EDA設計分類及其應用場合解析方案

現在對EDA的概念或范疇用得很寬。包括在機械、電子、通信、航空航天、化工、礦產、生物、醫學、軍事等各個領域，都有EDA的應用。目前EDA 技術已在各大公司、企事業單位和科研教學部門廣泛使用。例如在飛機制造過程中，從設計、性能測試及特性分析直到飛行模擬，都可能涉及到EDA技術。本文所指的EDA技術，主要針對電子電路設計、PCB設計和IC設計。EDA 設計可分為系統級、電路級和物理實現級。

EDA常用軟件

EDA工具層出不窮，目前進入我國并具有廣泛影響的EDA軟件有：EWB、PSPICE、OrCAD、PCAD、Protel、ViewLogic、Mentor、Graphics、Synopsys、LSIlogic、Cadence、MicroSim等等。這些工具都有較強的功能，一般可用于幾個方面，例如很多軟件都可以進行電路設計與仿真，同時以可以進行PCB自動布局布線，可輸出多種網表文件與第三方軟件接口。下面按主要功能或主要應用場合，分為電路設計與仿真工具、PCB設計軟件、IC設計軟件、PLD設計工具及其它EDA軟件，進行簡單介紹。

1、電子電路設計與仿真工具

電子電路設計與仿真工具包括SPICE/PSPICE;EWB;Matlab;SystemView;MMICAD等。下面簡單介紹前三個軟件。

(1)SPICE(Simulation Program With Integrated Circuit Emphasis)

是由美國加州大學推出的電路分析仿真軟件，是20世紀80年代世界上應用最廣的電路設計軟件，1998年被定為美國國家標準。1984年，美國MicroSim公司推出了基于SPICE的微機版PSPICE(Personal—SPICE)。現在用得較多的是PSPICE6.2，可以說在同類產品中，它是功能最為強大的模擬和數字電路混合仿真EDA軟件，在國內普遍使用。最新推出了PSPICE9.1版本。它可以進行各種各樣的電路仿真、激勵建立、溫度與噪聲分析、模擬控制、波形輸出、數據輸出、并在同一窗口內同時顯示模擬與數字的仿真結果。無論對哪種器件哪些電路進行仿真，都可以得到精確的仿真結果，并可以自行建立元器件及元器件庫。

(2)EWB(Electronic Workbench)軟件

是InterActive ImageTechnologies Ltd 在20世紀90年代初推出的電路仿真軟件。目前普遍使用的是EWB5.2，相對于其它EDA軟件，它是較小巧的軟件(只有16M)。但它對模數電路的混合仿真功能卻十分強大，幾乎100%地仿真出真實電路的結果，并且它在桌面上提供了萬用表、示波器、信號發生器、掃頻儀、邏輯分析儀、數字信號發生器、邏輯轉換器和電壓表、電流表等儀器儀表。它的界面直觀，易學易用。它的很多功能模仿了SPICE的設計，但分析功能比PSPICE稍少一些。

(3)文字MATLAB產品族

它們的一大特性是有眾多的面向具體應用的工具箱和仿真塊，包含了完整的函數集用來對圖像信號處理、控制系統設計、神經網絡等特殊應用進行分析和設計。它具有數據采集、報告生成和MATLAB語言編程產生獨立C/C++代碼等功能。MATLAB產品族具有下列功能：數據分析;數值和符號計算;工程與科學繪圖;控制系統設計;數字圖像信號處理;財務工程;建模、仿真、原型開發;應用開發;圖形用戶界面設計等。MATLAB產品族被廣泛地應用于信號與圖像處理、控制系統設計、通訊系統仿真等諸多領域。開放式的結構使MATLAB產品族很容易針對特定的需求進行擴充，從而在不斷深化對問題的認識同時，提高自身的競爭力。

2、PCB設計軟件

PCB(Printed—Circuit Board)設計軟件種類很多，如Protel; OrCAD;Viewlogic; PowerPCB; Cadence PSD;MentorGraphices的Expedition PCB;Zuken CadStart; Winboard/Windraft/Ivex-SPICE;PCB Studio; TANGO等等。目前在我國用得最多應屬Protel，下面僅對此軟件作一介紹。

Protel是PROTEL公司在20世紀80年代末推出的CAD工具，是PCB設計者的首選軟件。它較早在國內使用，普及率最高，有些高校的電路專業還專門開設Protel課程，幾乎所在的電路公司都要用到它。早期的Protel主要作為印刷板自動布線工具使用，現在普遍使用的是Protel99SE，它是個完整的全方位電路設計系統，包含了電原理圖繪制、模擬電路與數字電路混擇不同公司的SPICE，像MiceoSim的PSPICE、Meta Soft的HSPICE等等。HSPICE現在被Avanti公司收購了。在眾多的SPICE中，最好最準的當數HSPICE，作為IC設計，它的模型最多，仿真的精度也最高。

