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EDA技术中的常用软件与仿真工具介绍.pdf

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EDA技术中的常用软件与仿真工具介绍.pdf

上传人:青山代下 2024/4/19 文件大小:774 KB

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EDA技术中的常用软件与仿真工具介绍.pdf

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】的内容,可以使用淘豆网的站内搜索功能,选择自己适合的文档,以下文字是截取该文章内的部分文字,如需要获得完整电子版,请下载此文档到您的设备,方便您编辑和打印。:..技术是在电子CAD技术基础上发展起来的软件系统,是指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设计、性能分析到设计出IC版图或版图的整个过程在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、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。例如在飞机过程中,从设计、性能及特性分析直到飞行模拟,都可能涉及到EDA技术。本文所指的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。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:EWB、PSCE、、PCAD、Prol、ViewLogic、、Graphics、Synopsys、LSIlogic、、croSim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,同时以可以进行PCB自动布局,可输出多种网表文件与第三方软件。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。:..1、电子电路设计与仿真工具电子电路设计与仿真工具包括SPICE/PSPICE;EWB;;SystemView;MMICAD等。下面简单介绍前三个软件。(1)SPICE(SimulaonProgwithIntegratedCircuitEmphasis)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(Peonal—SPICE)。,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。。它可以进行各种各样的、激励建立、温度与噪声分析、模拟控制、波形输出、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,并可以自行建立及元器件库。(2)EWB(ElectronicWorkbench)软件是InterActiveImageTechnologiesLtd在20世纪90年代初推出的电路仿真软件。,相对于其它EDA软件,它是较小巧的软件(只有16M)。但它对模数电路的混合仿真功能却十分强大,几乎100%地仿真出真实电路的结果,并且它在桌面上提供了、、信号发生器、扫频仪、逻辑分析仪、数字信号发生器、逻辑转换器和电压表、表等仪器仪表。它的界面直观,易学易用。它的很多功能模仿了SPICE的设计,但分析功能比PSPICE稍少一些。(3)文字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、等特殊应用进行分析和设计。它具有、报告生成和MATLAB语言编程产生独立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产品族被广泛地应用于信号与图像处理、控制系统设计、:..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、PCB设计软件PCB(Printed—CircuitBoard)设计软件种类很多,如Protel;OrCAD;Viewlogic;PowerPCB;CadencePSD;raphices的ExpeditionPCB;ZukenCadStart;Winboard/Windraft/Ivex-SPICE;PCBStudio;TANGO等等。目前在我国用得最多应属Protel,下面仅对此软件作一介绍。Protel是PROTEL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,有些高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,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/服务器体系结构,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、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。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、。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。下出按用途对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。poser,viewlogic的viewdraw,硬件描述语言VHDL、HDL是主要设计语言,—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/的工具大都可作为IC设计的输入手段,如Xilinx、等公司提供的开发工具,ModelsimFPGA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,AnalogArtist用于模拟电路仿真。Viewlogic的有:viewsim门级电路仿真器,speedwaveVHDL仿真器,VCS—verilog仿真器。