EDA常用軟件

 

EDA工具層出不窮，目前進(jìn)入我國并具有廣泛影響的EDA軟件有：protel、MentorPADS、OrCAD、Mentor WG、Mentor EN、allegro、EWB、PSPICE、 Synopsys等等。按主要功能或主要應用場(chǎng)合，大致可分為電路設 計與仿真工具、PCB設計軟件、IC設計軟件、PLD設計工具及其它EDA軟件。

 

電子電路設計與仿真工具

 

電子電路設計與仿真工具包括：

 

SPICE/PSPICE、EWB、Matlab、SystemView、Multisim、MMICAD等。下面簡(jiǎn)單介紹前三個(gè)軟件。

 

1）SPICE：由美國加州大學(xué)推出的電路分析仿真軟件，現在用得較多的是PSPICE6.2，在同類(lèi)產(chǎn)品中是功能最為強大的模擬和數字電路混合仿真 EDA軟件，它可以進(jìn)行各種各樣的電路仿真、激勵建立、溫度與噪聲分析、模擬控制、波形輸出、數據輸出、并在同一窗口內同時(shí)顯示模擬與數字的仿真結果。無(wú) 論對哪種器件哪些電路進(jìn)行仿真，都可以得到精確的仿真結果，并可以自行建立元器件及元器件庫。

 

2）EWB軟件：20世紀90年代初推出 的電路仿真軟件。相對于其它EDA軟件，它是較小巧的軟件(只有16M)。但它對模數電路的混合仿真功能卻十分強大，幾乎100%地仿真出真實(shí)電路的結 果，并且它在桌面上提供了萬(wàn)用表、示波器、信號發(fā)生器、掃頻儀、邏輯分析儀、數字信號發(fā)生器、邏輯轉換器和電壓表、電流表等儀器儀表。它的界面直觀(guān)，易學(xué) 易用。它的很多功能模仿了SPICE的設計，但分析功能比PSPICE稍少一些。

 

3）MATLAB：它的一大特性是有眾多的面向具體應用的工具箱和仿真塊，包含了完整的函數集用來(lái)對圖像信號處理、控制系統設計、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )等特殊應用進(jìn)行分析和設計。它具有數據采集、報告生成和MATLAB語(yǔ)言編程產(chǎn)生獨立C/C++代碼等功能。

 

 

PCB設計軟件

 

PCB設計軟件種類(lèi)很多，如Protel/AD、OrCAD、Viewlogic、Cadence PSD、Mentor公司的Mentor EN、Mentor WG以及Mentor PADS等系列。常用的PCB設計軟件還有Zuken CadStart、Winboard/Windraft/Ivex-SPICE、PCB Studio、TANGO等等。

 

先來(lái)說(shuō)說(shuō)Mentor旗下幾個(gè)常用系列工具！

 

Mentor公司有三個(gè)系列的PCB設計工具，分別是：

 

Mentor EN系列，即Mentor Board Station.

Mentor WG系列，即Mentor Expedition.

還有PADS系列，即PowerPCB.

 

上面講到的Mentor PADS，也就是以前的PowerPCB/PowerLogic系列，是低端的PCB軟件中最優(yōu)秀的一款，其界面友好、容易上手、功能強大而深受中小企業(yè)的青睞，在中小企業(yè)用戶(hù)占有很大的市場(chǎng)份額。

 

其他兩個(gè)系列Mentor EN系列和Mentor WG系列與Cadence Allegro一樣，都是目前最高端的PCB軟件，像中興、華為這類(lèi)大型公司都會(huì )使用這些高端的設計軟件。

 

其中，Mentor Expedition（WG系列）是拉線(xiàn)最順暢的軟件，被譽(yù)為拉線(xiàn)之王，它的自動(dòng)布線(xiàn)功能非常強大，布線(xiàn)規則設計非常專(zhuān)業(yè)。

 

Mentor EN系列是從早期UNIX系統移植到Windows系統，也是最專(zhuān)業(yè)的PCB工具軟件，但其學(xué)習難度較大，自學(xué)的話(huà)會(huì )比較吃力。

