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第1篇：電子設計應用范文

【關鍵詞】汽車電子設計仿真技術應用

仿真技術是一門利用系統模型對實際或設想的系統進行動態驗證的技術，仿真技術綜合控制論、系統論、相似原理和信息技術，以計算機和專用設備為工具，能夠模擬汽車或飛機駕駛訓練，在汽車工業中有著廣泛的應用。現代的汽車制造業，對電子設備依賴程度越來越大，隨著人們對汽車安全性能要求不斷提高，仿真技術在汽車電子設計中得到了廣泛應用。仿真技術在汽車電子設計中的應用，縮短了汽車電子系統的研發周期，提高了汽車電子系統設計的安全系數，并幫助工程師在電子系統應用于實踐之前發現問題，大大的提高了汽車電子系統的研發效率，推進了汽車工業的發展。

1仿真技術概述

1．1仿真技術在汽車電子設計中的應用優勢

信息時代的來臨，汽車中應用的電子設備越來越多。電子設備在汽車中的應用，不僅提高了汽車的安全系數，還優化了汽車的駕駛體驗，推動了汽車行業的發展。但在汽車新產品研發時，卻由于汽車電子系統研發成本過高，限制了汽車行業的發展。仿真技術的出現，為汽車電子系統設計提供了強大的工具。利用仿真技術，工程師可以利用計算機和仿真軟件，來模擬汽車的運行狀態，并在虛擬現實中對汽車電子系統的設計進行仿真驗證。這一研發模式，極大的縮短了汽車電子系統的研發周期，并降低了汽車電子系統研發的資金投入量。我國作為發展中國家，近年來汽車工業的飛速發展正是基于仿真技術的應用實現的。隨著計算機互聯網技術的發展，仿真技術在汽車研發和制造領域的技術優勢更是與日凸顯，如何在汽車電子設計中應用好仿真技術，已經成為決定汽車制造企業研發能力的關鍵之一。

1．2SABER仿真軟件與汽車電子設計

SABER仿真軟件是美國Analogy公司于1987年推出的模擬機混合信號仿真軟件，該軟件能夠同時對模擬信號、事件驅動模擬信號、數字信號和模數混合信號設備進行仿真，被廣泛應用于電子學、電力電子學、電機工程、機械工程、水利、光學和控制系統等研發和數據采樣中。該系統在汽車電子設計中的應用，代表著我國汽車電子設計技術進入新的階段。SABER軟件能夠分析從SOC到大型系統之間的設計，并模擬數字電路及混合電路，通過仿真內核的運算和模擬，給出與真實實驗相似的實驗數據，從而幫助設計人員檢驗設計方案。在現代汽車制造工業中，包括ABS防抱死系統、安全氣囊系統、發動機控制系統、車身控制系統均能夠運用SABER仿真軟件進行仿真檢驗，幫助設計人員發現設計中存在的問題。該系統目前已經被很多西方汽車制造研發企業定位行業標準，推動了我國汽車制造業和世界汽車制造業的技術發展。

2汽車電子設計中仿真技術的運用

汽車電子設計中仿真技術的運用，主要分為建立數學模型、系統原理仿真和仿真模型的檢驗修改三個階段。通過在汽車電子設計中應用仿真技術，有效的降低了汽車電子系統設計驗證的資金投入，并提高了工程師的工作效率和質量。

2．1建立數學模型

數學模型的建立，是運用仿真系統設計和檢驗汽車電子系統的第一步，也是最基礎和最關鍵的一步。計算機仿真軟件的根本運行原理就是將實際系統運行的規律轉為數學方式，即微分和差分方程來表達。為了實現對汽車電子系統的發展檢驗，在建立數學模型時，需要將系統原理圖中的所有部件及其運動狀態轉化為數學模型，轉化完成的數學模型綜合到一起，才能形成一組模擬仿真系統。因此，在建立數學模型中，零部件的數學建模質量將直接影響到仿真系統的真實性，并決定了仿真系統的運算結果是否與系統的實際運行相似。為了提高數學模型的建立效率，工程師在建立一系列數學模型時，會對相似的元件歸類為同一種數學模型，這樣雖然會拉大仿真軟件與現實的差距，但卻能夠極大的縮短開發周期，實現開發成本的節約。

2．2系統原理的仿真

汽車電子設計中應用仿真技術時，是采用計算機程序運算，來模擬汽車電子系統中各個子系統和零部件在工作中的電壓、電流、功率等參數變化，通過對這些參數變化的波形分析，來找到實際試驗與模擬仿真質檢單額區別，從而發現涉及疏漏或問題，對電子系統的設計實施改進措施。在汽車電子系統設計中，仿真系統能夠實現對雙電壓系統、供電系統、起動機和發電機系統以及雙電壓42V系統的仿真驗證。汽車的雙電壓系統設計，將汽車的高電壓設備和低電壓設備區分開來，不僅是保證汽車安全性的關鍵，還是降低汽車能耗的重要技術。通過運用仿真技術，能夠對雙電壓系統的運行效率和安全性進行驗證，以確保汽車電子設計中雙電壓系統的安全性和可靠性。14V電壓系統主要用于各控制單元，該系統對波形有極高的要求。如果14V電壓系統存在問題，將其應用于汽車時將會由于峰值電壓和電流產生的脈動，對蓄電池造成干擾，發生蓄電池電位波動性變化，導致其他控制系統的控制信號失靈，給汽車的行車安全帶來致命的威脅。運用仿真軟件，能夠檢驗14V系統對蓄電池干擾的影響度，確保其不會影響到控制系統的工作，避免由于電位波動導致控制系統失靈。起動機和發電機由于都具有相同的轉矩特性，所以可以設計一種設備集合這兩種機器的特點。如果設計成功，并投入大規模的生產中，則可以獲得的利益是難以想象的。這種將兩種設備集于一體的技術是科學家努力創新而創造出來的財富。這種系統可以讓發動機在很快的時間內啟動，并且發動機啟動以后，切換到發電的模式，使汽車的重啟動更加容易。雙電壓系統中的42v供電系統，如果在設計中電子元件選擇錯誤，將會由于電壓隨轉速變化的提高，導致電子元器件被燒毀，帶來巨大的行車安全隱患。而采用模擬仿真技術，則能夠測試電子元器件的所需承受的電壓峰值，更加科學的進行選擇，保證系統安全。

2．3仿真系統的檢驗和修改

仿真系統只是運用計算機技術和數學原理對汽車電子設計的運行狀態進行模擬實驗，其與實際試驗還是有很大差距的。因此，在運用SABER軟件中，需要通過嚴謹的實驗對比，確定仿真結果與現實存在的差距，并在此基礎上對電子設計進行優化，以不斷提高汽車電子系統設計的質量，促進汽車工業的發展。綜上所述，在現如今的汽車研發與制造中，運用仿真技術對設計方案進行檢驗和修改，已經成為汽車研發的必須技術之一。近年來，我國汽車工業發展迅速，這離不開我國汽車電子設計中仿真技術應用的日漸成熟。相信隨著仿真技術的發展，我國汽車研發和制造將會迎來新一輪的發展，為我國經濟的發展做出更大的貢獻。

參考文獻:

［1］張珂．汽車電子設計中仿真技術的應用分析［J］．中國電子商情:科技創新，2014(12):33～33．

第2篇：電子設計應用范文

關鍵詞：EDA技術；現代電子設計；應用

引言

EDA技術是上世紀90年代飛速發展起來的一項新型技術，是現代電子設計新的發展潮流，其是基于計算機工作平臺，綜合了計算機技術、電子技術、智能化技能等一系列技術達成電子產品的自動化設計。同時，EDA技術是當今信息化時展的必然趨勢，其應用日趨廣泛，涉及信息、通訊、半導體、電子零組件等多個行業，是現代電子設計的核心，在現代電子設計中發揮著至關重要的作用[1]。由此可見，對EDA技術在現代電子設計中的應用開展研究，有著十分重要的現實意義。

1 EDA技術概述

1.1 EDA技術

EDA（Electronics Design Automation），即電子設計自動化，EDA技術是現代電子技術的主要發展趨勢，在電子技術、仿真模擬工作中扮演著十分重要的角色。在電子設計技術中，將可編程邏輯器件應用于系統中可很大程度提高電子設計工作靈活性，可編程邏輯期間在軟件編程過程中重構器件的結構、運行方式，進一步使設計硬件靈活性得到顯著改善。可編程邏輯器件應用結構原理、運行方式等的不斷發展，使以往的數字系統設計理念、方法、過程等均實現了轉變，一定水平上促進了現代電子技術的革新。在可編程邏輯器件相關技術越來越成熟及計算機技術飛速發展背景下，EDA技術逐漸在電子設計領域中得到廣泛推廣。EDA技術基于計算機上的EDA工具軟件平臺實現設計文件過程中依托硬件描述語言開展系統邏輯描述。EDA技術幫助設計人員通過硬件描述語言、電子設計自動化等實現對系統硬件功能的設計工作，其可自動實現邏輯分割、邏輯編譯、布局布線等功能，進一步促進電子線路系統功能的全面達成[2]。

