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多种设计输入手段综合应用在EDA课程教学中的探讨

作者：王心奕 王海迪 高鼎 杨宗恺

来源：《读书文摘（下半月）》2019年第07期

摘; 要：本文对于提升数字电子实验课程以及EDA课程的教学效率及效果进行阐述，从多种设计输入手段综合应用EDA技术教育课程这一方面进行剖析，并提出相应的教学策略。 关键词：EDA技术;实验应用;输入手段 1关于EDA技术及其特点

EDA（电子设计自动化）技術即是集成电路设计方法中非常重要的组成部分，其影响并决定了所有高性能集成电路的相关设计方法。作为现如今电子设计技术的核心，其通过强大的计算机对以HDL为系统逻辑描述手段完成设计文件，自动完成逻辑化简、逻辑分割、逻辑综合、结构综合和逻辑优化和仿真测试等功能。EDA技术将微电子技术和现代电子设计技术结合起来，打破了软硬件的壁垒，使计算机软件技术与硬件实现、软件性能和硬件指标、设计效率和产品性能合二为一，其代表了电子设计技术和应用技术的发展方向。简单地说，EDA就是立足于计算机工作平台而开发出来的一整套先进的设计电子系统的软件工具。传统的数字系统通常采用搭积木的方式设计，即由一些固定功能的器件加上一定的外围电路构成模块，由这些模块进一步形成各种功能电路，进而构成系统。构成系统的“积木块”是各种标准芯片，这些芯片的功能是固定的，用户只能根据需要从这些标准器件中选择，并按照推荐的电路达成系统。

2关于EDA设计流程

熟悉并理解EDA技术进行设计开发的流程对于正确选择使用EDA软件、优化设计项目、提高设计效率都很有帮助。EDA开发设计流程主要是自顶而下，也是EDA软件本身的组成结构。这有利于有效的排除设计中出现的问题，提高设计效率和设计质量，并总结经验。 3关于设计输入手段的综合应用分析 3.1总述EDA设计输入手段

EDA工具大致可以分为设计输入编辑器、仿真器、HDL综合器、适配器（布局布线器）以及下载器这五个模块。其中HDL综合器是将描述语言转化为硬件电路的重要工具软件。而作为EDA开发设计流程中的第一环：设计输入即原理图或文本编辑，成为了学生在学习EDA技术课程中的起点，同时也是学生开始转换思维接受EDA技术中设计思路的开始。在具体设

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计之前，详细分析设计要求，确认系统的输入/输出信号，并为所需要的输入/输出信号匹配相应的设计方法，在明确设计要求的基础上，才能使系统设计有序的开展并进行下去。 将电子系统中一切需要表达的信息以一定的形式输入到计算机中，其形式通常包括两大类型：图形输入设计方法和文本输入设计方法。 3.2图形输入设计方法

图形输入设计方法大多情况下为原理图输入设计方法、状态图输入设计方法和波形图输入设计方法这三种。在这三者中，学生较易接受原理图输入这一类设计方法，其最为接近传统电子设计方法，设计过程比较直观，不需要较多电子系统设计的相关知识（如HDL，IP等）。课程中的演示和实验多能够便于学生进一步的理解和应用。但原理图输入的缺点同样突出，不同的EDA图形处理工具对图形的设计和规则、存档格式和图形编译方式都不同，兼容性差并难以交换和管理;不适合规模较大的电路，其设计易读性较差，纠错调整都较为困难;原理图确定了设计中的电路结构和元件，留给综合适配的优化空间有限，无法按照用户需求进行优化，其设计理念与EDA技术设计理念以及自顶向下的设计思路都有较大的偏差。第二种，状态图输入设计方法是运用绘图的方式根据电路不同的控制调价和转换方式进行绘制，得出状态图，而后由EDA编译器和综合器将此状态变化流程图形编译综合成电路网表。第三种图形输入设计方法为波形图输入方法，这是将设计的电路视为一个整体，EDA工具即能通过既定的输入输出时序波形图完成对整体的电路设计。 3.3文本输入设计方法

文本输入设计方法中重点为HDL文本输入。这种方式与传统计算机语言编辑输入各方面基本一致。其主要就是将某种硬件描述语言的电路设计文本，如VHDL或Verilog HDL的源程序，进行编辑输入。硬件描述语言进行电路系统设计时设计技术较为齐全，能够仿真验证以及各方面优化，其语言标准规范，易于共享和多次使用。目前大多数EDA输入工具可以把图形的直观与HDL的优势结合起立。其中在EDA技术开发具有十分重要地位的IP通常是以硬件描述语言HDL源文件的形式出现，应用开发过程与普通HDL设计十分相似。总体来看，HDL输入设计仍然是最基本，最有效和最通用的输入方法。其中硬件语言VHDL是近年来的教学重点。VHDL语言多用并行执行方式而非一般程序语言的顺序执行。其优点较为突出，系统硬件描述能力强，适合较大的项目以及团队开发;设计独立性强;编写模块很容易实现共享和复用;可以在项目进行早期对于功能可行性的仿真模拟;程序可读性很好，符合人类思维习惯。 4结论

综上所述，本文有利于EDA教学初始部分，促进学生尽快入门并理解EDA设计理念和其开发中多种设计输入手段的综合。通过分析可以看出，输入设计方法在EDA技术课程中有着重要的地位，同时也是学生们理解的盲点。通过实践和教学两方面的同时改善，可以使学生们

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在EDA技术课程中掌握一定的语言编写规范、掌握逻辑综合的理论和算法、使用EDA工具进行电子电路课程的实验验证并着手简单系统的设计。 作者简介

王心奕（1997—），女，汉，北京，本科，上海理工大学。