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1、LOGO第第1章章 EDA技术概述技术概述LOGO 要求要求 对面向FPGA/CPLD的EDA技术有一个概括性认识知识点知识点 了解EDA技术的历史与发展 了解面向FPGA/CPLD的常用EDA工具 了解硬件描述语言 理解可编程逻辑器件重点和难点重点和难点 可编程逻辑器件 EDA设计流程引引 言言 EDAEDA技术是将计算机技术应用到电子电路技术是将计算机技术应用到电子电路设计中，给电子产品设计与开发带来革命性设计中，给电子产品设计与开发带来革命性变化的一门崭新技术。变化的一门崭新技术。EDAEDA技术广泛应用于技术广泛应用于各个电子信息领域的前沿。各个电子信息领域的前沿。 本章先介绍本章先介
2、绍EDAEDA技术发展历史，然后再对面技术发展历史，然后再对面向向FPGA/CPLDFPGA/CPLD的的EDAEDA技术的基本内容：可编程技术的基本内容：可编程逻辑器件、面向逻辑器件、面向FPGA/CPLDFPGA/CPLD的的EDAEDA设计流程和设计流程和面向面向FPGA/CPLDFPGA/CPLD的常用的常用EDAEDA工具及硬件描述语工具及硬件描述语言作概括性介绍言作概括性介绍。 第第1章章 EDA技术概述技术概述EDA的历史及主要内容的历史及主要内容1.1可编程逻辑器件可编程逻辑器件1.2面向面向FPGA/CPLD的的EDA设计流程设计流程1.3一、一、EDA技术概念技术概念 ED
3、A 是电子设计自动化是电子设计自动化（Electronics Design Automation）的）的缩写，缩写，EDA 技术是指以计算机为工作平技术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、台，融合了应用电子技术、计算机技术、信息处理技术及智能化技术的最新成果，信息处理技术及智能化技术的最新成果，进行电子产品的自动设计。进行电子产品的自动设计。 二、二、EDA的历史与发展的历史与发展 EDA EDA 技术的发展经历了三个阶段：计算技术的发展经历了三个阶段：计算机辅助设计（机辅助设计（Computer Assist Design ,CAComputer Assist Desig
4、n ,CAD D）阶段、计算机辅助工程设计（）阶段、计算机辅助工程设计（Computer Computer Assist Engineering Design ,CAEDAssist Engineering Design ,CAED）阶段）阶段、电子系统设计自动化（、电子系统设计自动化（Electronic SysteElectronic System Design Automation,ESDAm Design Automation,ESDA）阶段。）阶段。 1计算机辅助设计计算机辅助设计CAD阶段阶段 这个阶段人们分别研制了一些单独的软这个阶段人们分别研制了一些单独的软件工具，主要有印制电
5、路板布线设计、电路件工具，主要有印制电路板布线设计、电路模拟、逻辑模拟及版图的绘制等，从而可以模拟、逻辑模拟及版图的绘制等，从而可以利用计算机将设计人员从大量繁琐、重复的利用计算机将设计人员从大量繁琐、重复的计算和绘图工作中解脱出来。计算和绘图工作中解脱出来。 2计算机辅助工程设计计算机辅助工程设计CAE阶段阶段 各种设计工具，如原理图输入、编译与各种设计工具，如原理图输入、编译与连接、逻辑模拟、测试码生成、版图自动布连接、逻辑模拟、测试码生成、版图自动布局以及各种单元库均已齐全。由于采用了统局以及各种单元库均已齐全。由于采用了统一数据管理技术，因而能够将各个工具集成一数据管理技术，因而能够将
6、各个工具集成为一个为一个CAECAE系统。系统。 3电子系统设计自动化电子系统设计自动化ESDA阶段阶段 以高级语言描述、系统仿真和综合技术为特以高级语言描述、系统仿真和综合技术为特征的第三代征的第三代EDAEDA技术。采用一种新的设计概念自顶技术。采用一种新的设计概念自顶而下而下(Top - Down)(Top - Down)的设计程式和并行工程的设计程式和并行工程(Concur(Concurrent Engineering)rent Engineering)的设计方法，设计者的精力主的设计方法，设计者的精力主要集中在电子产品的准确定义上，要集中在电子产品的准确定义上，EDAEDA系统则完成
7、系统则完成电子产品的系统级至物理级的设计。本教材介绍电子产品的系统级至物理级的设计。本教材介绍的内容就属于的内容就属于ESDAESDA阶段。阶段。三、三、 面向面向FPGA/CPLD的常用的常用EDA工具工具 可编程逻辑器件可编程逻辑器件PLDPLD（Programmable Logic Programmable Logic DeviceDevice）是一种可根据用户需要而自行构造逻辑功）是一种可根据用户需要而自行构造逻辑功能的逻辑器件。目前主要有两大类型：能的逻辑器件。目前主要有两大类型：CPLDCPLD（Complex PLDComplex PLD）和）和FPGA(Field Progra
