Características y tendencias de desarrollo de la tecnología EDA
Características y tendencias de desarrollo de la tecnología EDA
EDA es la abreviatura de Electronic Design Automation. Las siguientes son las características y tendencias de desarrollo de la tecnología EDA que he recopilado. Bienvenido para su referencia.
Al presentar las características y el proceso de desarrollo de la tecnología EDA, así como la tecnología EDA como método de desarrollo, La tarea de diseño se simplifica enormemente con dispositivos programables como núcleo. También explica el papel de EDA en el campo de la tecnología electrónica actual, compara las diferencias entre la tecnología EDA y los métodos de diseño electrónico tradicionales y resume las ventajas y tendencias de desarrollo de la tecnología EDA.
1 Introducción
EDA es la abreviatura de Electronic Design Automation. Es una nueva tecnología que se está desarrollando rápidamente. Utiliza dispositivos lógicos programables a gran escala como soporte de diseño y lenguaje de descripción de hardware como expresión principal de la descripción lógica del sistema. Utiliza computadoras, software de desarrollo de dispositivos lógicos programables a gran escala y desarrollo experimental. El sistema es una herramienta de diseño que completa automáticamente una nueva tecnología, desde el diseño de sistemas electrónicos hasta sistemas de hardware utilizando software a través de software de desarrollo relevante. Puede realizar compilación lógica, simplificación lógica, segmentación lógica, síntesis y optimización lógica, diseño y enrutamiento lógico y simulación lógica. Complete la compilación de adaptación, el mapeo lógico, la descarga de programación y otros trabajos para un chip de destino específico y, finalmente, forme un sistema electrónico integrado o un chip integrado dedicado.
2 El concepto y características básicas de la tecnología EDA
La tecnología EDA se ha desarrollado con el diseño de computadoras, circuitos integrados y sistemas electrónicos durante más de 30 años. dividido en Hay tres etapas de desarrollo: la etapa CAD (diseño asistido por computadora) en la década de 1970: la característica principal de esta etapa es el uso de la edición de esquemas de circuitos y el cableado de PCB asistidos por computadora, lo que permite a los diseñadores alejarse de la Trabajo de dibujo tradicional altamente repetitivo y complicado. Consigue gratis. Etapa CAED (diseño de ingeniería asistido por computadora) en la década de 1980: las principales características de esta etapa son la simulación lógica, el análisis de tiempos, la simulación de fallas y el diseño y enrutamiento automáticos como núcleo, enfocándose en resolver problemas como las pruebas funcionales del diseño de circuitos. hacer que el diseño sea capaz de predecir la función y el rendimiento de los productos antes de fabricarlos. La década de 1990 fue la etapa EDA (Automatización del Diseño Electrónico): las características principales de esta etapa fueron lenguajes de descripción de alto nivel, simulación de sistemas y tecnologías integrales. Se adoptó el concepto de diseño de arriba hacia abajo para integrar muchos aspectos del proceso de diseño inicial. El diseño de niveles se completa con herramientas EDA. EDA es la automatización del diseño de tecnología electrónica, que es una herramienta de software que puede ayudar a las personas a diseñar circuitos o sistemas electrónicos. Esta herramienta puede desempeñar un papel en varias etapas de diseño de productos electrónicos, permitiendo diseñar circuitos y sistemas más complejos. Durante la etapa de diseño esquemático, se pueden utilizar herramientas de simulación en EDA para demostrar la corrección del diseño. En la etapa de diseño del chip, puede utilizar las herramientas de diseño de chip en EDA para diseñar y realizar el diseño del chip. En la etapa de diseño de placas de circuito, puede utilizar las herramientas de diseño de placas de circuito en EDA para diseñar placas de circuito multicapa. En particular, la aparición de herramientas EDA que soportan lenguajes de descripción de hardware permite automatizar el diseño de sistemas digitales complejos. Siempre que el comportamiento del sistema digital se describa correctamente utilizando un lenguaje de descripción de hardware, el diseño y la fabricación de chips. del sistema digital se puede realizar.
EDA representa la última dirección de desarrollo de la tecnología de diseño electrónico actual. Utilizando herramientas EDA, los diseñadores electrónicos pueden diseñar sistemas electrónicos a partir de conceptos, algoritmos, protocolos, etc. y los productos electrónicos se pueden transformar desde El proceso completo, desde el diseño de circuitos, el análisis de rendimiento hasta el diseño del diseño de IC o de PCB, se completa automáticamente en la computadora. El método de diseño adoptado por el diseñador es un nuevo método de diseño "de arriba hacia abajo" de alto nivel. Este método de diseño comienza con el diseño del sistema y luego realiza la división del diagrama de bloques funcional y el diseño estructural en el nivel superior.
