探讨EDA技术在电子设计中的应用

夏莉莉

中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所，辽宁 沈阳 471009

探讨EDA技术在电子设计中的应用

夏莉莉

中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所，辽宁 沈阳 471009

电子设计自动化即EDA已经成为电子设计的一个发展潮流，EDA技术的产生与发展带来了全新的技术理念，对电子设计行业产生巨大影响。在当今世界的技术发展趋势中，EDA技术的应用越来越广泛，起着重要作用。本文旨在通过阐述EDA技术的发展优势，对其在电子设计中的应用作进一步探讨。

EDA技术；电子设计；应用

伴随着信息化社会的高速发展，EDA技术逐步发展起来，并越来越广泛地被应用到电子设计的各个领域中去，与传统的电子方法相比较，电子设计自动化具有更加强大优势与特点。EDA技术的依托基础是计算机，综合了多学科的技术成果。本文旨在通过对EDA的具体分析，结合具体实例深入探讨其在电子设计中的应用。

1 EDA技术的发展优势分析

EDA技术中，以大规模的可编程逻辑器件为载体，能够实现硬件的电路设计。目前采用的器件是复杂可编程逻辑器件即CPLD和现场可编程门列阵即FPGA两大类。电子设计自动化从传统电子设计最开始的“手工”阶段发展到了“计算机作辅助”的阶段。这个发展的过程充分展现了EDA技术的特点及其发展优势。

1.1 无论是CPLD还是FPGA，它们的编程方式都能够比较容易地实现无线编程、或者其他在线编程，并且两类编程逻辑器件都具有相当良好的加密功能。

1.2 针对MCU所特有的不可靠复位以及PC跑飞等缺陷，EDA技术都已经完全克服，不存在这些固有缺陷，并且能够将整个的系统下载到同一个芯片当中，既缩小了体积，又方便进行管理和屏蔽，大大降低了在电子设计中的风险。由此得出，EDA技术具有较高的可靠性。

1.3 针对有些通信协议的复杂多变特性，能够利用VHDL对FPGA进行高效、灵活处理，并且能够快速地适应升级之后的标准。事实上，FPGA具有的到容量、快速、高效的技术特点，这些特点趋势主要是为了适应通信领域应用的发展。

1.4 EDA技术使得其器件的功能模块能够同时工作，以此实现各个级别的任务，甚至是多个任务并行执行。这样既加快了EDA技术的运行效率，又能够使得FPGA运算系统超出通用处理器的数百倍。

2 EDA技术设计流程解析

2.1 源程序

电子设计工程的首要步骤就是要利用EDA技术的器件软件通过文本或者图形编辑器，以文本或者图形的方式展示出来。无论是图形编辑器还是文本编辑器，首先应当要通过EDA工具对这两种方式进行排错编译，将其转化为VHDL的文件格式，使其能够为深入的逻辑综合做好前提准备。在进行逻辑综合之前应当将VHDL描述内容做行为仿真，就是将其源程序送到其仿真器中进行仿真。该仿真行为是以VHDL语言为依据的，与具体的电路是没有关系的。

2.2 逻辑综合

通过综合器把电路设计的高级语言描绘转化成为低级的语言描绘，该过程就是逻辑综合。逻辑综合的过程也是对电子设计目标进行优化的过程。在进行逻辑综合之后能够将VHDL网表文件送到仿真器中进行仿真操作，其结果与功能基本保持一致。

2.3 目标器件

逻辑透配是指对生成的网表文件针对某个具体的目标器件进行映射操作。这个过程包括器件配置、布线操作等，在指定的目标器件中进行配置，产生下载文件，之后可以对时序进行仿真操作。VHDL仿真器在运行的过程中已经对EDA器件的属性特征进行了全面充分的考虑，因此能够保证时序结果的精确性。

2.4 硬件仿真与测试

在电子设计当中，经常会通过FPGA来完成对电子系统设计的功能检测，检测完成之后通过VHDL进行设计，最后呈现结果。这是硬件的仿真过程。而硬件的测试过程是指针对于CPLD以及FPGA直接应用到设计的过程当中，将文件下载之后，对电子设计过程进行功能检测。

在对EDA技术进行的功能及时序仿真阶段，如果在仿真过程中没有发现任何问题，就可以将生成的文件下载到目标芯片当中。在这个过程中，应当注意以下几个重要事项：

（1）不可以采取反相器串联法来构成“延时电路”。

（2）在输入引脚时不可以悬空，必须通过有源信号进行驱动，将不使用的引脚进行接地。

（3）器件电源和接地的地线引脚应当要可靠连接。

（4）为了方便EDA技术应用的扩展和设计，在对要使用的器件进行选择时，要使得逻辑单元以及引脚要有一定的数量余量。

（5）要注意把握好环境的变化，防止对器件造成过热引起故障。

3 8255A芯片设计中EDA技术的应用分析

8255 A芯片就是指型号为8255的一种可编程外设接口电路，它具有较强的通用性，使用灵活，通过此型号芯片可以实现与外设的直接链接。由于它是比较典型的并行接口芯片，在各种微型机以及单片机的接口电路中得到广泛应用。8255A的工作方式分为三种：方式0、1、2。工作方式中的方式0，是最简单常用的也是最基本的输入和输出方式。在进行8255A所谓方式0 过程中，为了实现其功能，可以通过采用EDA技术的应用来设计一个并行接口电路。在设计的接口电路中，对CPLD和FPGA资源的占用比例比较小，完全能够将多个电路模块进行嵌入，以此共同使用一片CPLD或者FPGA资源，从而将电路设计简单化，同时提高了集成度和稳定性能。

3.1 8255 A端口及构造体说明

该设计模块中PPI端口一共定义了40个引脚，定义与8255A是相同的。端口的构造体许多都是输入输出的双向引脚，其端口是相互对应的。在EDA软件生成的电路符号表示的是PPI的外部特征，如图所示：

在芯片端口的构造体内部，都是通过bus-in和bus-out总线来实现。

3.2 构造体进程说明

PPI的构造体包括5个进程，主要是读进程、写进程以及形成pa、pb、pc三态输出进程。其中pa、pb和pc进程比较简单，不需要做详细说明，在这里主要分析读、写两个进程。

（1）读进程工作就是指在片选信号和读信号都有效时，从各个端口对外部设备提供的信息数据进行读入。此外读进程对数据线总线的信息数据进行描述并且通过三态缓冲器进行实现。

（2）写进程工作就是在片选信号和写信号有效时，将总线上的数据信息写入到bus-out总线上，与此同时，将总线上的最高数据位进行寄存器保存，便于以后对使用方式的判别。因为在写进程中，VHDL语言编程方法与读进程中的十分相似，再加上源程序比较长，所以本文没有给出详细的源程序。

将PPI模块进行编译、逻辑综合之后，将其文本数据下载到芯片当中，将已生成的EDA器件应用到实际的电路设计中，能够完好实现8255A的输入输出功能。

4 结语

随着电子信息的快速发展，EDA技术的快速发展与完善为电子设计水平的提高提供了技术支持与实力保障。可以说EDA技术的应用为电子设计行业带来了一次技术上的革新，这就要求电子设计工程师要熟练掌握好EDA技术，在提高效率的同时，开发出更多具有高性能的电子产品。使得EDA技术更好地适应社会发展，增强自身竞争实力，并推动电子系统不断向集成化、大规模化的方向快速发展。

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10.3969/j.issn.1001-8972.2012.11.065