MentorGraphics有其子公司ModelTech出品的VHDL和Verilog双仿真器:、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,pile是作综合的工业标准,它还有另外一个产品叫BehaviorCompiler,可以提供更高级的综合。另外最近美国又出了一家软件叫Ambit,说是比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,,各EDA公司又开发了用于FPGA设计的综合软件,比较有名的有:Synopsys的FPGAExpress,Cadence的Synplity,Mentor的Leonardo,这三家的FPGA综合软件占了市场的绝大部分。(4)布局和布线在IC设计的布局布线工具中,Cadence软件是比较强的,它有很多产品,用于标准单元、门阵列已可实现交互布线。最有名的是Cadencespectra,它原来是用于PCB布线的,后来Cadence把它用来作IC的布线。其主要工具有:Cell3,:..SiliconEnsemble—标准单元布线器;GateEnsemble—门阵列布线器;DesignPlanner—布局工具。其它各EDA软件开发公司也提供各自的布局布线工具。(5)物理验证工具物理验证工具包括版图设计工具、版图验证工具、版图提取工具等等。这方面Cadence也是很强的,其Dracula、Virtuso、Vampire等物理工具有很多的使用者。(6)模拟电路仿真器前面讲的仿真器主要是针对数字电路的,对于模拟电路的仿真工具,普遍使用SPICE,这是唯一的选择。只不过是选择不同公司的SPICE,像MiceoSim的PSPICE、MetaSoft的HSPICE等等。HSPICE现在被Avanti公司收购了。在众多的SPICE中,最好最准的当数HSPICE,作为IC设计,它的模型最多,仿真的精度也最高。4、PLD设计工具PLD(ProgrammableLogicDevice)是一种由用户根据需要而自行构造逻辑功能的数字。目前主要有两大类型:plexPLD)和FPGA(FieldProgrammableGateArray)。它们的基本设计方法是借助于EDA软件,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,最后用或下载,由目标器件实现。生产PLD的厂家很多,但最有代表性的PLD厂家为ALTERA、Xilinx和公司。PLD的开发工具一般由器件生产厂家提供,但随着器件规模的不断增加,软件的复杂性也随之提高,目前由专门的软件公司与器件生产厂家合作,推出功能强大的设计软件。下面介绍主要器件生产厂家和开发工具。(1)ALTERA20世纪90年代以后发展很快。主要产品有:MAX3000/7000、FELX6K/10K、APEX20K、ACEX1K、Stratix等。其开发工具—MAXPLUSII是:..较成功的PLD开发平台,最新又推出了II开发软件。Altera公司提供较多形式的设计输入手段,绑定第三方VHDL综合工具,如:综合软件FPGAExpress、LeonardSpectrum,仿真软件ModelSim.(2)ILINXFPGA的发明者。产品种类较全,主要有;XC9500/4000、Coolrunner(XPLA3)、Spartan、Vertex等系列,其最大的Vertex—IIPro器件已达到800万门。,在欧洲用Xilinx的人多,在***和亚太地区用ALTERA的人多,在美国则是平分秋色。全球PLD/FPGA产品60%以上是由Altera和Xilinx提供的。可以讲Altera和Xilinx共同决定了PLD技术的发展方向。(3)Lattice—VantisLattice是ISP(In—SystemProgrammability)技术的发明者,ISP技术极大地促进了PLD产品的发展,与ALTERA和XILINX相比,其开发工具比Altera和Xilinx略逊一筹。中小规模PLD比较有特色,大规模PLD的竞争力还不够强(Lattice没有基于查找表技术的大规模FPGA),1999年推出可编程模拟器件,1999年收购Vantis(原子公司),成为第三大可编程逻辑器件供应商。2001年12月收购Agere公司(原Lucent微电子部)的FPGA部门。主要产品有ispLSI2000/5000/8000,MACH4/5.(4)反熔丝(一次性烧写)PLD的领导得,由于反熔丝PLD抗辐射、耐高低温、功耗低、速度快,所以在军品和宇航级上有较大优势。ALTERA和XILINX则一般不涉足军品和宇航级市场。(5)Quicklogic专业PLD/FPGA公司,以一次性反熔丝工艺为主,在中国地区销售量不大。(6)Lucent主要特点是有不少用于通讯领域的专用IP核,但PLD/FPGA不是Lucent的主要业务,在中国地区使用的人很少。(7)中小规模PLD做得不错。ATMEL也做了一些与Altera和Xilinx兼容的片子,但在品质上与原厂家还是有一些差距,在高可*性产品中使用较少,多用在低端产品上。:..(8)ClearLogic生产与一些著名PLD/FPGA大公司兼容的芯片,这种芯片可将用户的设计一次性固化,不可编程,批量生产时的成本较低。(9)WSI生产PSD(可编程外围芯片)产品。这是一种特殊的PLD,如最新的PSD8xx、PSD9xx集成了PLD、EP、Flash,并支持ISP(在线编程),集成度高,主要用于配合单片机工作。PLD(可编程逻辑器件)是一种可以完全替代74系列及GAL、PLA的新型电路,只要有数字电路基础,会使用计算机,就可以进行PLD的开发。PLD的在线编程能力和强大的开发软件,使工程师可以在几天,甚至几分钟内就可完成以往几周才能完成的工作,并可将数百万门的复杂设计集成在一颗芯片内。PLD技术在发达国家已成为电子工程师必备的技术。5、其它EDA软件(1)VHDL语言超高速集成电路硬件描述语言(VHSICHardwareDeseriptionLanguagt,简称VHDL),是IEEE的一项标准设计语言。它源于美国国防部提出的超高速集成电路(VeryHighSpeedIntegratedCircuit,简称VHSIC)计划,是ASIC设计和PLD设计的一种主要输入工具。(2)VeriolgHDL是Verilog公司推出的硬件描述语言,在ASIC设计方面与VHDL语言平分秋色。(3)其它EDA软件如专门用于微波电路设计和电力载波工具、PCB制作和工艺流程控制等领域的工具,在此就不作介绍了。