8、mmable Gate FPGA(Field Programmable Gate Array)Array)。借助于。借助于EDAEDA工具软件，用原理图、硬件描工具软件，用原理图、硬件描述语言等设计输入法，可设计生成相应的目标文件述语言等设计输入法，可设计生成相应的目标文件，最后用编程器下载到目标器件实现用户需要的逻，最后用编程器下载到目标器件实现用户需要的逻辑功能。生产辑功能。生产PLDPLD的厂家很多，但最有代表性的的厂家很多，但最有代表性的PLDPLD厂家为厂家为AlteraAltera、XilinxXilinx和和LatticeLattice公司。公司。 1. ALTERA 其原先的开
9、发工具MAX+PLUS II是较成功的PLD开发平台，现在使用Quartus II开发软件。 2. XILINX 开发软件为Foundation和ISE。 3. Lattice-Vantis 开发工具ispLEVER比Altera和Xilinx略逊一筹。 1. ALTERA 其原先的开发工具MAX+PLUS II是较成功的PLD开发平台，现在使用Quartus II开发软件。 2. XILINX 开发软件为Foundation和ISE。 3. Lattice-Vantis 开发工具ispLEVER比Altera和Xilinx略逊一筹。 四、常见四、常见EDA设计输入法设计输入法 1原理图设计输
10、入法原理图设计输入法 原理图设计输入法，就是用原理图表达自己的设原理图设计输入法，就是用原理图表达自己的设计思想，并使用计思想，并使用EDAEDA工具提供的图形编辑器以原理图工具提供的图形编辑器以原理图的方式进行设计输入的一种实现方法。原理图输入的方式进行设计输入的一种实现方法。原理图输入法的实现方式，简单、直观、方便，并且可利用许法的实现方式，简单、直观、方便，并且可利用许多现成的单元器件或自己根据需要设计的元器件。多现成的单元器件或自己根据需要设计的元器件。 2硬件描述语言编程输入法硬件描述语言编程输入法 硬件描述语言编程输入法，就是用硬件描述语言编程输入法，就是用VHDLVHDL、Ver
11、ilog HDLVerilog HDL等硬件描述语言来表达自己的设计思等硬件描述语言来表达自己的设计思想，并使用想，并使用EDAEDA工具提供的文本编辑器以文本的方工具提供的文本编辑器以文本的方式进行设计输入的一种实现方法。它是式进行设计输入的一种实现方法。它是EDAEDA的设计的设计中最一般化、最具普遍性的实现方法，根据设计系中最一般化、最具普遍性的实现方法，根据设计系统的实际情况，设计可从行为级、寄存器级、门电统的实际情况，设计可从行为级、寄存器级、门电路级等不同层次进行描述，非常灵活，并且设计的路级等不同层次进行描述，非常灵活，并且设计的移植性非常好。所有移植性非常好。所有EDAEDA工
12、具都支持文本方式的编工具都支持文本方式的编辑和编译。辑和编译。12 可编程逻辑器件可编程逻辑器件 一、可编程逻辑器件分类一、可编程逻辑器件分类1. 按生产公司分按生产公司分(1) 美国美国Xilinx 公司公司(2) Altera 公司公司(3) 美国美国Lattice 公司公司 (4) 美国美国Actel 公司公司2. 按元胞结构分按元胞结构分(1) 细粒度元胞的细粒度元胞的 FPGA 器件。器件。(2) 中粒度元胞的中粒度元胞的 FPGA 器件。器件。(3) 粗粒度元胞的粗粒度元胞的 FPGA 器件。器件。3. 按编程原理分按编程原理分(1) SRAM FPGA 器件器件 (2) EPRO
13、M/E2PROM/Flash CPLD(3) Antifuse （反熔丝）（反熔丝） FPGA4. 按结构分按结构分分为乘积项结构器件和查找表结构两种。分为乘积项结构器件和查找表结构两种。二、可编程逻辑器件的结构和原理二、可编程逻辑器件的结构和原理1.基于宽位输入的乘积项（基于宽位输入的乘积项（ ProductTerm ）的的 PLD结构结构2.查找表（查找表（Look-Up-Table）的原理与结构）的原理与结构13 面向面向FPGA/CPLD的的EDA设计流程设计流程 1设计准备设计准备2设计输入设计输入3. 功能仿真功能仿真4. 综合优化综合优化5. 综合后仿真综合后仿真6.实现与布局布线实现与布局布线7.时序仿真时序仿真8.器件编程与调试器件编程与调试本章小结本章小结EDA技 术 概 述可编程逻辑器件面向FPGA/CPLD的EDA设计流程EDA的历史及主要内容