1.2 EDA技術發展

伴隨計算機技術、電子系統設計技術以及集成電路技術的不斷進步，為EDA技術發展創造了良好契機，EDA技術的發展、推廣，不僅顯著縮短了產品的開發周期，還極大水平改善了產品的性能及價格比。EDA技術發展，具體可劃分成四個階段：

（1）上世紀70年代――計算機輔助設計階段，這一發展階段主要體現于CAD技術方面，計算機輔助設計得到了一定的推廣。人們逐步以計算機作為輔助開展IC版圖編輯、PCB布局布線等工作，取代了過去的手工作業方式。于此階段手工繪圖方式得到了一定優化，進而在計算機輔助設計發展作用上得到了有效凸顯。

（2）80年代――計算機輔助工程階段，該階段是在上一階段基礎上引入一系列新型應用功能，在具備圖形繪制功能的同時，還增添了電路功能設計及結構設計，并且通過電氣連接網絡表實現了兩者的有效結合。計算機輔助工程主要功能包括：原理圖輸入、邏輯仿真、自動布局布線以及電路分析等。在這一系列功能應用上，通過將原理圖、邏輯圖等用以重要應用內容，實現了設計功能的進一步豐富。

（3）90年代――電子系統設計自動化階段，該階段電子設計自動化目標得以實現，可經由高級描述語言及系統識別仿真等優勢開展應用，極大水平改善了設計的效率。

（4）現代EAD技術即為將計算機作為工具，基于EDA軟件平臺，結合硬件描述語言實現的設計文件，可自動實現用軟件方式描述的電子系統到硬件系統的邏輯仿真、布局布線、邏輯綜合等，進而實現對相關目標芯片邏輯映射、適配編譯等操作[3]。

2 EDA技術在現代電子設計中的應用作用及意義

2.1 EDA技術在現代電子設計中的應用作用

憑借EDA技術廣泛的應用范圍，將其應用于現代電子設計中，可起到一系列的作用。對于現代電子設計而言，相對流行的編程方式即為無線編程、在線編程，而EDA技術不僅能夠充分適應電子設計的發展，還可促進達成無障礙編程，在編程過程中的保密性還能夠得到有效保障。EDA技術還有著十分顯著的可靠性，可有效解決電子設計中復位障礙、跑飛等問題。還可于集成、壓縮功能應用情況下，完成對電子產品系統向某一芯片中的有效集成，如此可為設計管理實踐帶來極為便利，促進對電子設計風險控制工作的開展，還可使電子設計可靠性得到有效保障。除此之外，EDA技術在現代電子設計中的應用，還可收獲極高的效率，可達成多任務同時運行的目的。在EDA技術應用實踐中，可于多模塊功能應用情況下，有效加快電子設計速度及改善子設計效率水平，推動電子設計工作進一步朝信息市場化方向發展。另外，EDA技術還具備一定的適應性，通過對其高速、高效及大容量等特點的有效成效，積極促進電子設計的創新升級。EDA技術的一系列特征優勢的凸顯可積極促進現代電子設計的有序發展。

2.2 EDA技術在現代電子設計中的應用意義

電子技術是一項有著極強專業性的技術，現階段用于電子技術設計中的軟件多種多樣，經由選取適用的應用軟件，便可有效改善電子技術設計效率。EDA技術在現代電子設計中的應用有著十分重要的意義，EDA技術是將計算機用以主要平臺，然后將一系列相關技術開展綜合應用。對于現代電子設計而言，EDA技術是發展的新潮流，具備各式各樣優勢作用發揮，將其應用于現代電子設計中可收獲諸多便利。伴隨EDA技術的逐步發展進步，無不為現代電子設計帶來新的轉變，可有效改善全面電子技術設計效率水平，因此將EDA技術應用于電子技術設計中十分重要。

3 EDA技術的要點內容

ESDA可算得上是現代電子設計的最新發展方向，可將其理解為：設計人員依據自頂向下設計方法，對全面電子系統開展方案規劃及功能劃分，系統的關鍵電路通過一片或者幾片特定集成電路（ASIC）達成，然后依托硬件描述語言開展系統行為級設計，最后經由適配器、綜合其得到最終目標器件。該種設計方法可稱之為高層次電子設計方法。

3.1 自頂向下設計方法

對于自頂向下設計方法而言，第一步要從系統設計展開，于頂層開展功能方框圖劃分及結構制定。于方框圖一級開展仿真、糾錯，同時選取硬件描述語言對高層次系統行為開展描述，于系統一級開展驗證。緊接著選取綜合優化工具得出對應門電路網表，網表相關的物理實現級既可以是印刷電路板，又可以是專用集成電路。設計的主要仿真、調試過程是于高層次上實現的，如此不僅可為盡早覺察結構設計中的錯誤提供便利，提高設計工作效率，還可減輕邏輯功能仿真的工作量，提升系統設計一次成功率[4]。

3.2 硬件描述語言

硬件描述語言指的是一類開展電子系統硬件設計的計算機語言，其借助軟件編程來對電子系統中各項內容開展有效描述，諸如電子系統的連接形式、電路結合以及邏輯功能等。近年來，在大型電子系統設計中硬件描述語言得到廣泛應用。上世紀80年代美國國防部研發出高速集成電路硬件描述語言，以作用于對EDA產品不兼容問題進行解決，此外還可作用于開展多層次設計。IEEE利用高速集成電路硬件描述語言對過去硬件描述語言一系列功能予以了覆蓋。IEEE作為一類全方位的硬件描述語言，其涵蓋了多個設計層次，諸如邏輯門級、系統行為級以及寄存器傳輸等，并且還支持多種不同形式對全面項目開展混合描述。高速集成電路硬件描述語言一方面具備極佳的移植性，一方面其的設計還為工藝間轉換提供了極大便利，同時高速集成電路硬件描述語言使得設計人員主要工作轉變為開展實現與調試系統功能。

3.3 ASIC設計

面對電子系統集成電路中存在的各式各樣問題，包括可靠性不足、功耗大以及體積大等，可于集成電路設計過程中引入ASIC芯片開展解決。伴隨現代電子產品市場需求的逐步嚴苛，ASIC芯片可劃分成全定制ASIC、半定制ASIC以及可編程ASIC。在對全定制ASIC芯片進行設計過程中，設計人員要對芯片上全面晶體管幾何圖形、工藝規則予以界定，然后把設計成果轉交給IC生產商掩膜制造，如此可最大限度的確保ASIC芯片獲取最理想的性能，進一步實現高效、高利用率以及低能耗的目的。

4 EDA技術電子設計流程

EDA技術是一項系統級的設計技術，是一類層次比較高的電子設計手段，該項應用技術基于概念驅動，確保電子設計工作人員在設計過程中無需對門級原理圖開展利用，工作人員在確立設計目標后便可應用EDA技術對電路予以描述，如此一方面可有效縮減電路西決的制約，一方面可有效強化設計人員設計創造水平[5]。EDA系統支持設計人員把概念構思、高層次描述輸入進計算機后，基于系統規則實現對電子產品的設計。就EDA技術電子設計流程而言，主要可劃分為系y劃分、圖形或者VHDL輸入、代碼級功能仿真、適配前時序仿真及ASIC實現等，具體而言：（1）電子設計通過文本或圖形編輯器對設計描述予以呈現，即為實現設計表述；（2）電子設計通過編譯器對設計開展錯排編譯，也就是輸入硬件描述語言程序；（3）設計人員對硬件、軟件開展溝通，為達成功能仿真提供便利，也就是綜合；（4）在仿真設計檢測滿意后，借助FPGA開展邏輯映射操作，即為編程下載，由此系統級設計便宣告結束。EDA技術電子設計流程，如圖1所示。

5 EDA技術的應用

近年來，EDA技術得到飛速發展，在諸多領域的電子系統設計工作得到廣泛推廣，包括通訊、教學、醫學、航天、國家計算機應用、工業生產等等，并發揮著十分重要的作用。

5.1 EDA技術在通訊中的應用

EDA技術在科研研究中的應用，主要借助電路仿真工具開展電路設計、仿真；借助虛擬設備開展產品調節試用；在儀器設備中應用FPGA器件開發。對于CDMA無線通信系統而言，全面無線基站、移動手機均于同一頻譜下運行，為了對各種呼叫進行區分，各部手機均有著一個特有的碼序列，CDMA基站唯有對多種觀點碼序列進行有效判定，方可對不同傳呼進程開展分辨，而此處的判定是經由匹配濾波器輸出呈現于輸入數據流中探測到的特定碼序列。FPGA可提供適用的濾波器設計，同時還具備DSP高級數據處理功能，所以FPGA在現代通訊領域中得到廣泛推廣。

