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EDA技術軟體有哪些

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EDA技術是在電子CAD技術基礎上發展起來的計算機軟體系統,是指以計算機為工作平臺,融合了應用電子技術、計算機技術、資訊處理及智慧化技術的最新成果,進行電子產品的自動設計。EDA技術軟體有哪些?下面跟yjbys小編一起來了解一下。

EDA技術軟體有哪些

利用EDA工具,電子設計師可以從概念、演算法、協議等開始設計電子系統,大量工作可以通過計算機完成,並可以將電子產品從電路設計、效能分析到設計出IC版圖或PCB版圖的整個過程在計算機上自動處理完成。

現在對EDA的概念或範疇用得很寬。包括在機械、電子、通訊、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、效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常用軟體

EDA工具層出不窮,目前進入我國並具有廣泛影響的EDA軟體有: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,一般可用於幾個方面,例如很多軟體都可以進行電路設計與模擬,同時以可以進行PCB自動佈局佈線,可輸出多種網表文件與第三方軟體介面。下面按主要功能或主要應用場合,分為電路設計與模擬工具、PCB設計軟體、IC設計軟體、PLD設計工具及其它EDA軟體,進行簡單介紹。

  1、電子電路設計與模擬工具

電子電路設計與模擬工具包括SPICE/PSPICE;EWB;Matlab;SystemView;MMICAD等。下面簡單介紹前三個軟體。

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

是由美國加州大學推出的電路分析模擬軟體,是20世紀80年代世界上應用最廣的電路設計軟體,1998年被定為美國國家標準。1984年,美國MicroSim公司推出了基於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位電路混合模擬EDA軟體,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模擬、激勵建立、溫度與噪聲分析、模擬控制、波形輸出、資料輸出、並在同一視窗內同時顯示模擬與數字的模擬結果。無論對哪種器件哪些電路進行模擬,都可以得到精確的模擬結果,並可以自行建立元器件及元器件庫。

(2)EWB(Electronic Workbench)軟體

是InterActive ImageTechnologies Ltd在20世紀90年代初推出的電路模擬軟體。目前普遍使用的是EWB5.2,相對於其它EDA軟體,它是較小巧的軟體(只有16M)。但它對模數電路的混合模擬功能卻十分強大,幾乎100%地模擬出真實電路的結果,並且它在桌面上提供了萬用表、示波器、訊號發生器、掃頻儀、邏輯分析儀、數字訊號發生器、邏輯轉換器和電壓表、電流表等儀器儀表。它的介面直觀,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模擬塊,包含了完整的函式集用來對影象訊號處理、控制系統設計、神經網路等特殊應用進行分析和設計。它具有資料採集、報告生成和MATLAB語言程式設計產生獨立C/C++程式碼等功能。MATLAB產品族具有下列功能:資料分析;數值和符號計算;工程與科學繪圖;控制系統設計;數字影象訊號處理;財務工程;建模、模擬、原型開發;應用開發;圖形使用者介面設計等。MATLAB產品族被廣泛地應用於訊號與影象處理、控制系統設計、通訊系統模擬等諸多領域。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設計軟體

PCB(Printed—Circuit Board)設計軟體種類很多,如Protel;OrCAD;Viewlogic;PowerPCB;Cadence PSD;Mentor Graphics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,下面僅對此軟體作一介紹。

Protel是Altium公司在20世紀80年代末推出的CAD工具,是PCB設計者的首選軟體。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佈線工具使用,現在普遍使用的是Protel99SE,它是個完整的全方位電路設計系統,包含了電原理圖繪製、類比電路與數位電路混合訊號模擬、多層印刷電路板設計(包含印刷電路板自動佈局佈線),可程式設計邏輯器件設計、圖表生成、電路表格生成、支援巨集操作等功能,並具有Client/Server(客戶/伺服器體系結構,同時還相容一些其它設計軟體的檔案格式,如ORCAD、PSPICE、EXCEL等。使用多層印製線路板的自動佈線,可實現高密度PCB的100%布通率。Protel軟體功能強大、介面友好、使用方便,但它最具代表性的是電路設計和PCB設計。

  3、IC設計軟體

IC設計工具很多,其中按市場所佔份額排行為Cadence、Mentor Graphics和Synopsys.這三家都是ASIC設計領域相當有名的軟體供應商。其它公司的軟體相對來說使用者較少。中國華大公司也提供ASIC設計軟體(熊貓2000);另外近來出名的Avanti公司,是原來在Cadence的幾個華人工程師創立的,他們的設計工具可以全面和Cadence公司的工具相抗衡,非常適用於深亞微米的IC設計。下出按用途對IC設計軟體作一些介紹。

(1)設計輸入工具

這是任何一種EDA軟體必須具備的基本功能。像Cadence的composer,viewlogic的viewdraw,硬體描述語言VHDL、Verilog HDL是主要設計語言,許多設計輸入工具都支援HDL.另外像Active—HDL和其它的設計輸入方法,包括原理和狀態機輸入方法,設計FPGA/CPLD的工具大都可作為IC設計的輸入手段,如Xilinx、Altera等公司提供的開發工具,Modelsim FPGA等。

