电子系统设计自动化

• 密码锁输入电路KEYB 0ARD.VHD中对各种分频信号/信号序列的设计有独到之处。该设计中，利用一个自由计数器来产生各种需要的频率，也就是先建立一个N位计数器，N的大小根据电路的需求来决定。N的值越大，电路可以除频的次数就越多，这样就可以获得更大的频率变化，以便提供多种不同频率的时钟信号。若输入时钟为CLK，N位计数器的输出为Q[N-1，0]，则Q（0）为CLK的2分频脉冲信号，Q（1）为CLK的4分频脉冲信号，Q（2）为CLK的6分频脉冲信号，……Q（N-1）为CLK的2N分频脉冲信号；Q（5 DOWNT04）取得的是一个脉冲波形序列，其值是依00、01、10、11、00、01周期性变化的，其变化频率为CLK的25分频，也就是32分频。我们利用以上规律即可得到各种我们所需要频率的信号或信号序列。

• 键盘输入去抖电路的设计程序DEBOUNCING.VHD在实际系统的开发中有较好的参考价值。

• 密码锁控制电路CTRL，VHD中对于数据的更新及移位方法比较好。程序中使用语句“ACC <=ACC（11 DOWNT0 0）&DATA_N”非常简洁地同时实现了ACC中的低4位用DATA_N进行更新，而高12位用ACC中的原来的低12位左移而来的处理。

• 在密码锁输入电路等模块的程序的设计和仿真中，为了便于观察一些中间结果，在程序中增加了一些观测输出点。这一设计技巧，对于较大的程序或多进程程序的设计非常重要。同时在仿真时，为了便于观测全局结果，降低了分频常数。同理，在进行程序仿真时，对于程序中数目较大的分频/计数/计时常数的修改是非常必要的。

自集成电路从60年代出现以来，随着它在速度、规模和价格上取得了令人瞩目的飞跃，电子系统也得到了快速发展。进入90年代，电子信息类产品的开发明显地出现了两个特点:一是开发产品的复杂程度加深;二是开发产品的上市时限紧迫。所谓开发产品的复杂程度深是指设计者往往要将更多的功能、更高的性能和更丰富的技术含量集成于所开发的电子系统之中。目前的趋势是系统集成(system on a chip或chip in system。所谓产品开发的时限性，是指在产品的寿命期间应让产品早日上市。从市场的角度开发应市的新产品应该做到使产品无延误地投放市场。如图1表示了市场学中的一种市场窗口，从图1中可以看出，减少延误、缩短系统开发周期以及尽早推出产品上市是十分重要的。

由于电子系统复杂且具有上市的时限性，因此手工设计无法完成。只有采用EDA(电子设计自动化)设计方式，从手工设计过渡到自动设计，将大量繁重、重复性的工作交给计算机去完成。因而，提高EDA方法的自动化程度，缩短整体EDA设计周期，具有十分重要的意义。

瓶颈问题

典型的电子系统的制造周期中包含以下几个步骤：系统规划、功能设计、逻辑设计、电路设计、设计验证、生产制作、测试调试。归纳起来可划为三个主要阶段：设计阶段、生产制作阶段与测试阶段。

进行电路设计时，首先要选择使用的电子器件。由于系统的复杂性加深，分立器件已经不能满足对设计的精度和质量的要求，应采用集成电路进行设计。电子系统中所使用的集成电路，一般来说有三种芯片可供选择：全定制电路芯片、半定制电路芯片、通用电路芯片。全定制电路芯片完全由设计者自己开发设计，集成度高，可以针对所设计的电子系统进行优化，使性能达到最优，但是其芯片设计、制作的成本都比较高，并且设计开发的周期较长，所以全定制电路芯片一般只用于大规模生产中，在电子系统的设计开发过程中不使用全定制电路芯片。对于半定制电路芯片，设计者不需从头设计，只需将所需功能用开发系统“写”入半定制电路芯片，如EPLD,CPLD,FPGA等。因而在性能上虽然不能达到最优，但是设计制作的成本较低，开发周期短，比较适合于在电子系统的设计开发中使用。而通用电路芯片，特别是SROM , EPROM , EPROM等，由于价格便宜，使用方便，也广泛地应用于电子系统的设计、生产过程中。

