电子系统设计自动化方法和设计环境的研究

[09-12 17:57:47]   来源:http://www.88dzw.com  单片机学习   阅读:8970

文章摘要: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(Computer Aided 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 Design Automation,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。进入20世纪90年代以来,EDA技术逐渐以高级语言描述、系统仿真(system simulation)和综合优化(synthesis)为特征。此时的EDA技术经常被称为ES

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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(Computer Aided 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 Design Automation,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。进入20世纪90年代以来,EDA技术逐渐以高级语言描述、系统仿真(system simulation)和综合优化(synthesis)为特征。此时的EDA技术经常被称为ESDA(Electronics System Design Automation)。

  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。这是一种层次化的设计方法。设计在尽可能高的层次上开始进行,从而使设计者能在更大的空间内进行设计搜索,理解整个系统的工作状态,完成设计的权衡和相关的设计决策。自上而下的设计方法,首先从系统设计入手,从顶层进行功能方框图划分和结构设计,这时的设计与工艺无关。在方框图一级先进行仿真和纠错,用VHDL语言对高层次的系统行为级进行描述并在系统级进行验证。然后,用逻辑综合优化工具生成具体的门级逻辑电路的EDIF(Electronic Design Interchange Format,电子设计转换格式)网表,对应的物理实现级可以是PCB板或者是ASIC芯片。设计的主要仿真和调试过程是在高层次完成,这一方面有利于早期发现结构设计上的错误,避免设计工作的浪费,同时也减少了逻辑仿真的工作量。目前,一般的硬件平台已经可以支持系统设计的CAD软件的运行。自顶向下的设计方法方便了从系统级划分和管理整个项目;简化了设计队伍的管理;减少了不必要的重复;提高了设计的一次成功率。同时,自顶向下的设计方法还提供整个设计过程中的各设计阶段的统一规范管理,包括系统的测试和各层次的模拟验证。

  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。
 

一、 ASEDA设计环境及流程
 

  在ASEDA中,用符号模拟技术建立电路的符号模型。由于符号模拟技术对电路形式和性能要求没有特殊的约定,从而解决了一般性的问题。电路议程的自动化生成,使得预准备的时间大大缩短;层次化的宏模型库及其自动化建立工具使得综合优化的时间得到大幅度减少,解决了有效性的问题。电路的宏模型用非参数统计分析方法建立,解决了以前线性回归模型函数形式固定带来的精确性差的问题。

  由于最新MATLAB for Windows的4.0版是一种功能强、效率高、便于进行科学和工程计算的交互式软件包。它除了传统的交互式编程之外,还提供了大量的MATLAB配套工具箱,有优化工具箱(optimization toolbox)、信号处理工具箱(signal processing toolbox)、神经网络工具箱(neural network toolbox)、控制系统工具箱(control system toolbox)等。此外,它还提供了与其它语言的接口(C、FORTRAN等),使得其功能日益强大。因此在 ASEDA中,被用来进行系统级仿真。

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