(2)設計模擬工作

我們使用EDA工具的一個最大好處是可以驗證設計是否正確,幾乎每個公司的EDA產品都有模擬工具。Verilog—XL、NC—verilog用於Verilog模擬,Leapfrog用於VHDL模擬,Analog Artist用於類比電路模擬。Viewlogic的模擬器有:viewsim門級電路模擬器,speedwaveVHDL模擬器,VCS—verilog模擬器。Mentor Graphics有其子公司Model Tech出品的VHDL和Verilog雙模擬器:Model nce、Synopsys用的是VSS(VHDL模擬器)。現在的趨勢是各大EDA公司都逐漸用HDL模擬器作為電路驗證的工具。

(3)綜合工具

綜合工具可以把HDL變成門級網表。這方面Synopsys工具佔有較大的優勢,它的Design Compile是作綜合的工業標準,它還有另外一個產品叫Behavior Compiler,可以提供更高階的綜合。另外最近美國又出了一家軟體叫Ambit,說是比Synopsys的軟體更有效,可以綜合50萬門的電路,速度更快。今年初Ambit被Cadence公司收購,為此Cadence放棄了它原來的綜合軟體Synergy。隨著FPGA設計的規模越來越大,各EDA公司又開發了用於FPGA設計的綜合軟體,比較有名的有:Synopsys的FPGA Express,Cadence的Synplity,Mentor的Leonardo,這三家的FPGA綜合軟體佔了市場的絕大部分。

(4)佈局和佈線

在IC設計的`佈局佈線工具中,Cadence軟體是比較強的,它有很多產品,用於標準單元、門陣列已可實現互動佈線。最有名的是Cadence spectra,它原來是用於PCB佈線的,後來Cadence把它用來作IC的佈線。其主要工具有:Cell3,Silicon Ensemble—標準單元佈線器;Gate Ensemble—門陣列布線器;Design Planner—佈局工具。其它各EDA軟體開發公司也提供各自的佈局佈線工具。

(5)物理驗證工具

物理驗證工具包括版圖設計工具、版圖驗證工具、版圖提取工具等等。這方面Cadence也是很強的,其Dracula、Virtuso、Vampire等物理工具有很多的使用者。

(6)類比電路模擬器

前面講的模擬器主要是針對數位電路的,對於類比電路的模擬工具,普遍使用SPICE,這是唯一的選擇。只不過是選擇不同公司的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,模擬的精度也最高。

  4、PLD設計工具

PLD(Programmable Logic Device)是一種由使用者根據需要而自行構造邏輯功能的數字積體電路。目前主要有兩大型別:CPLD(Complex PLD)和FPGA(Field Programmable Gate Array)。它們的基本設計方法是藉助於EDA軟體,用原理圖、狀態機、布林表示式、硬體描述語言等方法,生成相應的目標檔案,最後用程式設計器或下載電纜,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,軟體的複雜性也隨之提高,目前由專門的軟體公司與器件生產廠家合作,推出功能強大的設計軟體。

下面介紹主要器件生產廠家和開發工具。

(1)ALTERA 20世紀90年代以後發展很快。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開發軟體。Altera公司提供較多形式的設計輸入手段,繫結第三方VHDL綜合工具,如:綜合軟體FPGA Express、Leonard Spectrum,模擬軟體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。開發軟體為Foundation和ISE.通常來說,在歐洲用Xilinx的人多,在日本和亞太地區用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沒有基於查詢表技術的大規模FPGA),1999年推出可程式設計模擬器件,1999年收購Vantis(原AMD子公司),成為第三大可程式設計邏輯器件供應商。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,由於反熔絲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於通訊領域的專用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相容的片子,但在品質上與原廠家還是有一些差距,在高可靠性產品中使用較少,多用在低端產品上。

(8)Clear Logic生產與一些著名PLD/FPGA大公司相容的晶片,這種晶片可將使用者的設計一次性固化,不可程式設計,批量生產時的成本較低。

(9)WSI生產PSD(微控制器可程式設計外圍晶片)產品。這是一種特殊的PLD,如最新的PSD8xx、PSD9xx集成了PLD、EPROM、Flash,並支援ISP(線上程式設計),整合度高,主要用於配合微控制器工作。

PLD(可程式設計邏輯器件)是一種可以完全替代74系列及GAL、PLA的新型電路,只要有數位電路基礎,會使用計算機,就可以進行PLD的開發。PLD的線上程式設計能力和強大的開發軟體,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,並可將數百萬門的複雜設計整合在一顆晶片內。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軟體

(1)VHDL語言超高速積體電路硬體描述語言(VHSIC Hardware Deseription Languagt,簡稱VHDL),是IEEE的一項標準設計語言。它源於美國國防部提出的超高速積體電路(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公司推出的硬體描述語言,在ASIC設計方面與VHDL語言平分秋色。

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