因此，在电子系统的设计开发过程中，主要考虑使用半定制电路芯片和通用电路芯片。在电子系统规模较大的情况下，如果在开发设计过程中全部使用或者主要依赖于通用电路芯片，则设计出的PC B板会规模非常大，并且整个系统的集成度很差，同时性能下降，可靠性降低。如果对电子产品的设计开发采用半定制电路芯片，由设计者自行规定器件的逻辑功能，可将大量的电路功能集成到一个单芯片中，从而提高了系统的集成度和可靠性。然而半定制电路芯片的制作成本比通用电路芯片的成本高得多，例如，同样是使用上百万门的存储器电路，将此部分电路集成到半定制电路芯片中，比直接使用ROM或RAM通用电路芯片的花费高几十倍。所以，要同时考虑性能、集成度和开发成本这些相互矛盾的因素，并最终取得相对最优的结果。可见电子系统的设计开发应该采取半定制电路芯片与通用电路芯片配合使用的方法。

开发过程

综上所述，电子系统设计开发的一般过程是:

系统规划，功能设计。

逻辑设计，并进行逻辑模拟。

电路设计。根据系统的规模、复杂度选择所使用的元器件。在设计开发的过程中，要缩短设计周期，降低开发成本，主要选择半定制电路和通用的元器件。根据电路的逻辑功能，同时考虑系统集成度和设计成本，确定将哪些电路功能集成到半定制电路芯片中，哪些电路功能可直接采用通用元器件芯片。

设计半定制电路芯片。

设计印刷电路板。将自己设计的半定制电路芯片与通用电路芯片组合成完整的电路，设计印刷电路板。

制作印刷电路板，完成整个系统的制作。

测试调试，并最终形成设计开发的新产品，推向市场。

在现在的技术条件下，EDA设计方式已经比较成熟，从逻辑分析模拟到半定制电路设计、印刷电路板设计，都有专门的软件来完成。随着PLD,FPGA技术、以及PCB板自动布局、布线技术的发展，半定制电路设计、PCB板设计已实现了较高程度的自动化，可以简单、迅速地完成设计任务。然而将自己设计的半定制电路芯片与通用电路芯片组合成完整电路输入到PCB板的设计软件中去设计PCB板，这一步基本上是手工操作，做起来相当繁琐。

例如，使用软件ALTERA进行半定制电路芯片的设计，使用软件PROTEL进行印刷电路板的设计。虽然其最新版本(Protel98,99)中包含了ALTERA的元件库，但由于半定制电路芯片都是自己设计的，管腿功能和名称不可能统一，所以即使PRO-TEL中有ALTERA的元件库，仍然不实用。通常的做法是先在PROTEL的元件库中建立或编辑修改芯片的原型，然后使用。而且由于自己设计的半定制电路芯片互不相同，所以对每一个芯片都需要在库中建立修改它的原型；另一方面，半定制电路芯片的管腿很多(一般都有几十个甚至上百个管腿)，并且在很多情况下库中所建芯片原型只使用少数几次。建库完成后，还需进行Schematic式设计绘制电路原理图。因而这种通常的做法费时费力，效率非常低，已成为制约提高电子产品开发速度的一个瓶颈，具有非常大的改进余地。

接口软件Port

解决这一瓶颈问题，就要将手工作业部分变为自动。解决方案就是在半定制电路设计与印刷电路板设计之间用软件自动接口，使设计好的半定制电路芯片能够直接用于PCB板的设计，从而省去繁琐的建库操作，实现从半定制电路设计到印刷电路板设计的自动化。

以ALTERA(半定制电路设计软件)和PROTELCPCB（板设计软件)为例，编写ALTERA与PROTEL之间的接口软件Port，来完成自动输入。

使用PROTEL进行PC B设计的步骤是：首先使用Protel Schematic进行电气原理设计，即用电气图形符号编辑器(Schematic Library Editor)制作、编辑和管理元器件的图形符号库，用电气原理图编辑器(Schemat-is Sheet Editor)制作、编辑和检查符合电气设计方案的原理图;然后利用编辑好的原理图生成电气连接网络表，以此与PCB设计及其他EDA工具(SPICE ,EEsof , Xilinx , OrCAD等)有机地连接。由此可见，Protel Schematic依靠电气连接网络表进行数据传输，因此可以考虑跳过Protel Schematic Sheet Editor绘制电气原理图部分，直接产生用于其他EDA工具的电气连接网络表。接口软件Port能直接生成整个电子系统的元器件连接网络表，作为Protel PCB设计的输入文件，而跳过了Protel Schematic绘制原理图的部分。由于现在接口软件Port主要为PC B设计服务，所以编写Port时只考虑了生成用于PC B设计的电气连接网络表，但是仍保留了与其他EDA工具(如SPICE , EEsof等)传递数据的接口。