Lleve a cabo la simulación y la corrección de errores a nivel de diagrama de bloques. Utilice el lenguaje de descripción de hardware para describir el comportamiento del sistema de alto nivel y realice la certificación a nivel del sistema, luego utilice herramientas de optimización integrales para generar una tabla de red de circuitos de puerta específicos y sus correspondientes. Nivel de implementación física Puede ser una placa de circuito impreso o un circuito integrado de aplicación específica. El trabajo del diseñador se limita a utilizar software, es decir, utilizar lenguaje de descripción de hardware y software EDA para realizar las funciones del hardware del sistema. Como el proceso principal de simulación y depuración del diseño se completa a un alto nivel, esto no solo ayuda a la detección temprana de errores de diseño estructural y evita el desperdicio de trabajo de diseño, sino que también reduce la carga de trabajo de la simulación de funciones lógicas y mejora el tiempo de diseño. tasa de éxito. Con la creciente complejidad e integración de los productos electrónicos modernos, las combinaciones generales de circuitos integrados pequeños y medianos ya no pueden cumplir con los requisitos. El diseño de circuitos se ha transformado gradualmente de chips pequeños y medianos a chips de gran y ultra gran escala. , Con alta velocidad y alta integración, los dispositivos programables de baja potencia han estado en auge.
El lenguaje de descripción de hardware (HDL) es un lenguaje informático de alto nivel utilizado para el diseño de hardware de sistemas electrónicos. Utiliza métodos de diseño de software para describir las funciones lógicas, estructuras de circuitos y formas de conexión de sistemas electrónicos. El lenguaje de descripción de hardware es una parte importante de la tecnología EDA y una herramienta de software muy importante en el diseño y desarrollo de EDA. VHDL (lenguaje de descripción de hardware de circuito integrado de muy alta velocidad) es un lenguaje de descripción para hardware convencional en diseño electrónico. Tiene sólidas capacidades de modelado y descripción de circuitos. Puede modelar y describir sistemas digitales desde múltiples niveles, lo que simplifica enormemente las tareas de diseño de hardware y mejora la confiabilidad del diseño. Es un gran paso en el uso de VHDL para el diseño de sistemas electrónicos. concentrarse en la implementación de sus funciones sin gastar demasiado tiempo y energía en factores que no afectan las funciones y procesos. El lenguaje de descripción de hardware puede describir circuitos en tres niveles. De mayor a menor, los niveles se dividen en nivel de comportamiento, varios niveles y nivel de circuito de puerta. El uso de VHDL para el diseño de sistemas electrónicos tiene las siguientes ventajas: (1) La amplia gama de capacidades de descripción de VHDL lo convierte en el núcleo del diseño de alto nivel, lo que eleva el enfoque del trabajo de los diseñadores hacia la realización y depuración de las funciones del sistema y requiere menos esfuerzo. . realizado en física. (2) VHDL puede utilizar descripciones de código claras y concisas para diseñar una lógica de control compleja, que es flexible y conveniente, y también facilita la comunicación, el almacenamiento y la reutilización de los resultados del diseño. (3) El diseño de VHDL no depende de dispositivos específicos, lo que facilita la conversión del proceso. (4) VHDL es un lenguaje estándar y es compatible con muchos fabricantes de EDA, por lo que tiene buena portabilidad.
Al comparar la tecnología EDA con los métodos de diseño electrónico tradicionales, se puede ver que el diseño de sistemas digitales tradicionales solo se puede diseñar en la placa de circuito, que es un enfoque básico que facilita el diseño y la depuración de circuitos complejos. es muy difícil; si hay un error en un determinado proceso, es muy inconveniente encontrarlo y modificarlo para el diseño de circuitos integrados, y el proceso de implementación del diseño está directamente relacionado con el proceso de producción específico, por lo que la portabilidad es deficiente; ; solo se puede implementar después de diseñar el prototipo o producir el chip, por lo que el ciclo de desarrollo del producto es largo. La tecnología EDA es muy diferente: utiliza dispositivos programables y realiza funciones del sistema mediante el diseño de chips. Utilizando el lenguaje de descripción de hardware como entrada de diseño y la introducción de bibliotecas, los diseñadores definen la lógica interna y los pines del dispositivo, y la mayor parte del trabajo realizado originalmente por el diseño de placas de circuito se realiza en el diseño de chips. Debido a la flexibilidad de la definición de pines, la carga de trabajo y la dificultad del diseño del diagrama de circuito y del diseño de la placa de circuito se reducen considerablemente, lo que mejora efectivamente la flexibilidad del diseño y mejora la eficiencia del trabajo. También puede reducir la cantidad de chips, reducir el tamaño del sistema, reducir el consumo de energía y mejorar el rendimiento y la confiabilidad del sistema. Puede utilizar completamente las computadoras para diseñar, simular y depurar automáticamente.
3 Tendencias de aplicación y desarrollo de la tecnología EDA
La tecnología EDA se ha desarrollado rápidamente y gradualmente juega un papel muy importante en la enseñanza, la investigación científica, el diseño y la fabricación de productos, etc.
