广义的EDA技术,除了狭义的EDA技术外,还包括计算机辅助分析CAA技术,印刷电路板计算机辅助设计PCB—CAD技术。在广义的EDA技术中,CAA技术和PCB—CAD技术不具备逻辑综合和逻辑适配的功能,因此它不能称为真正意义上的EDA技术。
2.1.2 EDA技术的应用形式
伴随着EDA技术的深入发展和EDA技术软硬件性能价格比的不断提高,EDA技术应用将向广度和深度两个方面发展[3]。根据利用EDA技术所开发的产品的最终主要硬件构成来分,EDA技术的应用发展将表现为FPGA系统:使用EDA技术开发FPGA,使自行开发的FPGA作为电子系统、控制系统、信息处理系统的主体;“FPGA+MCU”系统:使用EDA技术与单片机相接结合,使自行开发的FPGA+MCU作为电子系统、控制系统、信息处理系统的主体;“FPGA+专用DSP处理器”:将EDA技术与DSP专用处理器配合使用,使自行开发的“FPGA+专用DSP处理器”,构成一个数字信号处理系统的整体;基于FPGA实现的现代的DSP系统:基于SOPC技术、EDA技术与FPGA技术实现方式的现代的DSP系统;基于FPGA实现的SOC片上系统:使用大规模的FPGA实现的,内含一个或数个嵌入式CPU或DSP,能够实现复杂系统功能的单一芯片系统;基于FPGA实现的嵌入式系统:使用FPGA实现的,内含嵌入式处理器,能满足对象系统要求实现特定功能的,能够嵌入到宿主系统的专用计算机应用系统。
2.1.3 EDA技术的特点
运用EDA技术进行电子系统的设计和开发,具有如下的几个特点:
1.设计的移植性好,效率高
2.系统可现场编程,在线升级
3.从以前的“组合设计”转向真正的“自由设计”
4.用软件方式设计的系统到硬件系统的转换是由有关的.开发软件自动完成的
5.整个系统可集成在一个芯片上,体积小、功耗低、可靠性高
6.设计过程中可有关软件进行各种仿真
7.非常适合分工设计,团体协作。因此,EDA技术是现代电子设计的发展趋势
8.用软件的方式设计硬件
2.1.4 EDA技术的发展趋势
随着市场需求的增长,集成工艺水平及计算机自动设计技术的不断提高,促进单片系统,或称系统集成芯片成为IC设计的发展方向[4]。这一发展趋势表现在如下几个方面:
1.超大规模集成电路的集成度和工艺水平不断提高,深亚微米工艺,如0.13μm、90nm已经走向成熟,在一个芯片上完成系统级的集成已成为可能。
2.由于工艺线宽的不断减少,在半导体材料上的许多寄生效应已经不能简单地被忽略。这就对EDA工具提出了更高的要求,同时也使得IC生产线的投资更为巨大。可编程逻辑器件开始进入传统的ASIC市场。
3.市场对电子产品提出了更高的要求,如必须降低电子系统的成本、减少系统的体积等,从而对系统的集成度不断提出更高的要求。同时,设计的速度也成了一个产品能否成功的关键因素,促使EDA工具和IP核应用更为广泛。论文网
4.高性能的EDA工具得到长足的发展,其自动化合智能化程度不断提高,为嵌入式系统设计提供了功能强大的开发环境。
5.计算机硬件平台性能大幅度提高,为复杂的Soc设计提供了物理基础。
2.2 硬件描述语言(VHDL)
2.2.1 VHDL简介
硬件描述语言是EDA技术的重要组成部分,VHDL是电子设计的主流硬件语言。VHDL的英文全名是very-high-speed intergrated circuit hardware description language ,现在,VHDL作为IEEE的工业标准硬件描述语言,又得到众多EDA公司的支持,在电子工程领域,已成为事实上的通用硬件描述语言[5]。VHDL语言是一种用于电路设计的高级语言。它在80年代的后期出现。最初是由美国国防部开发出来供美军用来提高设计的可靠性和缩减开发周期的一种使用范围较小的设计语言 。VHDL翻译成中文就是超高速集成电路硬件描述语言,主要是应用在数字电路的设计中。VHDL主要用于描述数字系统的结构,行为,功能和接口。除了含有许多具有硬件特征的语句外,VHDL的语言形式、描述风格以及语法是十分类似于一般的计算机高级语言。VHDL的程序结构特点是将一项工程设计,或称设计实体(可以是一个元件,一个电路模块或一个系统)分成外部(或称可视部分,及端口)和内部(或称不可视部分),既涉及实体的内部功能和算法完成部分。在对一个设计实体定义了外部界面后,一旦其内部开发完成后,其他的设计就可以直接调用这个实体。这种将设计实体分成内外部分的概念是VHDL系统设计的基本点。