接口软件Port以C 作为编程语言，采用VisualC 6.0作为编程的工作平台，是标准的Windows多文档应用程序，可以同时编辑多个电气连接网络表。能够非常方便地处理半定制电路芯片和通用电路芯片，并且对连接网络表提供了很强大的修改、整理以及统计的功能。下面详细介绍接口软件Port的使用。

首先，对于自己设计的半定制电路芯片，直接利用ALTERA的设计结果。通过对话框调用ALTERA的输出文件，将自己设计的半定制电路芯片加入到网络连接表中，省去了对半定制电路芯片建库的工作。另外，如果需要更改半定制电路芯片的管腿名，可通过复选框的设定来打开对话框，进行管腿名的修改。

其次，同样可以将通用电路芯片加入到网络连接表中。对于通用电路芯片，通过库的形式进行处理，调用库编辑对话框将库中的元器件加入网络表。库编辑对话框上半部分是对库进行处理，列表框显示内存中的元件库，按钮Add和Remove的功能分别是将库加入内存和从内存中剔除库，按钮NewLib是建立新的库。下半部分是对库中的元器件进行处理，列表框显示选中元件库中所包含的元器件，右侧的一排按钮对选中的元件进行操作，其功能如下:

按钮Add to Net:打开添加通用电路芯片对话框，通过输入网络名称，即将选中的元件加入到网络连接表。

按钮Append a New和Append a Copy:打开库元件编辑对话框，通过填写对话框中的各项内容，实现向所选库中增加期望的新元件。

按钮Modify Comp:打开库元件编辑对话框，修改选中的元件。

按钮Remove Comp:从库中永久性地删除所选中的元件。

可简单快捷地将电路设计中所用到的半定制电路芯片与通用电路芯片构造成完整的电气连接网络表，供Propel PCB设计自动布局、布线使用。如此可非常容易地完成Propel PCB设计的输入工作，实现从半定制电路设计到PCB设计的自动化。

此外，为使用方便，接口软件Port还提供对网络连接表进行检查、修改、整理的功能。可以对网络连接表中多余的元器件进行删除;对输入错误的元器件进行修改；对选择错误的元器件进行替换。如果要查询元器件的连接关系，打开对话框，可方便地显示出元器件的管腿连接，而且通过单击按钮Input A File可以调用Microsoft Office 97中的MicrosoftExcel，将元件的连接关系自动生成Excel文件，为制作设计报告提供方便。

(1) 前端设计(系统建模RTL 级描述)后端设计(FPGAASIC)系统建模。

(2)IP复用。

(3) 前端设计。

(4) 系统描述：建立系统的数学模型。

(5) 功能描述：描述系统的行为或各子模块之间的数据流图。

(6)逻辑设计：将系统功能结构化，通常以文本、原理图、逻辑图、布尔表达式来表示设计结果。

(7) 仿真：包括功能仿真和时序仿真，主要验证系统功能的正确性及时序特性。

从目前的EDA技术来看，其发展趋势是政府重视、使用普及、应用广泛、工具多样、软件功能强大。

中国EDA市场已渐趋成熟，不过大部分设计工程师面向的是PCB制板和小型ASIC领域，仅有小部分（约11%）的设计人员开发复杂的片上系统器件。为了与台湾和美国的设计工程师形成更有力的竞争，中国的设计队伍有必要引进和学习一些最新的EDA技术。

在信息通信领域，要优先发展高速宽带信息网、深亚微米集成电路、新型元器件、计算机及软件技术、第三代移动通信技术、信息管理、信息安全技术，积极开拓以数字技术、网络技术为基础的新一代信息产品，发展新兴产业，培育新的经济增长点。要大力推进制造业信息化，积极开展计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助工程（CAE）、计算机辅助工艺（CAPP）、计算机机辅助制造（CAM）、产品数据管理（PDM）、制造资源计划（MRPII）及企业资源管理（ERP）等。有条件的企业可开展“网络制造”，便于合作设计、合作制造，参与国内和国际竞争。开展“数控化”工程和“数字化”工程。自动化仪表的技术发展趋势的测试技术、控制技术与计算机技术、通信技术进一步融合，形成测量、控制、通信与计算机（M3C）结构。在ASIC和PLD设计方面，向超高速、高密度、低功耗、低电压方面发展。

