北京交通大学工程硕士专业学位论文
第3 E A技术简介 章 D
第3 E A技术简介 章 D
随着计算机软件, 硬件和集成电路制造技术的飞速发展, 数字电路 硬件设计复杂程度的快速增长,以及产生的设计成果可继承性的需要, 对数字电子系统的设计方法产生了极大的影响, 传统的以中小规模集成 电路为基础模块, 以电路图为表达方式的数字电子系统的设计方法正逐 步被E A技术的设计方法所取代. D
3 . 1传统的数字电子系统设计方法特点
传统的数字电子系统是由 许多子系统或逻辑模块构成的. 设计者可 根据各模块的功能选择适当 的M u( c 微处理器和单片 和Sh h 机) S M S LI S 芯片拼接成预定的数字电 子系统, 是用搭积木式的方法完成设计的. 数字电子系统最初的 " 积木块"是具有固定功能的标准集成电路器件,
设计者只能根据需要选择合适的器件, 并按照器件推荐的电路搭成电子
系统, 在设计时, 设计者没有灵活可言, 搭成的系统需要的芯片种类多 且数目 这种设计方法一直为许多硬件开发工程师所沿用. 大. 它有以下 几个主要特点: (采用 " 底向上"Btm ) 1 ) 自 (oo U 的设计方法 t p " 底向上"的电子系统设计方法的主要步骤是: 自 根据系统对硬件的要求, 详细编制技术规格书, 并画出系统控制流 图, 然后根据技术规格书和系统控制流图, 对系统的功能进行细化, 合 理地划分功能模块,并画出系统功能框图; 接着进行各功能模块的细化 和电路设计; 各功能模块电路设计,调试完成后,将各功能模块的硬件 电路连接起来再进行系统的调试;最后完成整个数字系统的硬件设计.
可以看出,系统硬件的设计是从选择具体元器件开始的,并用这些元器
件进行逻辑电路设计, 即从最底层开始设计, 完成系统各独立功能模块 设计, 然后再将各功能模块连接起来,直至到最高层, 完成整个系统的
硬件设计. {在数字系统硬件设计的后期进行仿真和调试 Z ) 由于进行仿真和调试的仪器一般为系统仿真器, 逻辑分析仪和示波
器等, 在传统硬件电路设计中, 所以 仿真和调试只能在系统硬件设计完 成后期进行, 系统设计存在的问 题也只能在后期出现, 对系统设计人员 有较高的要求. (用符号和电路图的方式描述设计 3 ) 用上述设计方法设计的数字电 子系统最后形成的设计文件, 主要是 由若干张电路图构成的文件. 在电路图中详细标注了各逻辑单元, 器件
万方数据
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的名称和相互之间的信号连接关系. 对于小的系统, 这种电原理图只要 几十张或儿百张就行了.但是,系统比较大, 硬件比较复杂,那么这种 电 路图可能需要更多张. 这样多的电路图给设计归档, 阅读, 修改和使 用带来很大的不便. 传统设计方法的缺陷是明显的. 首先, 自 底向上"搭积木式的设计方法,要求设计者首先关注并 " 致力于解决系统最低层硬件的可获得性, 以及它们的功能特性等诸多细 节问题, 在整个设计和测试过程中, 始终必须考虑具体器件的技术细节, 在设计过程中的任意时刻, 最底层器件的更换, 或技术参数不满足系统 要求, 或缺货, 或由于市场的变化临时出现的某些因素等, 都将可能使 工作前功尽弃,工作不得不重新开始.设计过程费时费力成本昂贵, 再者, 对设计者本人有着较高的要求, 他必须十分熟悉许多器件的 电器特性和封装形式, 不仅是硬件设计的能工巧溅, 还是软件设计高手. 更为重要的是, 这种设计过程过多地依赖设计者的知识与经验,只 能定量地和有条件地实现电子产品的设计目 很难预料在一个产品设 标, 计过程中有多少次工程返复的操作, 又由于系统级综合能力的不足, 使 设计者很难优化设计目 标并加大后续设计的难度. 在某些情况下," 底向上"的设计方法是一种低效,低可靠性, 自 费时费力,成本高昂的设计方法.
3 E A技术的概念 . D 2
E A ltn Dsn o tn 缩写, 为电 计自 coi egAt ao 的 D 是E r c i u m i e 即 子设 动化,
E A技术是现代电 D 子设计技术的核心,是从C D ( A 计算机辅助设计, Cm u r s eg) A 计算机辅助I程, m u r s o pt Ast i 和C E( e s D sn i C pt Ast o e s i
Egei Dsn 的 nien eg) 概念发 来. n rg i 展而
所谓E A技术,就是以大规模可编程器件作为设计载体,以 D 硬件 描述语言 作为系统逻辑描述的 主要表达方法,以 计算机和E A开发软 D 件为设计工具, 通过开发软件自 动完成对用文本方式设计的电子系统到 硬件系统的 逻辑编译, 逻辑化简, 逻辑分割, 逻辑综合及优化, 逻辑布 局布线, 逻辑仿真, 直至完成对于特定目 标芯片的适配编译, 逻辑映射, 编程下载等工作,并最终形成电子系统或专用集成芯片的一门新技术. 用 E A技术进行电子系统的设计,具有下面的特点: D (用软 1 件即文本文件的 ) 方式设计硬件. (用软件设计的 2 ) 系统到硬件系统的 转换是用有关的开发软件自 动

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