5.2 EDA技術在生物醫學工程中的應用

EDA技術是電子設計的重要工具，不管是芯片設計，還是系統設計，倘若未有得到EDA工具的支持，均將無法實現。近年來，生物醫學工程領域對EDA技術進行了引入，該項技術一方面可促進對人體血壓、心率等生理信號展開更為準確的檢測，一方面可經由相關設計達成對生理信號的濾波、醫學圖像檢測等處理，使得生理信號更具臨床使用價值。所以，EDA技術在生物醫學工程領域有著十分可觀的發展前景。

5.3 EDA技術在產品設計、生產中的應用

無論是數字信號處理器、性能極佳的微處理器，還是電子電路、冰箱、電視機等，EDA技術不僅應用于前期計算機模擬仿真、產品調試，還應用于電子設備的研發、制造，電路板焊接等一系列環節，并在其中發揮著至關重要的作用。某種意義上而言，EDA技術已然轉變成電子工業領域中必不可少的一部分。

6 結束語

總而言之，EDA技術是當今信息化時展的必然趨勢，其應用日趨廣泛，涉及信息、通訊、半導體、電子零組件等多個行業，是現代電子設計的核心，在現代電子設計中發揮著至關重要的作用。伴隨EDA技術的日趨成熟，其將進一步推進電子產業及電子設計領域的技術變革，將進一步提升電子設計水平。鑒于此，相關人員務必要清楚認識EDA技術在現代電子設計中的應用作用及意義，強化EDA技術在現代電子設計中的科學合理應用，不斷鉆研研究、總結經驗，積極促進電子技術設計有序發展。

參考文獻

[1]李亞平，王亮亮. EDA技術及其在現代電子系統設計中的應用[J].山東師范大學學報（自然科學版），2007，22（3）：124-125.

[2]張劭昀，梁佳雯，郭海雙.基于EDA技術的現代電子設計方法[J].電子世界，2014（16）：25-26.

[3]蔡潔華，路多，張紅，等.淺談 EDA技術發展背景及在電子線路設計中的應用[J].數字化用戶，2013（14）：215-216.

第3篇：電子設計應用范文

[關鍵詞]電子信息；微電子設計；自動化技術

中圖分類號：TN402文獻標識碼：A文章編號：1009-914X（2018）06-0365-01

1自動化技術和電子信息工程

自動化技術是綜合性技術，它與計算機技術、電子學、自動控制技術等密切相關。自動化技術的應用能夠幫助企業節約成本、提高工作效率、增強企業的競爭力。信息化的社會，自動化技術能夠加快信息交流速度、促進企業快速發展。研究自動化技術在信息工程中的應用非常重要。自動化技術主要應用在工業領域，工業生產過程中，自動化技術可以實現辦公管理自動化、計算機輔助設計和制造等功能。不可否認的是自動化技術在我國發展程度不高，它的很多強大的功能還沒有投入實踐中。自動化技術在發展中的有效應用，代替了人工工作，減少了由于人為操作失誤所產生的問題，提高了工作的效率與安全性，降低了工作的成本，可以為工作更好進行提供保障。在企業發展的過程中，有一些難度較大的工作利用自動化技術來進行，為工作的進行提供了有利的條件。而且有一些工作反復進行，工作內容比較枯燥，不適合人為操作完成，自動化技術就會發揮很大的作用。自動化技術在工作中發揮著很大的作用，促進工作更好進行。電信工程是指應用信息電子技術收集、采集、存儲、管理信息，具有速度快、精確度高、覆蓋范圍廣等特點。電子信息工程是采用硬件命令處理信息。電信工程設計中，我國企業大部分采用國外核心技術實現功能，創新度不夠、依賴程度較高。電信工程在社會發展中有著很重要的作用，對于信息數據的傳遞與共享是當前社會發展的重點，也是信息化時展的趨勢。彌補我國電信工程發展中存在的不足，可以加強電信工程發展中的技術應用，使得電信工程建設可以更好進行，并且優化電信系統，使得信息數據的傳輸與交流更加高效。

2微電子設計自動化技術的特點

2.1仿真設計

微電子的設計工作在一般情況下主要是通過編程進行的。技術人員只需要利用計算機編寫出相關的程序，并將代碼與程序下載到芯片中，即可實現對大型機器的有效控制，同時完成技術人員指定的動作。可以在開發前對系統開展相關的仿真設計，是自動化技術的一項重要特點，傳統的自動化技術都必須在應用現場才能夠開展相關的數據搜集與調整工作，而自動化技術能夠通過計算機設計相關的仿真環境，從而對微電子的應用情況進行一定的調試，并對設計不當的地方進行一定的修改與完善。通過仿真設計的應用，能夠有效解決設計過程中的數據搜集問題，并保證微電子的質量。只有通過一定的仿真應用，才能夠很好地保證其應用效果。

2.2計算機編程

計算機編程方式能夠在很大程度上減少硬件材料的浪費，同時使得程序調整方式更為方便。設計人員只需要通過重新編寫程序，并將其下載到電子芯片中，即可實現對程序的應用，這在很大程度上降低了資金與材料的使用，同時大大提升了工作效率。微電子設計自動化技術的應用，在很大程度上實現了電子領域的創新。隨著集成電路的發明，設計人員能夠把所有功能與應用都整合在一塊芯片中，并通過相關的計算機編程，實現對各大區域功能的有效控制，相較于傳統的自動化技術，節約了多余的硬件材料，對于不同的功能，只用通過修改代碼即可實現。因此，不管是在成本，還是效率方面，計算機編程都具有無可替代的重要作用。

2.3集成度高

微電子設計自動化技術水平的高速提升，意味著在未來電子線路的方式將越來越簡單，只要一塊小小的芯片，即可具有眾多的功能與應用，這在很大程度上縮小了設備體積，同時為芯片的安裝與使用提供了很大的便利。除此之外，伴隨著微電子集成度的提升，其能耗也隨之降低，這是微電子技術中極其重要的一項優勢，無論在工業還是電子行業的應用中，該項技術都能夠在很大程度降低成本，提升經濟效益。

3微電子設計自動化技術的主要應用

3.1工業領域的應用

微電子技術的應用在，很大程度上推動了設計自動化程度的發展，尤其在工業領域中，其更是得到了廣泛的應用。①微電子技術的應用對于工業機器人的研發來說起，著非常重要的作用，在很大程度上實現了機器人功能的拓展，使得機器人的功能更加全面，從而在一定程度上促進了我國工業生產水平的提升。②微電子技術的應用大大提升了我國流水線的自動化水平，通過流水線作業代替人工工作，降低了工業生產中人力資源的浪費，大大降低了工業成本，同時提升了產品的規范性與合格率。③微電子技術的發展對于大型產品的生產來說具有非常重要的作用，例如在汽車生產中，在很大程度上實現了汽車生產流程的升級，推動了我國工業的進一步發展。

3.2教學領域的應用

微電子技術在教學領域的應用是其必然的發展趨勢。傳統的機械控制方法已經不適應當前的互聯網環境。相關的教育設計也應該進行必要的升級，只有這樣，才能夠更好地滿足學生對于教學方式的需求，提升其對于技能的學習效果。在教育教學中，傳統的黑板已經逐漸被投影儀與計算機等現代科技產品代替，而微電子技術的應用能夠在很大程度上拓展其功能，實現更好的教學效果，從而提升教學質量。除此之外，微電子技術的應用，能夠很好的提升電氣系統自動化的實踐教學質量，將專業化術語與操作通過應用軟件進行演示，能夠使得抽象的知識更易于學生理解，同時有效提升學生的實踐能力與操作水平，提升學生的綜合質量。總之，微電子設計自動化技術的應用，能夠在很大程度上提升教學質量。

3.3軟件開發

計算機編程的發展，在很大程度上為軟件的開發工作提供了一定的便利，通過合理的編程與數據的集合，能夠做到各大應用的兼容，從而促進實現功能模塊的統一與開放，并增強了設備應用的普遍性與通用性。此外，微電子技術還能夠有效提升電路集成的專業性，促進設備格式與尺寸的規范化。隨著我國編程技術的提升，目前電子市場的軟件越來越多樣化，同時其功能越來越強大，能夠更好的滿足人們的需求，并可以通過重新編程，實現軟件的升級，從而為用戶提供更高質量的服務。

4結語

第4篇：電子設計應用范文

論文摘要：電子線路CAD技術在高職的電子信息工程技術專業中是非常重要的一門課程，在電子設計以及畢業設計中都講用到該技術。電子線路CAD技術主要是用來繪制電路圖，并在計算機上利用該繪圖軟件對電路進行排列，從而讓設計出的電路更加的美觀。本文主要是針對電子線路CAD技術在高職電子設計中的應用進行研究。