 

PADS系列則相對來(lái)說(shuō)比較簡(jiǎn)單易用且上手快，設計靈活，用戶(hù)的自由度也非常高，很適合初學(xué)者及熱衷于自學(xué)的群體。

 

再來(lái)說(shuō)說(shuō)Altium公司的Protel和AD

 

Protel/AD也有不少高校用戶(hù)，它擁有完整的全方位電位設計系統，包含了電原理圖繪制、模擬電路與數字電路混合信號仿真、多層印刷電路板設計(包含印刷電 路板自動(dòng)布局布線(xiàn))，可編程邏輯器件設計、圖表生成、電路表格生成、支持宏操作等功能，并具有Client/Server(客戶(hù)/服務(wù)器體系結構，同時(shí)還 兼容一些其它設計軟件的文件格式，如ORCAD、PSPICE、EXCEL等。

 

最后來(lái)談?wù)凜adence Allegro.

 

Cadence公司擁有Orcad/SPB/PSD等多個(gè)系列，三者都是Cadence公司基于capture和allegro的PCB設計套件，區別僅在于軟件配置。

 

Orcad的配置是低端產(chǎn)品，存在價(jià)格低的優(yōu)點(diǎn)，但是在Orcad中Allegro 的功能比較弱，只有各項基本功能而沒(méi)有constrain manager，如果需要SI或者constrain manager呢，就需要另外的增加配置了。

 

PSD和SPB其實(shí)是同一個(gè)東西，PSD是Allegro系統互連設計平臺的早期版本，后來(lái)新出的版本叫做 SPB，因為改進(jìn)了設計理念，所以修改了套件包的名稱(chēng)。

 

由此大家應該明白了，SPB是Allegro最全功能的版本。

 

衡量一個(gè)軟件的優(yōu)劣，其中一個(gè)很現實(shí)的標準就是看它的市場(chǎng)占有率，也就是它的普及和流行程度.Cadence Allegro現在幾乎成為高速板設計中實(shí)際上的工業(yè)標準，被很多大型電子通信類(lèi)公司采用，因此掌握Cadence Allegro對求職有實(shí)質(zhì)的幫助；另外其學(xué)習資源也比較豐富，比較適合自學(xué)。

 

現在Cadence公司的系列產(chǎn)品有：Cadence SPB16.2, Cadence SPB16.0, Cadence SPB 15.7, Cadence SPB15.5, Cadence SPB15.2等。板級電路設計系統。

 

Cadence Allegro現在幾乎成為高速板設計中實(shí)際上的工業(yè)標準，其學(xué)習資源也比較豐富，比較適合自學(xué)。

 

曾經(jīng)有人這么評價(jià)Cadence：

 

“Cadence是高速板設計中實(shí)際上的工業(yè)標準。無(wú)論哪一方面都超牛。Cadence PCB Layout工具絕對一流，稍微熟悉一點(diǎn)后就不再想用其他工具了，布線(xiàn)超爽。仿真方面也是非常的牛，有自己的仿真工具，信號完整性仿真，電源完整性仿真都能做。在做pcb高速板方面牢牢占據著(zhù)霸主地位。要知道這個(gè)世界上60%的電腦主板40%的手機主板可都是拿Allegro畫(huà)的。”

 

IC設計軟件

 

IC設計工具很多，其中按市場(chǎng)所占份額排行為Cadence、Mentor Graphics和Synopsys。

 

1）設計輸入工具：像Cadence的composer，viewlogic的viewdraw，硬件描述語(yǔ)言VHDL、Verilog HDL是主要設計語(yǔ)言，許多設計輸入工具都支持HDL。另外像Active—HDL和其它的設計輸入方法，包括原理和狀態(tài)機輸入方法，設計 FPGA/CPLD的工具大都可作為IC設計的輸入手段，如Xilinx、Altera等公司提供的開(kāi)發(fā)工具，Modelsim FPGA等。

 

2）設計仿真工作：EDA工具的一個(gè)最大好處是可以驗證設計是否正確，幾乎每個(gè)公司的EDA 產(chǎn)品都有仿真工具。

 

