EDA技術的概念及範疇

EDA是電子設計自動化(Electronic Design Automatic)的簡稱。 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。

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。通常所指的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)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;MentorGraphices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PROTEL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 Sim。Cadence、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。