對于高職學生而言，要學習的不僅僅是專業知識，動手能力是在學好專業知識的基礎上更高的一個層次，也是他們必須擁有的一種能力。在高職院校中，電子信息工程技術專業的學生經常會遇到電子設計等問題，因此，在進行電子設計的時候需要用到的很多專業知識他們是必須掌握的。而電子線路CAD技術在電路板的制作方面的應用就必不可少了。下面我們將對電子線路CAD技術在電子設計中的應用進行研究與探索，說明電子線路CAD技術與電子設計的關系以及在電子設計中發揮的作用。

1、電子線路CAD技術與電子設計的關系

隨著電子技術的廣泛發展以及新型元器件和集成電路的廣泛應用，電路在設計方面也越來越復雜與集成化，因此，對電路的要求也越來越精密。而為了達到電路在復雜與集成化方面的要求，在制作電路的時候單靠手工的操作已經不能完成設計的目的了。所以，就產生了現在我們所用到的電子線路CAD技術。我們在電子設計過程中利用它就能達到電路所要求的精密度。

2、電子線路CAD技術在電子設計中的應用

電子線路CAD技術是使用當前被廣泛應用的計算機輔助繪圖和設計軟件，然后結合學過的專業知識進行設計，以加快設計進程、縮短設計周期、提高設計質量等。電子線路CAD技術在電子設計中的應用主要是一下幾個方面：

2.1 繪制電路圖

在進行電子設計的過程中，要實現電路的功能最重要的就是編程，但是只有編程并不能完善整個設計，還需要有一個完善的電路來承載這個程序，讓它實現它本該實現的功能。在電子設計中，我們一般運用的軟件是PROTEL，繪制電路原理圖的時候就會用到PROTEL的原理圖輸入功能。該繪圖軟件在電路原理圖輸入方面有著非常豐富的電子器件庫，能夠為我們電子設計的繪圖提供所需的各種電子器件。利用該軟件進行電子設計確保了電路原理圖的精密度，并且繪制過程也更為方便。比如：我們在畫好一個元器件后，覺得它應該放在其他的位置，則只要將它拖動到我們想要放置的位置即可。

2.2 計算機仿真

電子線路CAD技術在電子設計的應用過程中還具備運用其仿真的功能，檢查電路的功能是否達到了我們所預期的功能，并且能夠對一些數據進行仿真，可進一步對電路進行分析。對于PROTEL軟件而言，在它的MULTISIM中有很多種仿真功能，這些仿真功能可以進行直流工作電的分析、瞬態分析、溫度掃描分析、參數掃描分析、靈敏度分析、零極點分析、傅里葉變換分析、噪聲和失真度分析、最壞情況分析以及蒙特卡羅分析等。在進行仿真的時候，我們首先要進行一個功能仿真，大致了解一下該電路的功能是否達到了預期的功能，然后進行數據仿真，對該電路進行具體的分析，并改正錯誤的地方。在進行仿真過后，分析結果一般都是以數值或波形的方式顯示出來。

2.3 PCB板的設計

PCB板是PROTEL軟件將電路原理圖進行布線后的一種電路板。在進行PCB板的設計之前，首先要將電路原理圖導入，而導入的電路原理圖必須是通過仿真的，而且電路原理圖中各元器件的電器特性必須與PCB板相同元器件的電器特性相同。最后，設計者就可以利用PCB板自動布線以及手動布線的功能對其進行布線。采用該軟件對電路圖進行布線，設計者可以先采用自動布線功能對電路進行大致的布線，然后用手動布線功能對其進行美化。這樣的過程能夠讓電路的布線更加美觀。

2.4 三維視圖

在將PCB板設計好之后，在這樣的繪圖軟件上都有三維視圖的菜單，只要點擊三維視圖的菜單就可以觀看設計電路板的三維視圖。

3、讓學生更好地掌握電子線路CAD技術

如上所述，掌握了電子線路CAD技術對于學生而言，可以更好地進行電子線路方面的設計工作。但在學習這一項技術的過程中，我們往往會發現學生心有余而力不足。部分教材多以PROTEL軟件為藍本，介紹軟件的功能、菜單等，輔以一些應用的例子。學生學習后多呈現一種臨時性的記憶，即在課程中會用，考核結束后在不長的時間后就不再掌握的現象。

解決這一問題的方法以，通過實踐我們認為采用類似德國職業教育所推行的以行動為導向的項目教學法為好。其基本的思路是：

(1)先整體后具體：在學習CAD技術時，先期進行總體介紹，讓學生有全局的認識，打消畏難的情緒；而后開始進入各項目的的學習實踐。

(2)先低頻后高頻：總體而言學生進入學習后應從簡而繁，低頻的一些電子產品其電路較之高頻的簡單，學習應從其中入手。

(3)先規范后異型：突出異型電路板的設計制做，其目的是讓學生今后在實際工作中具有變通的能力，在CAD技術中也手工調整電路布局的精華所在。

(4)先單層后多層，先分立后貼片。此處不再綴言。

最后一點是，對于各個CAD制作的電路，不應僅停留于電腦的設計，在教學的過程中應讓學生的設計成為成品。這樣可使學習更為直觀，并更有成就感，隨之的效果是學生對學習到的技術彌久常新。當然，這種做法也會使教學的成本大幅上揚，但從人才培養的角度看，這樣的投入是值得的。

4、結語

在電子設計中運用電子線路CAD技術，不僅解決了電子設計中電路原理圖繪制以及功能分析和布線方面的苦難。同時，讓學生通過在自主地進行一些電子設計，并在的過程中運用該技術，適于鍛煉他們使用電子線路CAD技術的實際能力并有助于其真正了解和掌握這一技術。

參考文獻

[1]朱潔.電子線路CAD技術在高職電子信息工程專業畢業設計中的應用[J].中國現代教育裝備，2010，(15):55～57.

第5篇：電子設計應用范文

關鍵詞：EDA技術 電子工程系統設計

中圖分類號：S611 文獻標識碼：A 文章編號：

1EDA技術的基本特征

EDA代表了現代電子設計技術最先進的發展方向，它的基本特征是：設計人員按照“自頂向下”的設計方法，對整個電子系統進行方案設計和功能劃分，系統的關鍵電路用一片或幾片專用集成電路（ASIC）實現，然后采用硬件描述語言（HDL）完成系統行為級設計，最后通過綜合器和適配器生成最終的目標器件，這樣的設計方法被稱為高層次的電子設計方法。下面介紹與EDA基本特征有關的幾個概念。

1.1 “自頂向下”的設計方法

高層次的電子設計給我們提供了一種“自頂向下”（Top-Down）的設計方法，這種設計方法首先從系統設計入手，在頂真、糾錯。并用硬件描述語言對高層次的系統行為進行描述，在系統一級進行驗證。然后，用綜合優化工具生成具體門電路的網表，其對應的物理實現級可以是印刷電路板或專用集成電路（ASIC）軟件來完成對系統硬件功能的實現。

1.2ASIC芯片技術

隨著現代電子產品的復雜度日益提高，一個電子系統可能由數萬個中小規模集成電路構成，同時也帶來了體積大、功耗大、可靠性差的問題，解決這一問題的有效方法之一就是采用ASIC芯片進行設計。ASIC芯片按照設計方法的不同可以分為：全定制ASIC，可編程ASIC（也稱為可編輯邏輯器件）。

設計全定制ASIC芯片時，設計師要定義芯片上所有晶體管的幾何圖形和工藝規則，最后再將設計結果交由IC廠家掩膜制造完成。優點是：芯片可以獲得面積利用率高、速度快、功耗低等最優性能。缺點是：開發周期長，費用高，只適合大批量產品開發。

半定制ASIC芯片的版圖設計方法分為門陳列設計法和標準單元設計法，這兩種方法都是約束性的，其主要目的就是簡單設計，以犧牲芯片性能為代價來縮短開發時間。

可編程邏輯芯片與上述掩膜ASIC的不同之處在于：設計人員完成版圖設計后，在實驗室內就可以燒制出自己的芯片，無需IC廠家的參與，縮短了開發周期。

可編程邏輯器件自上世紀70年代以來，經歷了PAL、GAL、CPLD、EPGA幾個發展階段，其中CPLD/EPGA屬高密度可編程邏輯器件，目前集成度已高達200萬門/片，它將掩膜ASIC集成度高的優點和可編程邏輯器件設計生產方便的特點結合在一起，很適合樣品研制或小批量產品開發，使產品能盡快上市。而當市場擴大時，它又可以很容易地轉由掩膜ASIC實現，因此也降低了開發風險。

上述ASIC芯片，尤其是CPLD/EPGA器件，已成為現代高層次電子設計方法的實現載體。

1.3硬件描述語言

硬件描述語言（HDL-Hardware Description Language）是一種用于電子系統硬件設計的計算機語言，它用軟件編程的方式來描述電子系統的邏輯功能、電路結構和連接形式，與傳統的門級描述方式相比，它更適合大規模電子系統的設計。硬件描述語言可以在3個層次上進行電路描述，其層次由高到低分為行為級、R級和門電路級。常用硬件描述語言有WDL、Verilog和VHDL語言等。