4、PLD設計工具

PLD(Programmable Logic Device)是一種由用戶根據需要而自行構造邏輯功能的數字集成電路。目前主要有兩大類型：CPLD(Complex PLD)和FPGA(Field Programmable Gate Array)。它們的基本設計方法是借助于EDA軟件，用原理圖、狀態機、布爾表達式、硬件描述語言等方法，生成相應的目標文件，最后用編程器或下載電纜，由目標器件實現。生產PLD的廠家很多，但最有代表性的PLD廠家為ALTERA、Xilinx和Lattice 公司。

PLD的開發工具一般由器件生產廠家提供，但隨著器件規模的不斷增加，軟件的復雜性也隨之提高，目前由專門的軟件公司與器件生產廠家合作，推出功能強大的設計軟件。

下面介紹主要器件生產廠家和開發工具。

(1)ALTERA 20世紀90年代以后發展很快。主要產品有：MAX3000/7000、FELX6K/10K、APEX20K、ACEX1K、Stratix等。其開發工具—MAX+PLUS II是較成功的PLD開發平臺，最新又推出了Quartus II開發軟件。Altera公司提供較多形式的設計輸入手段，綁定第三方VHDL綜合工具，如：綜合軟件FPGA Express、Leonard Spectrum，仿真軟件ModelSim。

(2)ILINX FPGA的發明者。產品種類較全，主要有;XC9500/4000、Coolrunner(XPLA3)、Spartan、Vertex等系列，其最大的Vertex—II Pro器件已達到800萬門。開發軟件為Foundation和ISE。通常來說，在歐洲用Xilinx的人多，在***和亞太地區用ALTERA的人多，在美國則是平分秋色。全球PLD/FPGA產品60%以上是由Altera和Xilinx提供的。可以講Altera和Xilinx共同決定了PLD技術的發展方向。

(3)Lattice—Vantis Lattice是ISP(In—System Programmability)技術的發明者，ISP技術極大地促進了PLD產品的發展，與ALTERA和XILINX相比，其開發工具比Altera和Xilinx略遜一籌。中小規模PLD比較有特色，大規模PLD的競爭力還不夠強(Lattice沒有基于查找表技術的大規模FPGA)，1999年推出可編程模擬器件，1999年收購Vantis(原AMD子公司)，成為第三大可編程邏輯器件供應商。2001年12月收購Agere公司(原Lucent微電子部)的FPGA部門。主要產品有IspLSI2000/5000/8000，MACH4/5。

(4)ACTEL 反熔絲(一次性燒寫)PLD的領導得，由于反熔絲PLD抗輻射、耐高低溫、功耗低、速度快，所以在軍品和宇航級上有較大優勢。ALTERA和XILINX則一般不涉足軍品和宇航級市場。

(5)Quicklogic專業PLD/FPGA公司，以一次性反熔絲工藝為主，在中國地區銷售量不大。

(6)Lucent 主要特點是有不少用于通訊領域的專用IP核，但PLD/FPGA不是Lucent的主要業務，在中國地區使用的人很少。

(7)ATMEL 中小規模PLD做得不錯。ATMEL也做了一些與Altera和Xilinx兼容的片子，但在品質上與原廠家還是有一些差距，在高可*性產品中使用較少，多用在低端產品上。

(8)Clear Logic 生產與一些著名PLD/FPGA大公司兼容的芯片，這種芯片可將用戶的設計一次性固化，不可編程，批量生產時的成本較低。

(9)WSI 生產PSD(單片機可編程外圍芯片)產品。這是一種特殊的PLD，如最新的PSD8xx、PSD9xx集成了PLD、EPROM、Flash，并支持ISP(在線編程)，集成度高，主要用于配合單片機工作。

PLD(可編程邏輯器件)是一種可以完全替代74系列及GAL、PLA的新型電路 ，只要有數字電路基礎，會使用計算機，就可以進行PLD的開發。PLD的在線編程能力和強大的開發軟件，使工程師可以在幾天，甚至幾分鐘內就可完成以往幾周才能完成的工作，并可將數百萬門的復雜設計集成在一顆 芯片內。PLD技術在發達國家已成為電子工程師必備的技術。

5、其它EDA軟件

(1)VHDL語言 超高速集成電路硬件描述語言(VHSIC Hardware Deseription Languagt，簡稱VHDL)，是IEEE的一項標準設計語言。它源于美國國防部提出的超高速集成電路(Very High Speed Integrated Circuit，簡稱VHSIC)計劃，是ASIC設計和PLD設計的一種主要輸入工具。

(2)Veriolg HDL 是Verilog公司推出的硬件描述語言，在ASIC設計方面與VHDL語言平分秋色。

(3)其它EDA軟件如專門用于微波電路設計和電力載波工具、PCB制作和工藝流程控制等領域的工具，在此就不作介紹了。