外设技术与EDA工程相结合的市场前景看好，如组合超大屏幕的相关连接，多屏幕技术也有所发展。

中国自1995年以来加速开发半导体产业，先后建立了几所设计中心，推动系列设计活动以应对亚太地区其它EDA市场的竞争。

在EDA软件开发方面，目前主要集中在美国。但各国也正在努力开发相应的工具。日本、韩国都有ASIC设计工具，但不对外开放。中国华大集成电路设计中心，也提供IC设计软件，但性能不是很强。相信在不久的将来会有更多更好的设计工具在各地开花并结果。据最新统计显示，中国和印度正在成为电子设计自动化领域发展最快的两个市场，年复合增长率分别达到了50%和30%。2100433B

EDA在教学、科研、产品设计与制造等各方面都发挥着巨大的作用。在教学方面，几乎所有理工科（特别是电子信息）类的高校都开设了EDA课程。主要是让学生了解EDA的基本概念和基本原理、掌握用HDL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从事简单系统的设计。一般学习电路仿真工具（如multiSIM、PSPICE）和PLD开发工具（如Altera/Xilinx的器件结构及开发系统），为今后工作打下基础。

科研方面主要利用电路仿真工具（multiSIM或PSPICE）进行电路设计与仿真；利用虚拟仪器进行产品测试；将CPLD/FPGA器件实际应用到仪器设备中；从事PCB设计和ASIC设计等。

在产品设计与制造方面，包括计算机仿真，产品开发中的EDA工具应用、系统级模拟及测试环境的仿真，生产流水线的EDA技术应用、产品测试等各个环节。如PCB的制作、电子设备的研制与生产、电路板的焊接、ASIC的制作过程等。

从应用领域来看，EDA技术已经渗透到各行各业，如上文所说，包括在机械、电子、通信、航空航航天、化工、矿产、生物、医学、军事等各个领域，都有EDA应用。另外，EDA软件的功能日益强大，原来功能比较单一的软件，现在增加了很多新用途。如AutoCAD软件可用于机械及建筑设计，也扩展到建筑装璜及各类效果图、汽车和飞机的模型、电影特技等领域。

随着计算机及其相关技术的发展，一门崭新的技术正在世界范围内兴起，这就是CAD ( ComputerAided Design)技术。CAD技术是电子信息技术发展的杰出成果，它的发展与应用正引发着一场工业设计和制造领域的革命。EDA ( Electronic DesignAutomation，电子设计自动化)技术，就是采用CAD技术进行电子系统和专用集成电路设计的技术。

EDA技术可面向三个不同的层次，即系统级、电路级和物理实现级。进人20世纪90年代以来，EDA技术逐渐以高级语言描述、系统仿真(systemsimulation)和综合优化(synthesis)为特征。此时的EDA技术经常被称为ESDA ( Electronics SystemDesign Automation)。

EDA 涉及各种各样的软件算法和应用，它们都是设计复杂的下一代半导体和电子产品所需要的工具。 超大规模集成电路设计变得更加复杂，这对 EDA 构成了巨大挑战。应用程序的性能无法有效提升，因为伴随着扩展而出现的功耗增长与工艺性等问题阻碍了微处理器的性能提升。 数字系统的验证一般通过把逻辑模拟任务分配到多个大型计算中心来完成，每次耗时长达数周之久。 然而，模拟的性能通常滞后，从而导致验证不完整，漏掉了一些功能上的Bug。 因此，半导体行业始终在寻求更快的模拟解决方案便不足为奇了。

高性能计算 (HPC) 领域中近来的趋势是不断发掘群核 GPU 极具竞争力的优势，方法是通过将这种 GPU 用作大规模并行的 CPU 协处理器，从而在计算量繁重的诸多 EDA 模拟上实现速度提升，这些模拟包括Verilog 模拟、信号完整性与电磁学、计算光刻以及 SPICE 电路模拟等等。