2 EDA技術的設計方法

2.1電路級設計

電路級設計工作流程如圖1所示。電子工程師接受系統設計任務后首先確定設計方案，同時要選擇能實現該方案的合適元器件，然后根據所選元器件設計原理圖。接著進行一次仿真，包括數字電路的邏輯模擬、故障分析、模擬電路的交直流分析和瞬態分析。系統在進行仿真時，必須要有元件模型庫的支持，計算機上模擬的輸入輸出波形代替了實際電路調試中的信號源和示波器。這一次仿真主要是檢驗設計方案在功能方面的正確性。仿真通過后，根據原理產生的網絡表進行PCB板的自動布局布線。在制作PCB板之前還可以進行后分析，包括熱分析、噪音及串擾分析、電磁兼容反洗和可靠性分析等，并且可以將分析后的結果參數反饋回原理圖，進行第二次仿真，也稱為后仿真，后仿真主要是PCB板在實際工作環境中的可行性。

可見，EDA技術在電路級設計方面的應用使電子工程師在實際的電子系統產生之前，就可以全面了解系統的功能特性和物理特性，從而將開發過程中出現的缺陷消滅在設計階段，既縮短了開發時間，也降低了開發成本。

圖1 電路級設計工作流程

2.2系統級設計

系統級設計工作流程如圖2所示。系統級設計是一種“概念驅動式”設計，設計人員無須通過門級原理圖描述電路，而是針對設計目標進行功能描述。由于擺脫了電路細節的束縛，設計人員可以把精力集中于創造性概念構思與方案上，一旦這些概念構思以高層次描述的形式輸入計算機后，EDA系統就能以規則驅動的方式自動完成整個設計。

系統級設計的步驟如下：

第一步：按照“自頂向下”的設計方法進行系統劃分。

第二步：輸入VHDL代碼，這是系統級設計中最為普遍的輸入方式。此外，還可以采用圖形輸入方式(框圖、狀態圖等)這種輸入方式具有直觀、容易理解的優點。

第三步：將以上的設計輸入編譯成標準的VHDL文件。對于大型設計，還要進行代碼級的功能仿真，主要是檢驗系統功能設計的正確性，因為對于大型設計，綜合適配要花費數小時，在綜合前對源代碼仿真，就可以大大減少設計重復的次數和時間一般情況下，可略去這一仿真步驟。

第四步：利用綜合器對VHDL源代碼進行綜合優化處理，生成門級描述的網表，這是將高層次描述轉化為硬件電路的關鍵步驟。綜合優化是針對ASIC芯片供應商的某一產品系列進行的，需要在相應的廠家綜合庫支持下才能完成。綜合后，可利用產生的網表文件進行適配錢的時序仿真，仿真過程不涉及具體器件的硬件特性，較為粗略。

第五步：利用適配器將綜合后的網表文件針對某一具體的目標器件進行邏輯映射操作，包括底層器件配置、邏輯分割、邏輯優化和布局布線。

第六步：將適配器產生的器件編程文件通過編程器或下載電纜載入到目標芯片EPGA或CPLD中。如果是大批量產品開發，通過更換相應的廠家綜合庫，可以很容易轉由ASIC形式實現。

圖2系統設計工作流程

2 結束語

21世紀是EDA技術的高速發展時期，EDA技術是現代電子系統設計技術的重要發展方向之一。隨著集成電路技術的高速發展，數字系統正朝著更高集成度、超微型化、高性能、高可靠性和低功耗的系統級芯片方向發展，借助于硬件描述語言的國際標準VHDL和強大的EDA工具，可減少設計風險并縮短周期，隨著VHDL語言使用范圍的日益擴大，必將給硬件設計領域帶來巨大的變革。

參考文獻：

[1]譚會生，張昌凡.EDA技術及應用[M].西安：西安電子科技大學出版社，2001

[2]ALTERA公司.DATA BOOK[M].北京：清華大學出版社，1998.

[3] ALTERA公司.ADHL語言[M].北京：清華大學出版社，1998.

第6篇：電子設計應用范文

【關鍵詞】電子工程；EDA；技術

中圖分類號：C35文獻標識碼： A

1、EDA技術的含義及應用現狀

所謂EDA技術，就是電子設計自動化（Electronic Design Automation）的縮寫，在20世紀90年代初從計算機輔助設計（CAD）、計算機輔助制造（CAM）、計算機輔助測試（CAT）和計算機輔助工程（CAE）的概念發展而來的。EDA 技術就是以計算機為工具，設計者在 E-DA 軟件平臺上，用硬件描述語言HDL完成設計文件，然后由計算機自動地完成邏輯編譯、化簡、分割、綜合、優化、布局、布線和仿真，直至對于特定目標芯片的適配編譯、邏輯映射和編程下載等工作。是計算機信息技術、微電子技術、電路理論、信息分析與信號處理的結晶，也是現代電子工程的最重要的應用技術。

自從該技術研發至今，已經得到了廣泛的應用，現在對EDA的概念或范疇用得更加寬。包括在機械、通信、電子、航空航天、礦產、化工、醫學、生物、軍事等各個領域，都有EDA的應用，這種技術的應用不僅得到了良好的效果反饋，也為所在的領域的發展起到了極大的促進作用。同時，EDA在教學、科研、產品設計與制造等各方面發揮著重要的作用，因其包含的技術的先進性，致使其相關的產品的研發有很大的技術研究價值。在技術教學方面，現在幾乎所有理工科類的高校都有開設了EDA課程，成為了理工科的學生，尤其是電子類專業的學生必修的科目，也是學生們了解目前的科研方向和市場動向的一個有效的途徑。主要的目的是讓學生了解EDA的基本概念和基本原理、掌握用HDL語言編寫規范、掌握邏輯綜合的理論和算法、使用 EDA 工具進行電子電路課程的實驗驗證并從事簡單系統的設計。一般學習電路仿真工具（如multiSIM、PSPICE）和PLD開發工具（如 Altera/Xilinx 的器件結構及開發系統）。科研方面主要利用電路仿真工具（multiSIM或PSPICE）進行電路設計與仿真，可以在儀器和工具的設計階段有效的解決各種電路的假設與試驗，大大的提高了設計人員的工作效率；利用虛擬儀器進行產品測試，作為流水線的一個重要環節的產品測試，對于該技術的應用也有著非常重要的意義；將CPLD/FPGA器件實際應用到儀器設備中；從事PCB設計和ASIC設計等。在產品設計與制造方面，包括計算機仿真，產品開發中的EDA工具應用、系統級模擬及測試環境的仿真，生產流水線的EDA技術應用、產品測試等各個環節可以大大的提高流水線的作業效率，節省了人工。EDA軟件經過多年的發展，其功能也日益強大，原來功能比較單一的軟件，現在增加了很多新用途，極大的豐富了軟件的作用。如 AutoCAD軟件可用于機械及建筑設計，也擴展到建筑裝璜及各類效果圖、汽車和飛機的模型、電影特技等領域，隨著未來該技術的發展，其應用的范圍必將越來越廣泛。

2、EDA技術的特點

EDA技術之所成為今天電子信息工程中的重要技術，具有“自頂向下(Top―Down)”的設計程序，這種設計程序的最大特點就是改變了以往的軟件程序的設計思維，也就確保設計方案整體的合理化；由于EDA采用高級語言描述，有語言公開可利用、描述范圍廣、可以系統編程和現場編程等特點；該軟件的自動化程度高，所以可以進行各級的仿真、糾錯和調試工作，大大的提高了工作效率和準確度。這些特點也EDA技術得到廣泛的應用的重要原因。

3、電子工程設計中EDA技術的應用

近年來，EDA技術得到了深入地發展與完善，同時EAD技術的應用領域也變得更廣，如醫藥、通信、生物、化工、航空航天、電子工程、軍事等。其中電氣工程設計領域EDA技術的應用尤其突出，即利用EDA技術所提供的虛擬儀器測試產品，把FPGA/CPLD器件應用到ASIC/PCB設計和儀器設備設計等。基于此，下文主要就電子工程設計中EDA技術的應用展開討論。

（1）電路設計的仿真分析

待確定了電子工程設計方案后，有必要利用結構模擬和系統仿真等方法就此設計方案的科學性、合理性和可行性予以研究分析。如果利用EDA技術對電子工程設計方案予以仿真分析，則首先應該明確此系統相關環節的傳遞函數，再利用數學模型就確定的傳遞函數予以仿真分析。研究證實，此系統仿真技術完全可應用到非電子工程專業系統設計領域，同時可用來驗證相關新構思和新理論的合理性。待完成了仿真分析后，應該就各系統電路結構予以模擬分析，以此判斷電路結構性能指標的可實現性和設計的正確性。總體而言，此種量化形式的分析防范可為我國電子工程設計水平的提高提供可能。

