EDA是電子設(shè)計(jì)自動化(Electronic Design Automatic)的簡稱。 EDA技術(shù)是在電子CAD技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng),是指以計(jì)算機(jī)為工作平臺,融合了應(yīng)用電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息處理及智能化技術(shù)的最新成果,進(jìn)行電子產(chǎn)品的自動設(shè)計(jì)。
利用EDA工具,電子設(shè)計(jì)師可以從概念、算法、協(xié)議等開始設(shè)計(jì)電子系統(tǒng),大量工作可以通過計(jì)算機(jī)完成,并可以將電子產(chǎn)品從電路設(shè)計(jì)、性能分析到設(shè)計(jì)出IC版圖或PCB版圖的整個(gè)過程在計(jì)算機(jī)上自動處理完成。
現(xiàn)在對EDA的概念或范疇用得很寬。包括在機(jī)械、電子、通信、航空航天、化工、礦產(chǎn)、生物、醫(yī)學(xué)、軍事等各個(gè)領(lǐng)域,都有EDA的應(yīng)用。目前EDA 技術(shù)已在各大公司、企事業(yè)單位和科研教學(xué)部門廣泛使用。例如在飛機(jī)制造過程中,從設(shè)計(jì)、性能測試及特性分析直到飛行模擬,都可能涉及到EDA技術(shù)。通常所指的EDA技術(shù),主要針對電子電路設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)和IC設(shè)計(jì)。EDA 設(shè)計(jì)可分為系統(tǒng)級、電路級和物理實(shí)現(xiàn)級。
從EDA技術(shù)的幾個(gè)主要方面的內(nèi)容來看,可以理解為:EDA技術(shù)是以大規(guī)???a href="http://hljzzgx.com/v/tag/1315/" target="_blank">編程邏輯器件為設(shè)計(jì)載體,以 硬件描述語言為系統(tǒng)邏輯描述的主要表達(dá)方式,以計(jì)算機(jī)、大規(guī)??删幊踢壿嬈骷拈_發(fā)軟件及實(shí)驗(yàn)開發(fā)系統(tǒng)為設(shè)計(jì)工具,通過有關(guān)的開發(fā)軟件,自動完成用軟件的方式設(shè)計(jì)電子系統(tǒng)到硬件系統(tǒng)的一門新技術(shù)??梢詫?shí)現(xiàn)邏輯編譯、邏輯化簡、邏輯分割、邏輯綜合及優(yōu)化,邏輯布局布線、邏輯仿真。完成對于特定目標(biāo)芯片的適配編譯、邏輯映射、編程下載等工作,最終形成集成電子系統(tǒng)或?qū)S眉尚酒?。EDA技術(shù)是伴隨著計(jì)算機(jī)、集成電路、電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)發(fā)展起來的,至今已有30多年的歷程。
EDA是電子技術(shù)設(shè)計(jì)自動化,也就是能夠幫助人們設(shè)計(jì)電子電路或系統(tǒng)的軟件工具。該工具可以在電子產(chǎn)品的各個(gè)設(shè)計(jì)階段發(fā)揮作用,使設(shè)計(jì)更復(fù)雜的電路和系統(tǒng)成為可能。在原理圖設(shè)計(jì)階段,可以使用EDA中的仿真工具論證設(shè)計(jì)的正確性;在芯片設(shè)計(jì)階段,可以使用EDA中的芯片設(shè)計(jì)工具設(shè)計(jì)制作芯片的版圖:在電路板設(shè)計(jì)階段,可以使用EDA中電路板設(shè)計(jì)工具設(shè)計(jì)多層電路板。特別是支持硬件描述語言的EDA工具的出現(xiàn),使復(fù)雜數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)自動化成為可能,只要用硬件描述語言將數(shù)字系統(tǒng)的行為描述正確,就可以進(jìn)行該數(shù)字系統(tǒng)的芯片設(shè)計(jì)與制造。有專家認(rèn)為,21世紀(jì)將是EDA技術(shù)的高速發(fā)展期,EDA技術(shù)將是對21世紀(jì)產(chǎn)生重大影響的十大技術(shù)之一。