传统的电子系统设计基本上采用自底向上( bottom-up)的设计方法，利用SPICE完成模拟验证。这种方法要求设计者具有丰富的设计经验。大部分电子系统的设计工作需要设计专家人工完成，同时任何一次设计方案的修改，都意味着一次详细设计过程的重复，再加上模拟验证速度较慢，因此无论在设计时间还是在设计精度上都不十分令人满意。因此，采用人工的自底向上设计方法，已很难满足当今电子系统的设计要求;而现在EDA所采用的自顶向下(top-down)的设计方法则有效地实现了设计周期、系统性能和系统成本之间的最佳权衡。

一般认为衡量一个电子设计自动化系统的优劣主要有以下三个方面的标准。

①一般性:用该自动化设计系统成功实现的电路和性能要求范围;

②精确性:使用该自动化设计系统能达到的设计精度;

③有效性:把电路设计编译成设计系统的输入格式所用的时间和综合优化所用的CPU时间。

当今流行的电子系统设计环境还存在一些弊端:层次单一;库单元十分有限，而且结构固定，不易修改和扩充;自动化程度低，需要大量的人工设计;核心的算法在设计时间和设计精度上都不能达到理想的要求。针对这些弊端，我们借鉴以前已有设计环境的长处，提出了一个新颖的电子系统设计环境即ASEDA 。

分类

EDA工具软件可大致可分为芯片设计辅助软件、可编程芯片辅助设计软件、系统设计辅助软件等三类。

目前进入我国并具有广泛影响的EDA软件是系统设计辅助类软件和可编程芯片辅助设计软件：Protel、Altium Designer、PSPICE、multisim12(原EWB的最新版本)、OrCAD、PCAD、LSIIogic、MicroSim、ISE、modelsim、Matlab等等。这些工具都有较强的功能，一般可用于几个方面，例如很多软件都可以进行电路设计与仿真，同时还可以进行PCB自动布局布线，可输出多种网表文件与第三方软件接口。

下面按主要功能或主要应用场合，分为电路设计与仿真工具、PCB设计软件、IC设计软件、PLD设计工具及其它EDA软件，进行简单介绍。

电子电路设计与仿真工具

电子电路设计与仿真工具包括SPICE/PSPICE；multiSIM7；Matlab；SystemView；MMICAD LiveWire、Edison、Tina Pro Bright Spark等。下面简单介绍前三个软件。

①SPICE（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）：是由美国加州大学推出的电路分析仿真软件，是20世纪80年代世界上应用最广的电路设计软件，1998年被定为美国国家标准。1984年，美国MicroSim公司推出了基于SPICE的微机版PSPICE（Personal-SPICE）。现在用得较多的是PSPICE6.2，可以说在同类产品中，它是功能最为强大的模拟和数字电路混合仿真EDA软件，在国内普遍使用。最新推出了PSPICE9.1版本。它可以进行各种各样的电路仿真、激励建立、温度与噪声分析、模拟控制、波形输出、数据输出、并在同一窗口内同时显示模拟与数字的仿真结果。无论对哪种器件哪些电路进行仿真，都可以得到精确的仿真结果，并可以自行建立元器件及元器件库。

②multiSIM（EWB的最新版本）软件：是Interactive Image Technologies Ltd在20世纪末推出的电路仿真软件。其最新版本为multiSIM13，目前普遍使用的是multiSIM2001，相对于其它EDA软件，它具有更加形象直观的人机交互界面，特别是其仪器仪表库中的各仪器仪表与操作真实实验中的实际仪器仪表完全没有两样，但它对模数电路的混合仿真功能却毫不逊色，几乎能够100%地仿真出真实电路的结果，并且它在仪器仪表库中还提供了万用表、信号发生器、瓦特表、双踪示波器（对于multiSIM7还具有四踪示波器）、波特仪（相当实际中的扫频仪）、字信号发生器、逻辑分析仪、逻辑转换仪、失真度分析仪、频谱分析仪、网络分析仪和电压表及电流表等仪器仪表。还提供了我们日常常见的各种建模精确的元器件，比如电阻、电容、电感、三极管、二极管、继电器、可控硅、数码管等等。模拟集成电路方面有各种运算放大器、其他常用集成电路。数字电路方面有74系列集成电路、4000系列集成电路、等等还支持自制元器件。MultiSIM7还具有I-V分析仪（相当于真实环境中的晶体管特性图示仪）和Agilent信号发生器、Agilent万用表、Agilent示波器和动态逻辑平笔等。同时它还能进行VHDL仿真和Verilog HDL仿真。