（2）電路特性的優化設計

眾所周知，電子產品元器件的容差較其他同類產品佳，且直接控制好元器件工作的環境溫度便可確保電路運行的穩定性和安全性。然而，傳統的電子工程設計方案卻難以實現對元器件容差、工作的環境溫度的系統性分析，由此便大大限制了電子工程設計方案的質量，同時也無法確保元器件容差最佳和工作的環境溫度最優。基于此，本文引入的EDA技術便可有效攻克此類問題，即利用EDA技術做提供的統計分析功能和溫度分析功能，可確保元器件容差最佳和工作的環境溫度最優，究其原因為：統計分析功能和溫度分析功能可準確確定元器件的最佳參數和電路結構，同時可提高元器件自身性能與工作環境溫度間的協調性和一致性。由此可見，EDA技術可為電子工程設計方案的優化和電子產品使用質量的提高提供可能。

4、EDA常用軟件

EDA軟件發展很快，目前被我國廣泛應用的有：multiSIM7 （原EWB的最新版本）、PSPICE、OrCAD、PCAD、Protel、Viewlogic、Men-tor、Graphics、Synopsys、LSIIogic、Cadence、Mi-croSim 等等。但是很多軟件的應用技術具有專門性的特點，使得其應用范圍大大的受限，所以下面簡單介紹一下PCB設計軟件、IC 設計軟件、PLD設計工具及其它EDA軟件的常見種類。

（1） PCB設計軟件

PCB（Printed-Circuit Board）設計軟件是最早的基于 EDA 技術的軟件之一，經過多年的發展更是種類繁多，常見的如 Protel、OrCAD、Viewlogic、PowerPCB、Cadence PSD、MentorGrap-hices 的 Expedition PCB、Zuken CadStart、Win-board/Windraft/Ivex-SPICE、PCB Studio、TANGO、PCBWizard（與LiveWire配套的PCB制作軟件包）、ultiBOARD7（與 multiSIM2001配套的PCB制作軟件包）等等。

（2）IC設計軟件

IC設計工具也很多，ASIC設計領域有名的軟件供應商主要有 Cadence、Mentor Graphics和Synopsys。中國華大公司也提供 ASIC設計軟件（熊貓2000）。

（3）PLD設計工具

PLD（Programmable Logic Device）是一種由用戶根據需要而自行構造邏輯功能的數字集成電路。從目前的市場應用情況來看，目前主要有兩大類型：CPLD（Complex PLD）和FPGA(FieldProgrammable Gate Array)。它們的基本設計方法主要借助于EDA軟件，在該技術的基礎上用原理圖、狀態機、布爾表達式、硬件描述語言等方法，生成相應的目標文件，最后用編程器或下載電纜，由目標器件實現，可以根據用戶的需要設計出各種個性化的使用工具。Altera、Xilinx和Lattice這三家公司是PLD眾多生產廠家中比較有代表性的。

綜上所述，EDA技術的出現是電子設計領域中的一次革命，21世紀是信息技術和電子技術的時代，也是EDA技術的高速發展階段。EDA技術作為電子產品開發研制的動力，大大的促進了我國的電子產品行業的發展，也是未來的電子技術的發展的方向，因為實踐中我們可以看到采用EDA技術制作的電子產品具有容量大、實時性好、體積小、可靠性高的優點，所以被廣大的生產企業廣泛的應用。雖然我國對于這項技術的引用較晚，發展也處于起步階段，但是其在我國的發展前景是樂觀的。變現為電子設計工程人員掌握這一技術，不僅是提高效率的需要，更是開發高附加值電子產品的需要，任何的生產廠商搜力圖尋找一種體積更加小，性能更加好的電子技術，EDA技術和其衍生的各種軟件無疑符合了這一要求，也是其強大的生命力的根源所在。隨著80C時代的到來，EDA技術在移動通信系統、衛星系統等對重量、體積及速度敏感的領域將具有重要的實用價值，不久的將來會應用于我國的各項通訊技術和空間技術領域。并且根據最新的統計結果顯示，我國和印度正在成為EDA技術設計方面發展最快的兩個市場，相信在不久的將來，我國的科技工作者和設計團隊會趕上世界先進水平，將這一優秀的電子設汁技術更好的應用到社會發展的各個領域，研發出更多的自主產品和應用軟件，為祖國建設提供更好的技術支持。

參考文獻

第7篇：電子設計應用范文

利用硬件描述語言VHDL，數字電路系統可從系統行為級、寄存器傳輸級和門級三個不同層次進行設計，即上層到下層（從抽象到具體）逐層描述自己的設計思想，用一系列分層次的模塊來表示極其復雜的數字系統。然后，利用EDA工具，逐層進行仿真驗證，再把其中需要變為實際電路的模塊組合，經過自動綜合工具轉換到門級電路網表。接著，再用專用集成電路（ASIC）或現場可編程門陣列（FPGA）自動布局布線工具，把網表轉換為要實現的具體電路布線結構。目前，這種高層次設計的方法已被廣泛采用。據統計，目前在美國硅谷約有90%以上的ASIC和FPGA采用硬件描述語言進行設計。VHDL的應用已成為當今以及未來EDA解決方案的核心，而且是復雜數字系統設計的核心。

一、VHDL的特點

VHDL是一種全方位的硬件描述語言，具有極強的描述能力，能支持系統行為級、寄存器傳輸級和邏輯門級三個不同層次的設計，支持結構、數據流、行為三種描述形式的混合描述，覆蓋面廣，抽象能力強，因此在實際應用中越來越廣泛。VHDL的主要特點有：

1.功能強大。與其他的硬件描述語言相比，VHDL具有更強的描述能力和語言結構，可以用簡潔的源代碼描述復雜的邏輯控制。它具有多層次的設計描述功能，層層細化，最后直接生成電路級描述。

2.系統硬件描述能力強。VHDL具有豐富的數據類型，豐富的仿真語句和庫函數，在任何大系統的設計早期就能查驗設計系統功能的可行性，隨時可對設計進行仿真模擬。

3.設計與工藝無關。用VHDL進行硬件電路設計時，并不需要首先考慮選擇完成設計的器件。VHDL的硬件描述與具體的工藝和硬件結構無關，因此VHDL設計程序的硬件實現目標器件有廣闊的選擇范圍。

4.設計方法靈活，易于修改。VHDL語言標準、規范，大多數EDA工具都支持VHDL。在硬件設計過程中，用VHDL語言編寫的源程序便于管理，VHDL易讀、結構模塊化，方便修改、交流和保存。

5.支持廣泛，移植能力強。VHDL是一個標準語言，在電子設計領域，為眾多的EDA工具支持，因此移植能力好。

二、VHDL的結構和設計方法

1.VHDL的基本結構

VHDL的結構模型包括五個部分：實體、結構體、配置、程序包、庫。前四種可分別編譯，編譯后放入庫中，以備上層模塊調用。

（1）實體定義了器件的輸入輸出端口，設計實體是VHDL的基本單元，可以表示整個系統、一塊電路板、一個芯片或一個門電路。

（2）結構體定義實體的實現，即描述系統內部的結構和行為。

（3）配置用于從庫中選取所需單元來組成系統設計的不同版本，為實體選定某個特定的結構體。

（4）程序包存放各設計模塊都能共享的數據類型、常數和子程序等。

（5）庫用來存放編譯結果，包括實體、結構體、配置、程序包。

2.VHDL的設計方法

VHDL將層次化的設計方法引入到硬件描述中，自上向下的設計是從系統級開始，將整個系統劃分為子模塊，然后對這些子模塊再進行進一步的劃分，直到可以直接用庫中的元件來實現為止。在設計方法上，將傳統的“電路設計硬件搭試調試焊接”模式轉變為“功能設計軟件模擬仿真下載”方式。數字系統的設計采用自頂向下的方法，最頂層電路設計是指系統的整體要求，最下層是指具體邏輯電路的實現。一般的電子系統設計可分為兩個階段，第一階段是系統的邏輯設計和仿真，得出的是門級電路的原理圖或網表；第二階段設計如印刷電路板的布局布線，集成電路的版圖設計等，得出的是最終的物理設計。

三、VHDL的應用實例

筆者以Max＋plusⅡ軟件作為平臺的一個空調機控制器的設計為例，談談VHDL在數字電路設計中的具體應用。

實現一個控制器，常用有限狀態機方法實現。傳統的設計方法主要包括5個過程：確定原始狀態圖，狀態簡化，狀態編碼，觸發器類型的選擇及控制邏輯方程和輸出方程的確定，畫出電路原理圖。采用這種方法設計復雜狀態機將會十分繁雜。

