細致規(guī)劃，在劃分方框圖時進行糾錯和仿真，并進行綜合優(yōu)化。利用EDA技術(shù)能夠幫助用戶對任意硬件進行功能描述，減低失誤率、提升工作效率。

2.2 技術(shù)軟件

EDA技術(shù)軟件主要包括兩種：EWB軟件，在PC基礎(chǔ)上集合了集成工具、原理圖輸入工具、設(shè)計文件夾、仿真器等多項功能的設(shè)計軟件；PROTEL軟件，該軟件應用較為廣泛，主要包括印刷電路板和電路原理圖兩部分設(shè)計系統(tǒng)，近年來主要被應用于設(shè)計高層次的電子工程，發(fā)展較為迅速［4］。

3 電子工程設(shè)計中EDA技術(shù)的實際應用

EDA技術(shù)在最近幾年實現(xiàn)了飛速發(fā)展，應用領(lǐng)域和范圍正在逐步擴增，包括生物化工、通信、航空航天、醫(yī)藥、軍事等行業(yè)都有應用，其中最為突出的就是電氣工程設(shè)計。利用EDA技術(shù)進行電子設(shè)計，能夠利用虛擬儀器進行有效測試。如下圖1所示，為EDA技術(shù)的應用流程。下面筆者針對電子工程設(shè)計中EDA技術(shù)的實際應用進行分析。

圖1 EDA技術(shù)的應用流程圖

3.1 仿真電路設(shè)計

通常情況下，電子工程有了確定的設(shè)計方案以后，需要對該方案進行科學性和可行性驗證，這就需要進行系統(tǒng)仿真模擬［5］。EDA技術(shù)能夠提供仿真模擬，確定設(shè)計系統(tǒng)的具體關(guān)節(jié)函數(shù)，并借助相應的數(shù)學模型進行測試。經(jīng)實際經(jīng)驗證明，利用EDA仿真技術(shù)不僅可以應用到電子工程設(shè)計的驗證中，還能對新思路的設(shè)計方案進行合理性推測。仿真測試結(jié)束后，相關(guān)的電路結(jié)構(gòu)便可以進一步進行結(jié)構(gòu)嚴整，確定其設(shè)計是否正確。EDA技術(shù)這種有效的糾錯功能幫助我國的電子工程事業(yè)實現(xiàn)了穩(wěn)步發(fā)展。

EDA技術(shù)中最具有代表性的就是CPLD/FPGA設(shè)計仿真，下面筆者以應用該仿真設(shè)計技術(shù)的數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)為例對其進行簡要介紹。系統(tǒng)設(shè)計目標是設(shè)計一個A/D轉(zhuǎn)換器取代微控制器，進而完成數(shù)據(jù)控制采集。如圖2所示，該系統(tǒng)的構(gòu)成部分包括鍵盤、七段顯示器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器以及CPLD/FPGA芯片，將這幾個部分進行組合后，通過VHDL硬件語言完成程序設(shè)計仿真模擬，確定程序正確后，將程序轉(zhuǎn)移到芯片中，便可以完成設(shè)計目標。該系統(tǒng)通常應用于工業(yè)生產(chǎn)或是科學實驗中，能夠?qū)Ω鞣N類型的物理量進行實時數(shù)據(jù)采集和測試并進行有效反饋，例如：溫度、電壓、電流等等，在軍事、醫(yī)學等領(lǐng)域中也有所應用。該系統(tǒng)基于EDA技術(shù)進行CPLD/ FPGA仿真模擬，在實際應用中具備更靈活、更簡潔的特點。

圖2 數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)框圖

3.2 優(yōu)化電路性能設(shè)計

對于電子產(chǎn)品來說，容差的性質(zhì)和工作溫度是影響電路安全運行的重要因素。在進行傳統(tǒng)電子工程設(shè)計過程中，往往很難對這兩個因素進行細致全面的分析，也就是說設(shè)計方案并不能更為理想，進而器件自身的溫度和容差也無法保證最佳。將EDA技術(shù)應用到電子工程設(shè)計中以后，由于該技術(shù)能夠提供溫度分析以及統(tǒng)計分析功能，進而元器件的最佳參數(shù)、最佳溫度、最佳結(jié)構(gòu)都能利用該技術(shù)予以確定，工程設(shè)計方案也能得到有效優(yōu)化，產(chǎn)品質(zhì)量也能夠得以提升，進而相關(guān)企業(yè)的經(jīng)濟效益也能得到提升。

3.3 有效性分析

EDA技術(shù)在電子工程設(shè)計中應用還能對電路進行有效性分析，這也是非常重要的一點。無論是設(shè)計何種工程系統(tǒng)，都需要對其進行數(shù)據(jù)測試和特性分析，但是在實際設(shè)計期間，考慮到硬件以及現(xiàn)有技術(shù)的約束，設(shè)計方案往往具備一定的局限性，不僅結(jié)果會出現(xiàn)問題，電路測試本身也不夠精確，可想而知，產(chǎn)品的后續(xù)工作很難實現(xiàn)高質(zhì)量服務。利用EDA技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)更為精確、功能更全、精度更高的測試，按照更好的順序完成設(shè)計工作，避免出現(xiàn)局部性差異，設(shè)計方案的整體性和合理性能夠得到有效提升。

4 電子工程設(shè)計中應用EDA技術(shù)的注意事項

在實際工作中，利用EDA技術(shù)進行電子工程設(shè)計需要對以下內(nèi)容加以關(guān)注：第一，設(shè)計電子電路的過程中，考慮到延時時間的不確定性，有些贅余的自動編譯電路，設(shè)計反向器的個數(shù)要盡量保證為奇數(shù)，彼此間進行串聯(lián)；第二，輸入引腳不能令其懸空，一定要保證接地，驅(qū)動期間要保證信號有源；第三，各個電源要保證接地，若是需要，對于連接部分要進行解耦和濾波處理；第四，設(shè)計期間，引腳和邏輯單元要將多余部分留出，若是以后還需要進行擴展或修改，可以繼續(xù)進行；第五，各個器件在使用過程中要適當進行冷卻處理，避免由于工作時間過長或是器件本身原因?qū)е逻^熱損壞。

5 結(jié)語

EDA技術(shù)作為電子技術(shù)中最具有代表性的技術(shù)之一，在信息時代實現(xiàn)了飛速發(fā)展，能夠為電子工程設(shè)計提供更為有效的幫助。最近幾年，相關(guān)的專家學者對EDA技術(shù)進行了高層次的研究，其綜合技術(shù)水平得到了有效提升，我國的電子工程設(shè)計效率、產(chǎn)品附加值得以提升，為該行業(yè)的發(fā)展打下了堅實的基礎(chǔ)。

參考文獻

［1］趙歡歡.電子工程設(shè)計的EDA技術(shù)研究分析［J］.電子技術(shù)與軟件工程，2014（03）.

［2］姚國雪.電子工程設(shè)計的EDA技術(shù)芻議［J］.中小企業(yè)管理與科技（中旬刊），2014（10）.

［3］朱金明，黃理瑞.淺析電子設(shè)計中EDA技術(shù)的應用［J］.數(shù)字技術(shù)與應用，2014（07）.

［4］許勇.電子工程設(shè)計中EDA技術(shù)的應用研究［J］.福建電腦，2014（09）.

［5］齊江濤.電子工程設(shè)計中EDA技術(shù)的分析［J］.福建質(zhì)量管理，2015（10）.