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而在論壇里經(jīng)常能看到新手的經(jīng)典提問:我應(yīng)該學(xué)習(xí)哪種畫圖工具呀?哪種畫圖工具更強(qiáng)大?哪種畫圖工具更好用?網(wǎng)上關(guān)于各種工具功能介紹的資料多如牛毛,EDA工具本身又包含很多版本和獨(dú)立功能的工具,初學(xué)者難免無所適從。近些年,EDA公司進(jìn)行了讓人眼花繚亂的整合兼并,大公司頻頻出手收購有潛力的小公司。市場集中度越來越高。Mentor和Cadence,我們常見的EDA設(shè)計(jì)工具很多都出自這兩家公司。除了這兩家大公司以外,Altium、Zuken還有CadSoft等公司的工具也經(jīng)常能見到。下面我們就來把每家公司的產(chǎn)品理清楚。Mentor公司的PCB設(shè)計(jì)工具可能是各個(gè)公司當(dāng)中最多也最復(fù)雜的。近幾年mentor公司也在不斷的優(yōu)化整合自身產(chǎn)品線,形成了逐漸清晰的產(chǎn)品系列。
一)PADS系列是收購原PowerPCB后的升級產(chǎn)品。其中原理圖工具是PADSlogic,PCB工具是PADSlayout,自動布線工具是PADSrouter,封裝庫制作工具是LPwizard.PADS系列工具的特點(diǎn)就是簡單易用,上手快,設(shè)計(jì)靈活,用戶的自由度非常高。在國內(nèi)中低端客戶中有很高的市場占有率。最貼心的是新版本的PADS系列工具推出了官方中文版,這在EDA工具中并不多見,充分看出了對中國市場的重視程度。其中要單獨(dú)強(qiáng)調(diào)的是封裝庫制作工具LPWizard,只要是標(biāo)準(zhǔn)的封裝,都能用這個(gè)工具自動生成封裝庫,不僅支持Mentor自己的工具,其他家的工具都支持的很好。強(qiáng)烈推薦,減少我們建庫錯(cuò)誤的風(fēng)險(xiǎn)。
二)Hyperlynx系列是Mentor公司知名的仿真工具系列。Hyperlynx本身包含很多部分,可以分別完成信號完整性,電源完整性,DRC檢查,熱仿真,和模擬仿真等不同的仿真需求。雖然可能和專業(yè)的仿真工具相比還有差距,但是運(yùn)行速度快,使用簡單,結(jié)果也可以接受,在一般的使用條件下還是不錯(cuò)的。
三)ExpeditionEnterPrise系列是Mentor公司的明星產(chǎn)品,簡稱EE.主要面對的是中高端客戶的需求。在多層板,推擠,自動布線等等方面都有業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的技術(shù)水準(zhǔn)。其中原理圖工具主推Dxdesigner,PCB工具是ExpeditionPCB(很多人喜歡稱作WG,及workgroup)。Mentor還有一個(gè)Boardstation(EN)系列工具,現(xiàn)在很多功能都整合到了Expedition當(dāng)中。感覺Boardstation(EN)系列會慢慢退出歷史舞臺,被EE系列完全替代。另外在國內(nèi)使用的人數(shù)也很有限,參考資料和軟件都相當(dāng)難找。
Cadence公司的layout工具Allegro在業(yè)內(nèi)有很高的知名度,據(jù)說世界上百分之六十的電腦主板和百分之四十的手機(jī)主板都是用Allegro完成的。從一個(gè)側(cè)面能夠看出Allegro在高速PCB板設(shè)計(jì)中有很高的占有率。原來Cadence公司的原理圖設(shè)計(jì)工具DesignEntryHDL廣被詬病,但自從收購了OrCAD后,在原理圖方面的弱項(xiàng)得到了很好的彌補(bǔ)?,F(xiàn)在Cadence主推的設(shè)計(jì)流程就是OrCAD進(jìn)行原理圖設(shè)計(jì),Allegro(PCBEditor)進(jìn)行PCBLayout.由于都是一家,兩個(gè)工具之間可以實(shí)現(xiàn)無縫鏈接,使用起來非常方便。Cadence的自動布線工具PCBRouter功能也很強(qiáng)大,在規(guī)則設(shè)置完善的情況下,布通率很高。曾經(jīng)看到過一塊由4顆Xilinx公司的高端FPGA芯片組成的復(fù)雜PCB板,就利用Cadence自身的自動布線工具完全布通,僅需要做少量的修改,深深震撼。針對不同的客戶Cadence公司通過不同的license授權(quán),把軟件劃分為L,XL,GXL等不同的版本,包含不同的高級功能。