利用VHDL來設計有限狀態機，可以充分發揮硬件描述語言的抽象能力，進行功能描述，而具體的邏輯化簡和電路設計可由計算機自動完成，從而提高了設計的工作效率，并且條理清晰，修改起來也更方便，所以很適合復雜時序電路的設計。應用VHDL設計狀態機的步驟如下：第一，根據系統要求確定狀態數量、狀態轉移的條件和各狀態輸出信號的賦值，并畫出狀態轉移圖；第二，按照狀態轉移圖編寫有限狀態機的VHDL程序；第三，利用EDA工具進行功能仿真驗證；第四，編程下載。

空調機控制器的設計。它的兩個輸入來自溫度傳感器，用于監測室內溫度。如果室內溫度正常，則temp-high和temp-low均為‘0’；如果室內溫度過高，則temp-high為‘1’，temp-low為‘0’；如果室內溫度過低，則temp-high為‘0’，temp-low為‘1’。根據temp-high和temp-low的值來決定當前的工作狀態，并給出相應的制冷和制熱輸出信號。

按照繪制好的狀態轉移圖編寫VHDL程序，編程中采用case語句來描述狀態的改變，它具有直觀、條理清晰及易于修改等特點。也可以采用不同進程來實現狀態的改變，所以編程方法多種。

功能仿真。利用Max＋plusⅡ軟件工具對所編程序進行編譯、仿真。當temp-low為“1”，即溫度過低，則heat為“1”（制熱）；當temp-high為“1”，即溫度過高，則cool為“1”（制冷）。經綜合后的仿真分析表明，該方案是合理可行的。通過仿真后，即可編程下載。

四、使用VHDL應注意的一些問題

由于VHDL語言是描述硬件行為的，相對其它開發軟件的高級語言而言，在編程過程中有一些特殊性，所以經常會出現語法正確但無法綜合的問題。其原因多半因為編程者對硬件內部的工作原理了解不夠，寫出的代碼硬件無法實現。在此總結出一些應注意的問題：

第8篇：電子設計應用范文

關鍵詞：EDA；數字電路課程設計；多功能數字鐘

1.EDA技術[1]

EDA技術即電子設計自動化技術，英文全稱Electronic Design Automation，它是以功能強大的計算機為工具，在EDA軟件平臺上，對以硬件描述語言HDL為系統邏輯描述手段完成的設計文件，自動完成邏輯編譯、簡化、分割、綜合、布局布線及邏輯優化、仿真測試的電子產品自動化設計過程。

利用EDA技術進行電子系統的設計，具有以下幾個特點：

（1）用軟件的方式設計硬件，且用軟件的方式設計的系統到硬件系統的轉換是由相關的開發軟件自動完成的；

（2）設計過程可用相關軟件進行各種仿真；

（3）系統可現場編程，在線升級；

（4）整個系統可以集成在一個芯片上，具有體積小、功耗低及可靠性高的特點。

2.用EDA技術改進數字電路課程設計的必要性

數字電路課程設計是建立在數字電子技術基礎上的一門綜合實踐性課程[2]，有利于培養學生的系統綜合能力和創新能力，對提高辦學檔次，滿足社會對高素質人才的需求，培養學生對未來社會的適應能力都是受益匪淺的。通過這一課程的學習，學生能夠熟練地利用EDA技術掌握較復雜數字系統的設計方法，進一步增強學生分析問題、解決問題的能力，充分挖崛和激發學生的創新潛能。

目前在數字電路實踐教學中，大部分學校仍然采用中小規模的集成電路來實現設計功能，當設計的系統比較復雜，需要多個集成芯片和大量連線時，就增加了設計電路板的難度和故障調試難度，延長了設計周期，降低了學生的學習興趣；同時，常用中小規模集成芯片的大量重復使用也大大增加了設計成本；因此，在數字電路課程設計中引入EDA技術，采用當前國際先進的設計方法和理念，改革傳統的課程設計方法，已經成為一種趨勢[3]。用中小規模集成電路設計的數字系統存在以上諸多缺點，而運用EDA技術、可編程邏輯器件設計數字系統就成為行之有效的方法。這種設計方法從系統總體要求出發，自上而下地將設計細化，將功能具體化、模塊化；直到最低層的模塊適合用硬件描述語言或原理圖描述為止，最后形成數字系統的頂層文件；再經EDA軟件的自動處理而完成設計。

QuartusII是Altera公司的第四代EDA開發軟件，此軟件提供了一種與結構無關的全集成化環境，將設計、綜合、布局和布線、系統的驗證都整合到一個無縫的環境中，使設計者能方便地對Altera公司的PLD系列產品進行設計輸入、快速處理和器件編程。是應用廣泛的EDA開發軟件之一。CPLD/FPGA通稱為可編程邏輯器件，其中FPGA是英文Field Programmable Gate Array的縮寫，即現場可編程門陣列，它是在PAL、GAL、EPLD等可編程邏輯器件的基礎上進一步發展的產物。目前，QuartusII開發軟件和CPLD/FPGA器件作為EDA開發工具被越來越廣泛的應用到大型數字系統的設計中。

3. EDA技術在數字電路課程設計中的應用

多功能數字電子鐘的設計是數字電路設計中的一個典型應用，用中小規模集成電路實現時，用到的器件較多，連線比較復雜，可靠性差。下面就以基于ALTERA公司的FPGA器件CycloneII240C8芯片和QuartusII9.0EDA開發系統進行多功能數字鐘的設計為例來介紹數字電路系統的一般設計方法。運用此種方法進行課程設計時，需要先掌握QuartusII軟件開發環境的使用和硬件描述語言VHDL語言的編程，掌握相關CPLD/FPGA實驗開發系統的使用。

（一）數字鐘的設計要求

（1）具有時，分，秒計數顯示功能，以24小時循環計時，由6個7段共陰極數碼管顯示；

（2）能夠通過手動按鍵實現清零和調節小時、分鐘功能；

（3）具有整點報時功能，當時鐘計數為59’51”、59’53”、59’55”、59’57”時，揚聲器發出頻率為1024Hz的聲音，在59’59”即到整點時，揚聲器發出最后一聲整點報時，頻率為4096Hz。

（4）用VHDL語言來完成上述電路功能的軟件設計和軟件仿真，仿真結果正確后，在實驗系統上進行由硬件電路的下載和調試。

（二）數字鐘的設計方案

多功能數字鐘電路的系統結構框圖如圖1所示，由系統時鐘、控制電路、秒計數器、分計數器、小時計數器、譯碼器、顯示器和揚聲器組成；控制電路負責控制計數器計時、校時和揚聲器報時，譯碼器將各計數器輸出的BCD碼計數值轉換成七段碼送到顯示器，顯示器顯示時、分、秒計時結果。

介于所使用的實驗系統中有現成的譯碼器和顯示器部分硬件電路，故只對圖1所示控制電路和時、分、秒計數器模塊進行軟件設計，由VHDL語言編寫源代碼來實現。

（三）數字鐘的實現

在設計過程中采用層次化設計方法進行設計，編寫源程序，為了簡化設計把控制計時和調時部分功能放到計數模塊中，報時部分專門用一個模塊，故將數字鐘的實現分成秒、分、時三個計數模塊和一個報時模塊構成，報時模塊同時完成對報時輸入信號的分頻。

通過系統分析論證后，在QuartusII9.0環境下，用VHDL硬件編程語言編寫數字鐘的報時模塊、秒計數模塊、分計數模塊和時計數模塊源代碼，即分別對應alert.vhd、second.vhd、minute.vhd、hour.vhd文本文件，對這四個模塊分別進行編譯、綜合和仿真測試無誤后，生成這四個模塊的符號圖，最后通過原理圖連接的方式把以上各模塊生成的圖形符號連在一起形成頂層的原理圖，實現多功能的數字鐘。下面給出通過原理圖的形式所設計的頂層原理圖如圖2所示，頂層設計文件為clock.bdf，頂層實體圖如圖3所示，當然也可以通過元件例化語句來生成頂層實體。

（四）功能仿真與下載

以上各個模塊設計好以后，都可以利用軟件進行仿真，得到正確的功能仿真結果后，在頂層的設計中調用各功能模塊，完成頂層原理圖或實體的設計，最后針對頂層的實體再進行功能仿真，仿真結果如圖4所示，從仿真結果的部分截圖中可以得到該數字鐘能夠實現正常計時的功能。

仿真正確后，選定好所選用的實驗系統的配置芯片，鎖定引腳，完成引腳配置，重新進行編譯綜合后，即可生成下載文件clock.sof，將此文件下載到選定的目標芯片，接上器件，完成整個系統的設計。經過在杭州康芯電子有限公司生產的GW48EDA/SOPC實驗開發系統下載驗證，該設計完全符合數字鐘的功能要求。

4.結束語

通過將EDA技術應用于數字電路課程設計提升了學生對數字電路的認識，在設計過程中可以預先進行仿真，仿真有誤可以修改設計，在這個過程中不必搭接電路，做到有錯就隨時修改，不用擔心設計實驗失敗的風險。通過EDA技術不僅可以很好地鍛煉學生的綜合設計開發能力和動手能力，從而激發他們的學習興趣，還可以大大節約數字電路課程設計實驗的成本，提高設計效率，培養了他們解決問題的綜合能力，因此，使用EDA技術必將是數字電路實踐課程改革的新動向。

參考文獻

[1] 潘松，黃繼業. EDA技術實用教程.北京：科學出版社，2010.