En términos de enseñanza: casi todos los colegios y universidades de ciencias e ingeniería (especialmente información electrónica) ofrecen cursos de EDA.
Principalmente permite a los estudiantes comprender los principios y conceptos básicos de EDA, dominar el método de descripción de la lógica del sistema usando VHDL y utilizar herramientas EDA para realizar experimentos de simulación en cursos de circuitos electrónicos. Por ejemplo, la enseñanza experimental, el diseño de cursos, los proyectos de graduación, los concursos de diseño, etc. pueden utilizar dispositivos CPLD/FPGA para hacer que el equipo experimental o los sistemas electrónicos diseñados sean altamente confiables, económicos, rápidos, fáciles de implementar y convenientes de modificar. al mismo tiempo, puede mejorar en gran medida la capacidad práctica, la capacidad de innovación y la capacidad de aplicación informática de los estudiantes.
En términos de investigación científica: utilice principalmente herramientas de simulación de circuitos para el diseño y simulación de circuitos; utilice instrumentos virtuales para la depuración de productos; aplique el desarrollo de dispositivos CPLD/FPGA a instrumentos y equipos, y CPLD/FPGA puede ser utilizado directamente en chips pequeños para productos de gran volumen o desarrollo temprano de chips para productos de gran volumen. En la actualización y transformación tecnológica de productos electromecánicos tradicionales, la aplicación de CPLD/FPGA puede mejorar el rendimiento de los productos tradicionales, reducir su tamaño y aumentar el contenido técnico y el valor agregado de los productos. Como estudiantes de carreras relevantes en colegios y universidades y la mayoría de los ingenieros electrónicos, es imperativo comprender y dominar esta tecnología avanzada. Esta no es solo la necesidad de mejorar la eficiencia del diseño, sino también la necesidad del desarrollo de los tiempos. Sólo dominando la tecnología EDA podremos tener la capacidad de participar en la competencia en el mercado mundial de la industria electrónica para sobrevivir y desarrollarnos. Con el avance de la ciencia y la tecnología, los productos electrónicos se actualizan cada día que pasa. Como fuente de desarrollo e investigación de productos electrónicos, la tecnología EDA se ha convertido en el núcleo del diseño electrónico moderno. Por lo tanto, el desarrollo de la tecnología EDA será una importante revolución tecnológica en el campo del diseño electrónico y la industria electrónica. También planteará requisitos más profundos y elevados para la enseñanza y la investigación científica de los cursos de electricidad.
En términos de diseño y fabricación de productos: desde microprocesadores de alto rendimiento y procesadores de señales digitales hasta televisores en color, circuitos de audio y juguetes electrónicos, la tecnología EDA no solo se utiliza en las primeras simulaciones y productos informáticos. un papel importante en la producción de PCB, el desarrollo y producción de equipos electrónicos, el proceso de soldadura y producción de placas de circuito, etc. Se puede decir que la tecnología EDA se ha convertido en un soporte técnico indispensable en la industria electrónica.
Después de entrar en el siglo XXI, la tecnología electrónica se ha integrado completamente en el campo de EDA y ha hecho que los límites de varias disciplinas en el campo electrónico sean más borrosos y más inclusivos entre sí, lo que se destaca a continuación. aspectos: hacer que los resultados del diseño electrónico sean independientes Es posible expresar y confirmar claramente los derechos de propiedad intelectual; la unidad estándar de diseño ASIC basada en herramientas EDA ha cubierto sistemas electrónicos a gran escala y los módulos centrales IP se han desarrollado aún más; los campos industriales, campos técnicos y campos de aplicación de diseño de la industria electrónica Confirmación de la madurez de la tecnología de diseño eficiente y de bajo costo SoC (System-on-Chip). Con el rápido desarrollo de la tecnología de semiconductores, la tecnología de integración y la tecnología informática, los métodos de diseño y los métodos de diseño de los sistemas electrónicos han experimentado grandes cambios. El método de diseño tradicional de "bloque integrado de función fija y diez conexiones" se está retirando gradualmente del escenario de la historia, y el método de diseño basado en chips se está convirtiendo en la corriente principal del diseño de sistemas electrónicos modernos.
4 Conclusión
La tecnología EDA es una revolución en el campo del diseño electrónico. Actualmente se encuentra en una etapa de rápido desarrollo. Cada año se lanzan nuevas herramientas EDA. La tecnología EDA de mi país ha estado por mucho tiempo por detrás de los países desarrollados. Por lo tanto, como ingeniero de hardware electrónico, estudiante de electrónica en un colegio o universidad, o entusiasta de la electrónica, debe dominar la tecnología EDA para el desarrollo de CPLD/FPGA. Sólo así podrá mantenerse al día con el tren rápido de la tecnología moderna. Adaptarse al entorno ferozmente competitivo. ;