要使用軟件的高級功能,就要有GXL版的授權(quán)。Allegro近幾年的勢頭很猛,很多大公司都紛紛轉(zhuǎn)向用Allegro進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)。一定程度上說Allegro成了事實(shí)上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。除了PCB設(shè)計(jì)工具以外,Cadence還配套有很強(qiáng)大的仿真工具,可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)與仿真的同步。
Altium公司的前身就是在國內(nèi)知名度非常高的Protel.很多學(xué)校里的學(xué)生都還有Protel99SE這門基礎(chǔ)課。Protel最大的特點(diǎn)就是靈活,給了用戶最大的自由度,幾乎可以為所欲為。很多從DOS版本一直用過來的老工程師對Protel情有獨(dú)鐘。一些老工程師使用Protel都是直接畫PCB,因?yàn)樵韴D都已經(jīng)爛熟于心了。這種不重視設(shè)計(jì)流程的設(shè)計(jì)方式雖然靈活,但是給后續(xù)工作交接,設(shè)計(jì)交流會帶來困難。從Protel99SE以后Altium公司對軟件進(jìn)行了多次大規(guī)模的升級改進(jìn),目前的最新版本應(yīng)該是AltiumDesigner13(AD13)。AD軟件最大的特點(diǎn)就是整合,它把所有的功能整合到一個(gè)工具當(dāng)中,隨著軟件的更新,功能越來越強(qiáng)大,同時(shí)軟件的體積也越來越大的讓人難以接受了。不過一些功能很貼心,考慮到了用戶使用的方便。比如在網(wǎng)絡(luò)上實(shí)時(shí)的顯示網(wǎng)絡(luò)名稱,這個(gè)功能在其他工具的新版本軟件中都有借鑒??梢哉fAD依然是容易上手的好用的PCB設(shè)計(jì)工具。
Zuken和CadSoft公司的產(chǎn)品在國內(nèi)市場占有率較小,在這里簡單介紹一下。Zuken是日本公司的產(chǎn)品,所以受到很多日企或者和日本有業(yè)務(wù)往來公司的歡迎。Zuken公司高端的設(shè)計(jì)工具是CR8000和CR5000.低端設(shè)計(jì)工具是CADSTAR.CadSoft公司的設(shè)計(jì)工具是Eagle.進(jìn)入國內(nèi)市場較晚,在歐美有一定市場。雖然比較少見,但是Eagle有自身的一些特色。專注PCB設(shè)計(jì),沒有花俏的功能。標(biāo)準(zhǔn)版支持6層板設(shè)計(jì),專業(yè)版也只支持到16層板的設(shè)計(jì)。工具本身很小巧,運(yùn)行速度快,價(jià)格也便宜。對歐美國家的小企業(yè)來說,是個(gè)很實(shí)惠的選擇。不過這一點(diǎn)在國內(nèi)似乎并沒有優(yōu)勢
? ? ? ?下面我們用一個(gè)表格對幾種工具做一個(gè)直觀的比較。
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這些工具中,PCB(PrintedCircuitBoard)設(shè)計(jì)軟件經(jīng)過多年的發(fā)展、不斷地修改和完善,或優(yōu)存劣汰、或收購兼并、或強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合,現(xiàn)在只剩下Cadence和Mentor兩家公司獨(dú)大。Cadence公司的推出的SPB(SiliconPackageBoard)系列,原理圖工具采用OrcadCIS或ConceptHDL,PCBLayout采用的是Allegro。
Mentor公司有三個(gè)系列的PCB設(shè)計(jì)工具,分別是:MentorEN系列,即MentorBoardStation;MentorWG系列,即MentorExpedition;還有PADS系列,即PowerPCB。
另外,Altium公司的Protel、DXP、AD也有不少高校用戶。
EDA的應(yīng)用
