EDA技术在数字电路开放实验中的应用_数字电路eda实验报告

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EDA技术在数字电路开放实验中的应用

周云波 刘小群

宝鸡文理学院物理与信息技术系

摘要：介绍了常用的EDA软件及开放性实验的实验教学方法，并通过实例阐述了EDA技术在开放性实验中的应用。关键词：EDA ；开放性实验；仿真

为了充分利用实验室资源，让学生能够自主选择实验的内容与时间，从而激发学生做实验的兴趣，提高学生思考问题、分析问题、解决问题的能力，近几年各高校都开设了开放实验。我们从2006年也开设了开放实验，开放实验由于学生可以自选题目，这对实验室的设备提出了很高的要求，但利用EDA设计实验电路，仿真实验结果，克服了实验设备不足的矛盾。“EDA”是Electronic Design Automation(电子设计自动化)的简写，是能够帮助人们设计电子电路或系统的软件工具。EDA是以计算机为工作平台、以硬件描述语言(VHDL)为设计语言、以可编程器件(CPLD／FPGA)为实验载体、以ASIC／SOC芯片为目标器件、进行必要的元件建模和系统仿真的电子产品自动化设计过程。目前进入我国并具有广泛影响的EDA软件有:muhisim7、OW_AD、Protel、Viewlogio、Mentor、Synopsys、PCBW Id、Cadence、MicmSim等等,这些软件各具特色,大体分为芯片级设计工具、电路板级设计工具、可编程逻辑器件开发工具和电路仿真工具等几类。利用EDA工具,可以从概念,算法、协议开始设计电子系统,从电路设计,性能分析直到IC版图或PCB版图生成的全过程均可在计算机上自动完成。EDA代表了当今电子设计技术的最新发展方向,其基本特征是设计人员以计算机为工具,按照自顶向下的设计方法,对整个系统进行方案设计和功能划分,由硬件描述语言完成系统行为级设计,利用先进的开发工具自动完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局布线、仿真及特定目标芯片的适配编译和编程下载,这被称为数字逻辑电路的高层次设计方法。下面以一个七段数码管的驱动为例，说明EDA设计的实验方法。１.实验教学方法

本实验是作为本科生的选修课,对全校电信、电子电气、自动化专业同学开放。做为模拟电路、数字电路、通讯原理、ＥＤＡ软件等理论课的后续课程,学生具备了一定的相关理论知识。实验目标的实现都要经过一番努力才能达到,因此在实验的安排上不能简单地限定实验时间和固定内容,必须采取全面开放式和自主式的实验教学方法。实验进程包括初始阶段和提高阶段。

(1)初始阶段 要求教师先讲解操作步骤,给出程序清单,使实验按着先简单后复杂的顺序进行。(2)提高阶段 要求同学完成较为复杂的应用和算法编程,并独立完成实验内容。对于能力强的同学可以根据自己的兴趣来完成自己的题目。研究生可以结合自己的课题,利用实验室的资源完成课程的内容,最后写出一份完整的总结报告。

（３开放实验时，采用仿真实验和仿真设计与硬件实验相结合的方法,EDA的元件库提供了比实验室种类齐全的仪器、仪表和几千种元器件可供使用，利用图形方式创建电路，软件界面直观、操作使用方便，且容量极其丰富的元器件库，还可根据器件的发展随时扩充，使用时可直接调用和修改元件及参数。学生可用EDA先在计算机上模拟设计所选题目的内容，由于仿真设计元件连线简单，参数修改方便，任何一种设计方案都可以尝试，在对硬件电路设计方案进行仿真过程中，验证设计方案正确性与否，从而得到更加合理可行的实现方案。同时根据仿真结果，可对设计方案进行修改和调整，分析各元件参数对整个数字电路的作用与影响，利用仿真电子仪器仪表，按照设计可完成常规的瞬态分析、稳态分析和时域分析等多种电路分析方法，辅助学生完成对电路原理到电路硬件设计的分析，可以直接观察各子系统的波形及整个电路的实验结果，如果有错误，系统软件会有相应的提示。这样经过反复比较、反复分析、反复修改的过程，最后再用硬件完成开放实验的设计。实验时利用EDA仿真设计改变了传统的基于电路板的设计方法，提高了设计效率，掌握了用计算机软件设计、应用的方法，提高了实验的安全性、自诊断性、直观性、综合性、重组性和信息化等特点。根据实验模块间纵向发展和横向联系，进行组合调整，建立网络化的实践教学平台，每个实验室配备计算机及网络、常用仪器设备、相关实验装置等，充分提高了实验室的资源利用，实现理论与实践的紧密结合。２.实验实例：