③MATLAB产品族：它们的一大特性是有众多的面向具体应用的工具箱和仿真块，包含了完整的函数集用来对图像信号处理、控制系统设计、神经网络等特殊应用进行分析和设计。它具有数据采集、报告生成和MATLAB语言编程产生独立C/C 代码等功能。MATLAB产品族具有下列功能：数据分析；数值和符号计算、工程与科学绘图；控制系统设计；数字图像信号处理；财务工程；建模、仿真、原型开发；应用开发；图形用户界面设计等。MATLAB产品族被广泛应用于信号与图像处理、控制系统设计、通讯系统仿真等诸多领域。开放式的结构使MATLAB产品族很容易针对特定的需求进行扩充，从而在不断深化对问题的认识同时，提高自身的竞争力。

PCB设计软件

PCB（Printed-Circuit Board）设计软件种类很多，如Protel、Altium Designer、OrCAD、Viewlogic、PowerPCB、Cadence PSD、MentorGraphices的Expedition PCB、Zuken CadStart、Winboard/Windraft/Ivex-SPICE、PCB Studio、TANGO、PCBWizard（与LiveWire配套的PCB制作软件包）、ultiBOARD7（与multiSIM2001配套的PCB制作软件包）等等。

目前在我国用得最多当属Protel，下面仅对此软件作一介绍。

Protel是PROTEL（现为Altium）公司在20世纪80年代末推出的CAD工具，是PCB设计者的首选软件。它较早在国内使用，普及率最高，在很多的大、中专院校的电路专业还专门开设Protel课程，几乎所在的电路公司都要用到它。早期的Protel主要作为印刷板自动布线工具使用，其最新版本为Altium Designer 10，现在普遍使用的是Protel99SE，它是个完整的全方位电路设计系统，包含了电原理图绘制、模拟电路与数字电路混合信号仿真、多层印刷电路板设计（包含印刷电路板自动布局布线），可编程逻辑器件设计、图表生成、电路表格生成、支持宏操作等功能，并具有Client/Server（客户/服务体系结构）， 同时还兼容一些其它设计软件的文件格式，如ORCAD、PSPICE、EXCEL等。使用多层印制线路板的自动布线，可实现高密度PCB的100%布通率。Protel软件功能强大（同时具有电路仿真功能和PLD开发功能）、界面友好、使用方便，但它最具代表性的是电路设计和PCB设计。

IC设计软件

IC设计工具很多，其中按市场所占份额排行为Cadence、Mentor Graphics和Synopsys。这三家都是ASIC设计领域相当有名的软件供应商。其它公司的软件相对来说使用者较少。中国华大公司也提供ASIC设计软件（熊猫2000）；另外近来出名的Avanti公司，是原来在Cadence的几个华人工程师创立的，他们的设计工具可以全面和Cadence公司的工具相抗衡，非常适用于深亚微米的IC设计。下面按用途对IC设计软件作一些介绍。

①设计输入工具

这是任何一种EDA软件必须具备的基本功能。像Cadence的composer，viewlogic的viewdraw，硬件描述语言VHDL、Verilog HDL是主要设计语言，许多设计输入工具都支持HDL（比如说multiSIM等）。另外像Active-HDL和其它的设计输入方法，包括原理和状态机输入方法，设计FPGA/CPLD的工具大都可作为IC设计的输入手段，如Xilinx、Altera等公司提供的开发工具Modelsim FPGA等。

②设计仿真工作

我们使用EDA工具的一个最大好处是可以验证设计是否正确，几乎每个公司的EDA产品都有仿真工具。Verilog-XL、NC-verilog用于Verilog仿真，Leapfrog用于VHDL仿真，Analog Artist用于模拟电路仿真。Viewlogic的仿真器有：viewsim门级电路仿真器，speedwaveVHDL仿真器，VCS-verilog仿真器。Mentor Graphics有其子公司Model Tech出品的VHDL和Verilog双仿真器：Model Sim。Cadence、Synopsys用的是VSS（VHDL仿真器）。现在的趋势是各大EDA公司都逐渐用HDL仿真器作为电路验证的工具。

③综合工具

综合工具可以把HDL变成门级网表。这方面Synopsys工具占有较大的优势，它的Design Compile是作为一个综合的工业标准，它还有另外一个产品叫Behavior Compiler，可以提供更高级的综合。