第9篇：電子設計應用范文

關鍵詞：LabVIEW程序設計；模擬電子技術；電路仿真

中圖分類號：TP391.9 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2013）18-4328-03

模擬電子技術實驗是電子技術的一門重要的，實踐性很強的專業基礎課程。隨著模擬電路技術和計算機技術的飛速發展，EDA（electronic design automation）技術作為電子設計與制造中的主流技術，已成為理工科專業學生必備技能之一。EDA 軟件引入實驗教學 ，可以讓學生了解新技術新方法的運用，拓展思維，培養創新能力，如基于SPICE的各種針對模電的仿真技術，能仿真電路運行時的瞬時狀況，并能觀察各個節點的波形變化[1]。如Pspice、Protel等，有些還配有豐富的虛擬儀器和外設，能形象直觀表現和測量電路工作現Tinna，Multisim等。EDA實踐教學讓學生真正體驗工程師的產品設計制造流程，實現對學生的工程素質培養。

作為一種不是專業的EDA開發軟件，美國國家儀器公司（National Instrunents Corpotion，NI）認為[2]，虛擬儀器是由計算機硬件資源、模塊化儀器硬件和用于數據分析、過程通信及圖形用戶界面的軟件組成的測控系統，是一種計算機操縱的模塊化儀器系統。 過去40年的時間里，美國國家儀器公司（NI）通過虛擬儀器技術為測試測量和自動化領域帶來了一場革新：虛擬儀器技術把現成即用的商業技術與創新的軟、硬件平臺相集成，從而為嵌入式設計、工業控制以及測試和測量提供了一種獨特的解決方案。使用虛擬儀器技術，工程師可以利用圖形化開發軟件方便、高效的創建完全自定義的解決方案，以滿足靈活多變的需求趨勢。

1 虛擬儀器與LabVIEW技術

虛擬儀器就是建立在軟件架構上的儀器系統，通用的計算機作為儀器的硬件平臺，利用計算機強大的運輸、儲存、調用、顯示和文件管理功能，將傳統儀器的功能軟件化，構成與傳統儀器相似而又主要依賴計算機系統的特殊儀器系統[3]。虛擬儀器的正常工作是通過軟件系統完成的，軟件系統既要負責硬件的正常控制，也要對數據進行分析和處理，其主要分為操作系統，儀器系統和處理應用軟件。操作系統一般就是PC機自身的操作系統。由于其結合了傳統的PC架構，虛擬儀器因此具有很高的可靠性和可維護性。用戶可以根據自身需求來對儀器的外觀和功能進行深度開發，而且由于計算機性能的強大，虛擬儀器具有測量精度高，系統搭建方便，數據采集處理能力強等一系列特點。

LabVIEW（Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench，實驗室虛擬儀器工程平臺）是由NI（美國國家儀器）開發的圖形化程序編譯平臺[4]。和傳統編程語言不同的是，圖形化編程語言的程序流程采用了"數據流"的概念，其優勢是設計者在完成系統組件的搭建的同時，就完成了軟件的編寫。LabVIEW創新性的引入了虛擬儀器的概念，用戶可以通過友好的人機交互界面直接控制儀器。LabVIEW提供了大量的庫函數，包括：信號截取、信號分析、機器視覺、數值運算、邏輯運算、聲音震動分析、數據存儲等。由于LabVIEW具有特殊的圖形程序，簡單易懂的開發接口，豐富的通信接口支持，大大縮短了開發原型的速度，也提高了軟件的可維護性，因此逐漸受到系統開發及研究人員的喜愛。目前廣泛的被應用于工業自動化領域。

2 模擬電子電路運用LabVIEW設計的原理和方法

虛擬儀器（VI）即LABVIEW應用程序，它是使用LabVIEW開發平臺編制的程序，簡稱為VI。VI包括三個部分：程序前面板、框圖程序和圖標/連接器[5]。

程序前面板用于設置輸入數值和觀察輸出量，用于模擬真實儀表的前面板。在程序前面板上，輸入量被稱為控制（Controls），輸出量被稱為顯示（Indicators）。控制和顯示是以各種圖標形式出現在前面板上，如旋鈕、開關、按鈕、圖表、圖形等，這使這得前面板直觀易懂。下面是一個溫度計程序（Thermometer VI）的前面板。

每一個程序前面板都對應著一段框圖程序。框圖程序用LabVIEW圖形編程語言編寫，可以把它理解成傳統程序的源代碼。框圖程序由端口、節點、圖框和連線構成。其中端口被用來同程序前面板的控制和顯示傳遞數據，節點被用來實現函數和功能調用，圖框被用來實現結構化程序控制命令，而連線代表程序執行過程中的數據流，定義了框圖內的數據流動方向。上述溫度計程序（Thermometer VI）的框圖程序如下：

圖標/連接器是子VI被其它VI調用的接口。圖標是子VI在其他程序框圖中被調用的節點表現形式；而連接器則表示節點數據的輸入/輸出口，就象函數的參數。用戶必須指定連接器端口與前面板的控制和顯示一一對應。LabVIEW具有多個圖形化的操作模板，用于創建和運行程序。這些操作模板可以隨意在屏幕上移動，并可以放置在屏幕的任意位置。操縱模板共有三類，為工具（Tools）模板、控制（Controls）模板和功能（Functions）模板。比如模擬電子電路中常用的信號處理子模板：包括信號發生、時域及頻域分析功能模塊

LabVIEW的強大功能歸因于它的層次化結構，用戶可以把創建的VI程序當作子程序調用，以創建更復雜的程序，而這種調用的層次是沒有限制的。與一般的EDA軟件設計編程仿真下載的過程不同，模擬電子電路系統仿真功能直接由軟件即可實現。硬件設計可通過LabVIEW相應的數據采集卡或GPIB、PXI、VXI等各種總線系統與外部硬件電路連接實現。

3 在模擬電子電路中的應用實例

基于LabVIEW上述特點，結合教學和科研需要，我們選擇LabVIEW作為開發平臺，采用北京中科泛華測控技術有限公司開發的采集器，我們構建了實驗室虛擬儀器系統。

一個多功能信號發生器設計是模擬電子技術實驗中一個非常重要的綜合實驗， 在傳統的實驗中，采用元器件，面包板進行設計，同時用示波器測量激勵信號和響應信號的頻率、幅值，再實現其他參數時需要額外增加元件，造成電路結構復雜，由于波形輸出為模擬信號，輸出不精確，會有過沖，雜散等一系列問題。LabVIEW的強大功能使得其成為虛擬儀器設計的最佳選擇在LabVIEW的控制模板中加入相關的按鍵和開關，由于控制模板的自由度很高，所以選擇同時放置3個顯示器，這樣可以同屏顯示3種不同波形，較容易比對。此外，加入頻率選擇控件，幅值選擇控件，以及開關等必要按鍵。頻率選擇控件簡化為數值輸入控件，這樣可以直接輸入需要的幅值和頻率等信息，將鼠標移至旋鈕單擊右鍵選擇屬性選項，在隨后彈出的對話框中的外觀選項的標簽中將這些旋鈕分別命名。此外，在前面板加入了數字濾波器的相關控件，這樣就可以將多功能信號發生器和數字濾波器結合起來，通過在虛擬面板上的操作，既可以輸出需要的信號波形，又可分析數字濾波器在時域上的功能。

程序部分的設計是整個設計的核心，其中，每個程序框可以認為是傳統編程語言中的源代碼，而所有的程序框就是VI源程序的最重要的組成部分，除此之外，節點，端子，連線構成了程序框之間的聯系。其中，用節點實現了對函數的功能調用；用端子用于傳輸前面板和后臺之間的數據。連線的作用是順序執行程序的數據流并且指明數據流動方向。

程序調試成功之后的運行結果如圖5所示，如圖，前面板上顯示，程序輸出了一個頻率為1Hz，采樣頻率為100Hz，不使用濾波器的信號波形，從時域波形上看，信號質量很好。

4 結束語

本文主要分析了基于LabVIEW的模擬電子電路設計與仿真，通過以上的敘述，可以看出虛擬儀器利用個人計算機強大的圖形環境和在線幫助功能，建立虛擬儀器面板，完成對儀器的控制，數據分析與顯示，代替傳統儀器，改變傳統儀器的使用方式，提高儀器的功能和使用效率，使用戶可以根據自己的需要定義儀器的功能，為模擬電子電路設計和仿真提供了另一個高效易用的軟件平臺。

參考文獻：

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