EDA在教學(xué)、科研、產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造等各方面都發(fā)揮著巨大的作用。在教學(xué)方面,幾乎所有理工科(特別是電子信息)類的高校都開設(shè)了EDA課程。主要是讓學(xué)生了解EDA的基本概念和基本原理、掌握用HDL語言編寫規(guī)范、掌握邏輯綜合的理論和算法、使用EDA工具進(jìn)行電子電路課程的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證并從事簡單系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。一般學(xué)習(xí)電路仿真工具(如multiSIM、PSPICE)和PLD開發(fā)工具(如Altera/Xilinx的器件結(jié)構(gòu)及開發(fā)系統(tǒng)),為今后工作打下基礎(chǔ)。
科研方面主要利用電路仿真工具(multiSIM或PSPICE)進(jìn)行電路設(shè)計(jì)與仿真;利用虛擬儀器進(jìn)行產(chǎn)品測試;將CPLD/FPGA器件實(shí)際應(yīng)用到儀器設(shè)備中;從事PCB設(shè)計(jì)和ASIC設(shè)計(jì)等。
在產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造方面,包括計(jì)算機(jī)仿真,產(chǎn)品開發(fā)中的EDA工具應(yīng)用、系統(tǒng)級模擬及測試環(huán)境的仿真,生產(chǎn)流水線的EDA技術(shù)應(yīng)用、產(chǎn)品測試等各個(gè)環(huán)節(jié)。如PCB的制作、電子設(shè)備的研制與生產(chǎn)、電路板的焊接、ASIC的制作過程等。
從應(yīng)用領(lǐng)域來看,EDA技術(shù)已經(jīng)滲透到各行各業(yè),如上文所說,包括在機(jī)械、電子、通信、航空航航天、化工、礦產(chǎn)、生物、醫(yī)學(xué)、軍事等各個(gè)領(lǐng)域,都有EDA應(yīng)用。另外,EDA軟件的功能日益強(qiáng)大,原來功能比較單一的軟件,現(xiàn)在增加了很多新用途。如AutoCAD軟件可用于機(jī)械及建筑設(shè)計(jì),也擴(kuò)展到建筑裝璜及各類效果圖、汽車和飛機(jī)的模型、電影特技等領(lǐng)域。
雖然EDA技術(shù)是電子設(shè)計(jì)技術(shù)的核心,但工具就是工具而已。硬件設(shè)計(jì)的目的是設(shè)計(jì)出滿足要求的硬件產(chǎn)品。無論以上哪種工具都能實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的,工具在這一點(diǎn)上沒有本質(zhì)區(qū)別。真正的區(qū)別是使用工具的人。工具只是我們的武器,我們學(xué)習(xí)的重點(diǎn)不應(yīng)該放在工具本身,無論選擇哪種工具熟練使用就好。更多的時(shí)間我們還是要用來學(xué)習(xí)如何去做一個(gè)合格的設(shè)計(jì)。通過比較幾家公司的工具,我們能清楚的看出各種工具的特點(diǎn),給我們的學(xué)習(xí)做一個(gè)參考。如果你是一個(gè)電子愛好者或者初學(xué)設(shè)計(jì)的學(xué)生,那么無所謂哪種工具,首要的一點(diǎn)肯定是上手簡單,使用方便。如果你的目標(biāo)是把電路設(shè)計(jì)作為自身后續(xù)的職業(yè)發(fā)展方向,那么選擇一種市場占有率高,功能強(qiáng)大的工具是很有必要的。畢竟學(xué)習(xí)工具的另一個(gè)目的還有交流,如果你使用的工具大家都不會用,那交流起來也會存在困難。
從目前的EDA技術(shù)來看,其發(fā)展趨勢是政府重視、使用普及、應(yīng)用廣泛、工具多樣、軟件功能強(qiáng)大。
中國EDA市場已漸趨成熟,不過大部分設(shè)計(jì)工程師面向的是PCB制板和小型ASIC領(lǐng)域,僅有小部分(約11%)的設(shè)計(jì)人員開發(fā)復(fù)雜的片上系統(tǒng)器件。為了與***和美國的設(shè)計(jì)工程師形成更有力的競爭,中國的設(shè)計(jì)隊(duì)伍有必要引進(jìn)和學(xué)習(xí)一些最新的EDA技術(shù)。
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