另外最近美国又出了一个软件叫Ambit，据说比Synopsys的软件更有效，可以综合50万门的电路，速度更快。Ambit被Cadence公司收购，为此Cadence放弃了它原来的综合软件Synergy。随着FPGA设计的规模越来越大，各EDA公司又开发了用于FPGA设计的综合软件，比较有名的有：Synopsys的FPGA Express， Cadence的Synplity， Mentor的Leonardo，这三家的FPGA综合软件占了市场的绝大部分。

④布局和布线

在IC设计的布局布线工具中，Cadence软件是比较强的，它有很多产品，用于标准单元、门阵列已可实现交互布线。最有名的是Cadence spectra，它原来是用于PCB布线的，后来Cadence把它用来作IC的布线。其主要工具有：Cell3，Silicon Ensemble-标准单元布线器；Gate Ensemble-门阵列布线器；Design Planner-布局工具。其它各EDA软件开发公司也提供各自的布局布线工具。

⑤物理验证工具

物理验证工具包括版图设计工具、版图验证工具、版图提取工具等等。这方面Cadence也是很强的，其Dracula、Virtuso、Vampire等物理工具有很多的使用者。

⑥模拟电路仿真器

前面讲的仿真器主要是针对数字电路的，对于模拟电路的仿真工具，普遍使用SPICE，这是唯一的选择。只不过是选择不同公司的SPICE，像MiceoSim的PSPICE、Meta Soft的HSPICE等等。HSPICE现在被Avanti公司收购了。在众多的SPICE中，HSPICE作为IC设计，其模型多，仿真的精度也高。

PLD设计工具

PLD（Programmable Logic Device）是一种由用户根据需要而自行构造逻辑功能的数字集成电路。目前主要有两大类型：CPLD（Complex PLD）和FPGA(Field Programmable Gate Array)。它们的基本设计方法是借助于EDA软件，用原理图、状态机、布尔表达式、硬件描述语言等方法，生成相应的目标文件，最后用编程器或下载电缆，由目标器件实现。生产PLD的厂家很多，但最有代表性的PLD厂家为Altera、Xilinx和Lattice公司。

PLD的开发工具一般由器件生产厂家提供，但随着器件规模的不断增加，软件的复杂性也随之提高，目前由专门的软件公司与器件生产厂家使用，推出功能强大的设计软件。下面介绍主要器件生产厂家和开发工具。

①ALTERA：20世纪90年代以后发展很快。主要产品有：MAX3000/7000、FELX6K/10K、APEX20K、ACEX1K、Stratix等。其开发工具-MAX PLUS II是较成功的PLD开发平台，最新又推出了Quartus II开发软件。Altera公司提供较多形式的设计输入手段，绑定第三方VHDL综合工具，如：综合软件FPGA Express、Leonard Spectrum，仿真软件ModelSim。

②XILINX：FPGA的发明者。产品种类较全，主要有：XC9500/4000、Coolrunner(XPLA3)、Spartan、Vertex等系列，其最大的Vertex-II Pro器件已达到800万门。开发软件为Foundation和ISE。通常来说，在欧洲用Xilinx的人多，在日本和亚太地区用ALTERA的人多，在美国则是平分秋色。全球PLD/FPGA产品60%以上是由Altera和Xilinx提供的。可以讲Altera和Xilinx共同决定了PLD技术的发展方向。

③Lattice-Vantis：Lattice是ISP（In-System Programmability）技术的发明者。ISP技术极大地促进了PLD产品的发展，与ALTERA和XILINX相比，其开发工具比Altera和Xilinx略逊一筹。中小规模PLD比较有特色，大规模PLD的竞争力还不够强（Lattice没有基于查找表技术的大规模FPGA），1999年推出可编程模拟器件，1999年收购Vantis（原AMD子公司），成为第三大可编程逻辑器件供应商。2001年12月收购Agere公司（原Lucent微电子部）的FPGA部门。主要产品有ispLSI2000/5000/8000，MACH4/5。

④ACTEL：反熔丝（一次性烧写）PLD的领导者。由于反熔丝PLD抗辐射、耐高低温、功耗低、速度快，所以在军品和宇航级上有较大优势。ALTERA和XILINX则一般不涉足军品和宇航级市场。

