EDA实验开发系统的几个特点介绍

目前，人类社会已经进入到高度发达的信息化社会，信息社会的发展离不开电子产品的进步。现代电子产品在性能提高、复杂度增大的同时，价格却一直呈下降趋势，而且产品更新换代的步伐也越来越快，实现这种进步的主要原因就是生产制造技术和电子设计技术的发展。前者以微细加工技术为代表，目前已进展到深亚微米阶段，可以在几平方厘米的芯片上集成数千万个晶体管；后者的核心就是EDA（Electronic Design Automation）技术。EDA是指以计算机为工作平台，融合了应用电子技术、计算机技术、智能化技术等成果而研制成的电子CAD通用软件包，主要能辅助进行三方面的设计工作：IC设计，电子电路设计以及PCB设计。没有EDA技术的支持，想要完成上述超大规模集成电路的设计制造是不可想象的，反过来，生产制造技术的不断进步又必将对EDA技术提出新的要求。

一、硬件描述语言

数字系统设计分为硬件设计和软件设计，随着计算机技术、超大规模集成电路（CPLD，FPGA）的发展和硬件描述语言HDL。的出现，软、硬件设计之间的界限已经被打破，数字系统的硬件设计可以完全用软件来实现，只要掌握了HDL语言就可以设计出各种各样的数字逻辑电路。要让学生学会硬件描述语言，就必须有一个能提供文件输入，逻辑综合、编译和仿真的语言环境，目前使用最为广泛的一个语言环境是Altera公司推出的Max+Plus II软件，该软件可以帮助学生学习使用Altera公司CPLD产品，Altera是世界上著名可编程逻辑器件的供应商之一。其CPLD产品代表着PLD的发展方向，与xilinx公司的FPGA产品水平互见高低。该软件可以通过图形、文本和波形等方式输入数字电路设计文件，其中文本方式支持VHDL，AHDL和Verilog硬件描述语言。

Max+plus II中有多个元件库（全系列TTL宏功能，巨功能库），可以指定MAX7000和10K10系列的两个Altera器件、器件管脚和逻辑综合方式等等，经过编译形成的下载文件可以通过硬件对器件进行编程。同时，Max+plus II还可以进行错误定位和设计规则检查，使设计更加简单易行。在无硬件的情况下除下载不能进行外，其它步骤都可以进行，可见对于教学使用是非常好的一个软件。可以帮助学生学会VHDL语言并开展CPLD的教学工作，使教学更上一个台阶，满足培养跨世纪人才的需求。

二、EDA实验开发系统

当今，电子电路越来越复杂，数字电路被更多应用到电路设计中，可编程逻辑器件已经广泛地用在电子设计中，而且在电路中的占有比例越来越大，它一方面提高了系统的可靠性，另一方面也增强了设计的灵活性和可维护性，使电子电路的设计更加方便快捷。在硬件的设计思路上，要改变原来传统的设计方式，用设计软件的方式方法来设计硬件。在学习新方法的过程中，一款功能强大、使用方便的辅助学习工具必不可少。目前，国内外很多公司已经开发出了各种各样的EDA实验系统。内蒙古科技大学信息工程学院结合多年EDA开发经验，分析国内外多种EDA实验系统，取长补短，研发出了BTGY-EDA实验开发系统，BTGY-EDA实验系统为本校学生学习EDA技术提供了巨大帮助。下面以BTGY-EDA实验系统为例，简单介绍一下EDA实验系统的几个特点：

1．软开放

全开放的实验系统。对于学生来讲，自己连线费时费力过于麻烦，而且还容易出错，对于所设计的电路来讲，工作频率不会高，干扰大。再看完全不开放的实验系统，接线全部固定，所做的实验就有限，只能局限于设计好的几个实验内容，限制了学生的开发能力。BTGY-EDA实验系统采用软开放式结构，对实际电路接线固定，能在高频状态下工作，干扰、辐射也小，同时学生又可以用软件方式按设计要求将各10引脚连接起来。

2．软件连接

由于是软开放的结构，学生在实验或设计时，需要自己连线，BTGY-EDA实验系统采用“软件配置” 技术，在软件上接好需要的连线，下载到实验系统即可实现接线，如果连线过程有冲突，软件还会给出提示，这就避免了硬件接错线可能导致的实验系统故障，甚至损坏现象。这种软件接线还有一个好处，就是将定义好接线保存在磁盘上，下次做实验或设计时，从盘上读出即可。如果是硬件接线，学校中有很多人共用实验系统，根本无法将接线保留下来。

3．智能译码

在EDA实验中，最常用到的电路是显示电路。如果显示电路接到固定的10引脚，占用供实验用的IO引脚，并且也浪费了器件内部大量资源。BTGY-EDA实验系统采用智能译码技术，与软件连接技术相似，软件上设置好译码方式后，下载到实验系统上即可在实验系统实现所要求的译码电路。BTGY-EDA实验系统的智能译码技术在安全的条件下，可以由学生任意定义接线方式，灵活多变，而且可以将接线定义保存在磁盘上。

4．软、硬件结合

国内外众多的EDA实验系统几乎都是单硬件工作方式，接线要在实验板上接，模式要在实验板上选择，观察结果只能看板上的LED或八段数码管，如果是高速信号只能看最终的输出结果，工作时序，信号波形一无所知，如果有RAM相关的实验，因为RAM数据无法下载，只能以ROM代替，外部设备的选择只能用跳线来实现或干脆拔掉有冲突的芯片。BTGY-EDA实验系统采用软、硬件结合技术，可以在PC机的软件上定义实验所要连线，下载到实验系统上即可。

5．模式可变

不开放结构的实验系统，由于接线全部固定，模式无法改变，或者在器件中浪费大量资源来设置模式，这样既不实用，也不利于学习；全开放的结构，用手工接线来设置模式，干扰大不说，不小心连错线还会造成仪器的损坏，有些半开放的实验系统，由于不能与上位机相连，只能在硬件实验上选择有限的几种模式，既不灵活，观察也不方便。BTGY-EDA实验系统由于采用“软件配置”技术，可以用软件设置模式，下载到实验系统，灵活多变。在软件设置模式时，如果器件之间有冲突，软件会给出警告，避免接错线的可能。

6．适配板与实验系统独立

BTGY—EDA实验系统采用FPGA/CPLD适配板与实验系统主体相互独立的结构，实验系统的显示译码、键盘输出均不占用适配板的资源。适配板与实验系统之间用IO引脚连接，从理论上讲，这种结构可以无限扩展FPGA/CPLD实验种类，只要在FPGA/CPLD适配板上将正确的IO信号接到实验系统上，就可以对这种FPGA/CPLD进行实验和设计，加上本系统的“软件配置”技术，不但可扩展性强，使用也灵活。采用这种相互独立的结构，可以在适配板上对每种FPGA/CPLD来设计制作与芯片完全吻合的编程下载电路，使FPGA/CPLD的编程下载更加可靠、稳定。可编程下载器件的种类也不会有限制了，只要有该器件的适配板就行。用户所要做的事就是将编程并行口接到实验系统上。

7．多种外部设备

实验系统提供了多种常用外部设备，为学生提供典型的学习电路。这些电路包括高速模入通道、高速模出通道、RS-232串行接口、标准并行接口、PS／2接口等电路，这些电路真实地体现TEDA设计的高速、时序严格、抗干扰等特点，

三、结束语

现代电子设计技术是发展的，相应的教学内容和方法也应不断改进，其中也有许多问题值得深入探讨。
责任编辑：tzh