设计一个七段数码管的译码器并下载到ispLSI1016中,验证其功能是否正确。输入在A,B,C三个按钮开关的控制下,经ispGDS14,到译码器使输出a1,b1,c1,d1,e1,f1,g1驱动七段数码管为相应的数字。VHDL源程序：library ieee;

use ieee.std_logic_1164.all;entity liu1is port(datain:in std_logic_vector(2 downto 0);

led:out std_logic_vector(6 downto 0));end;architecture liu1_ architecture of liu1 is begin proce(datain)begin case datain is

when “000”=>led

when “001”=>led

when “010”=>led

when “011”=>led

when “100”=>led

when “101”=>led

when “110”=>led

when “111”=>led

when others=>led

c,x=.c.,.x.;datain_0_,datain_1_,datain_2_ PIN;led_0_,led_1_,led_2_,led_3_,led_4_,led_5_,led_6_ PIN;TEST_VECTORS([datain_0_,datain_1_,datain_2_]->[led_0_,led_1_,led_2_,led_3_,led_4_, led_5_,led_6_])[0,0,0]->[x,x,x,x,x,x,x];[0,0,1]->[x,x,x,x,x,x,x];[0,1,0]->[x,x,x,x,x,x,x];[0,1,1]->[x,x,x,x,x,x,x];[1,0,0]->[x,x,x,x,x,x,x];[1,0,1]->[x,x,x,x,x,x,x];[1,1,0]->[x,x,x,x,x,x,x] [1,1,1]->[x,x,x,x,x,x,x];END 2 仿真结果： 程序下载：

写可编程数字开关器件ispGDS14的设计源文件（在TC下或在MS-DOS EDIT下）

device = ispgds14 PIN 6 = PIN 12 PIN 8 = PIN 16 PIN 9 = PIN 11

存，存时起名 *g.gds ,并注意路经，看PDSGDS存在那里。

用ispGDS的汇编GASM对*g.gds进行编译，即在C:PDSGDS下，打入 GASM *g 回车，则自动生成下载文件 *g.jed 输出引脚

I/O1(16)→a1 I/O6(21)→b1 I/O3(18)→c1

I/O4(19)→d1 I/O5(20)→e1 I/O2(17)→f1 I/O7(22)→g1 输入引脚

I/O28(7)→A I/O29(8)→B I/O30(9)→C 下载

在Design→Down load 下，或双击 IDCD 注意，实验板上按键松开为“1” 下面我们介绍PDS上设计。双击PDS图标

3.结论

[参考文献]:

[1] 王锁萍.龚建荣等.电子设计教程.成都:电子科技大学出版社,2000.2 [2] 潘松,黄蛀生.EDA技术实用教程.北京:科学出版社.2002.10.[3] 曾繁泰,李冰,李晓林.EDA工程概论[M].北京,清华大学出版社,2002.[4] 蒋卓勤,邓玉元.Multisim2001及其在电子设计中的应用[M].西安:电子科技大学出版社,2003.[5] 徐志军等.大规模可编程逻辑器件及其应用[M].电子科技大学出版社.[6] 符兴昌.EDA技术在数字系统设计分析中的应用[J].微计算机信息, 2006, 5-2: 267-269

作者简介：周云波（1965~），女，高级实验师。

刘小群（1977~），女，讲师，硕士研究生，研究方向为：通信与信息技术 项目：宝鸡文理学院项目（YK0822）