⑤Quicklogic：专业PLD/FPGA公司，以一次性反熔丝工艺为主，在中国地区销售量不大。

⑥Lucent：主要特点是有不少用于通讯领域的专用IP核，但PLD/FPGA不是Lucent的主要业务，在中国地区使用的人很少。

⑦ATMEL：中小规模PLD做得不错。ATMEL也做了一些与Altera和Xilinx兼容的片子，但在品质上与原厂家还是有一些差距，在高可靠性产品中使用较少，多用在低端产品上。

⑧Clear Logic：生产与一些著名PLD/FPGA大公司兼容的芯片，这种芯片可将用户的设计一次性固化，不可编程，批量生产时的成本较低。

⑨WSI：生产PSD（单片机可编程外围芯片）产品。这是一种特殊的PLD，如最新的PSD8xx、PSD9xx集成了PLD、EPROM、Flash，并支持ISP（在线编程），集成度高，主要用于配合单片机工作。

⑦Altium：提供Actel、Altera、Lattice和Xilinx四家PLD/FPGA器件的通用跨厂商开发平台，最新推出了Altium Designer 10软件中集成了Aldec HDL仿真功能。

顺便提一下：PLD（可编程逻辑器件）是一种可以完全替代74系列及GAL、PLA的新型电路，只要有数字电路基础，会使用计算机，就可以进行PLD的开发。PLD的在线编程能力和强大的开发软件，使工程师可以几天，甚至几分钟内就可完成以往几周才能完成的工作，并可将数百万门的复杂设计集成在一颗芯片内。PLD技术在发达国家已成为电子工程师必备的技术。

其它EDA软件

①VHDL语言：超高速集成电路硬件描述语言（VHSIC Hardware Description Language，简称VHDL），是IEEE的一项标准设计语言。它源于美国国防部提出的超高速集成电路（Very High Speed Integrated Circuit，简称VHSIC）计划，是ASIC设计和PLD设计的一种主要输入工具。

②Verilog HDL：是Verilog公司推出的硬件描述语言，在ASIC设计方面与VHDL语言平分秋色。

③其它EDA软件如专门用于微波电路设计和电力载波工具、PCB制作和工艺流程控制等领域的工具，在此就不作介绍了。

设计自动化技术可以应用在航空、航天等行业复杂产品的研制设计过程。基于设计自动化技术研发的SYSWARE工程中间件平台，已经用于航天、航空、船舶、导弹、发动机、电子、核工业等多个领域、多个型号研制中得到应用。

SYSWARE工程中间件平台正是以实现设计自动化为目标，其产品体系包括SYSWARE.IDE（集成设计环境）、SYSWARE.P2M（任务流程数据集成系统）、SYSWARE.EDM（工程数据集成管理系统）、SYSWARE.KE（知识集成应用系统）、SYSWARE.EAP（工程应用集成门户系统）构成。SYSWARE工程中间件通过建立统一的标准和方法，可以将工程设计、仿真、试制、试验过程中的各种工具和系统进行集成，同时又可以在一个中性平台上，将多项单一技术（如气动、结构、强度、电子、控制等）整合为综合技术，并通过智能语义分析，实现设计过程的自动化执行，最终实现知识工作自动化，使得知识工作者80%的体力劳动由系统代替人来自动地完成，将设计人员从重复性设计工作中解放出来，有更多时间来完成20%的创新性工作。

设计自动化定义

CAM是指计算机在产品制造方面有关应用的总称。CAM有广义和狭义之分

设计自动化CAM广义

广义CAM一般是指计算机辅助进行的从毛坯到产品制造过程中的间接和直接的所有活动，包括工艺准备、生产作业计划、物料作业计划的运行控制、生产控制、质量控制等。

设计自动化CAM狭义

狭义CAM通常仅指数控程序的编制（又称数控零件程序设计）。数控编程是对所有采用数控的设备如数控机床、数控检测仪器、数控机器人等进行程序设计，可包括刀具路径的规划、刀位文件的生成、刀具轨迹仿真以及数控代码（又称NC代码）的生成等。一般来说，狭义的概念采用得比较广泛。

上述概念比较抽象，理解起来比较困难。简单说来，CAD就是用计算机绘制图纸来代替人工绘图，CAPP就是用计算机进行生产计划来代替人工生产计划，CAM就是用计算机预定机器运行轨迹来代替人工操作机器运行。2100433B