Verilog—XL、NC—verilog用于Verilog仿真，Leapfrog 用于VHDL仿真，Analog Artist用于模擬電路仿真。Viewlogic的仿真器有：viewsim門(mén)級電路仿真器，speedwaveVHDL仿真器，VCS— verilog仿真器。Mentor Graphics有其子公司Model Tech 出品的VHDL和Verilog雙仿真器：Model Sim。Cadence、Synopsys用的是VSS(VHDL仿真器)?，F在的趨勢是各大EDA公司都逐漸用HDL仿真器作為電路驗證的工具。

 

3）綜合工具：綜合工具可以把HDL變成門(mén)級網(wǎng)表。這方面Synopsys工具占有較大的優(yōu)勢，它的Design Compile是綜合的工業(yè)標準，它還有另外一個(gè)產(chǎn)品叫Behavior Compiler，可以提供更高級的綜合。此外，美國還出了一家軟件叫Ambit，比Synopsys的軟件更有效，可以綜合50萬(wàn)門(mén)的電路，速度 更快。不過(guò)Ambit已被Cadence公司收購，為此Cadence放棄了它原來(lái)的綜合軟件Synergy。

 

隨著(zhù)FPGA設計的規模越來(lái)越大，各EDA 公司又陸續開(kāi)發(fā)了用于FPGA設計的綜合軟件，比較有名的有：Synopsys的FPGA Express，Cadence的Synplity，Mentor的Leonardo，這三家的FPGA綜合軟件占了市場(chǎng)的絕大部分。

 

4）布局和布線(xiàn)：在 IC設計的布局布線(xiàn)工具中，Cadence軟件是比較強的，它有很多產(chǎn)品，用于標準單元、門(mén)陣列已可實(shí)現交互布線(xiàn)。最有名的是Cadence spectra，它原來(lái)是用于PCB布線(xiàn)的，后來(lái)Cadence把它用來(lái)作IC的布線(xiàn)。

 

其主要工具有：Cell3，Silicon Ensemble—標準單元布線(xiàn)器;Gate Ensemble—門(mén)陣列布線(xiàn)器;Design Planner—布局工具。其它各EDA軟件開(kāi)發(fā)公司也提供各自的布局布線(xiàn)工具。

 

5）物理驗證工具：物理驗證工具包括版圖設計工具、版圖驗證工具、版圖提取工具等等。這方面Cadence也是很強的，其Dracula、Virtuso、Vampire等物理工具有很多的使用者。

 

6）模擬電路仿真器：前面講的仿真器主要是針對數字電路的，對于模擬電路的仿真工具，普遍使用SPICE，這是唯一的選擇。只不過(guò)是選擇不同公司的 SPICE，像MiceoSim的PSPICE、Meta Soft的HSPICE等等。HSPICE現在被Avanti公司收購了。在眾多的SPICE中，最好最準的當數HSPICE，作為IC設計，它的模型最 多，仿真的精度也最高。

 

PLD設計工具

 

PLD(Programmable Logic Device)是一種由用戶(hù)根據需要而自行構造邏輯功能的數字集成電路。目前主要有兩大類(lèi)型：CPLD(Complex PLD)和FPGA(Field Programmable Gate Array)。它們的基本設計方法是借助于EDA軟件，用原理圖、狀態(tài)機、布爾表達式、硬件描述語(yǔ)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(shí)現。生產(chǎn)PLD的廠(chǎng)家很多，但最有代表性的PLD廠(chǎng)家為ALTERA、Xilinx和Lattice公司。

 

PLD的開(kāi)發(fā)工具一般由器件生產(chǎn)廠(chǎng)家提供，但隨著(zhù)器件規模的不斷增加，軟件的復雜性也隨之提高，目前由專(zhuān)門(mén)的軟件公司與器件生產(chǎn)廠(chǎng)家合作，推出功能強大的設計軟件。

 

PLD(可 編程邏輯器件)是一種可以完全替代74系列及GAL、PLA的新型電路，只要有數字電路基礎，會(huì )使用計算機，就可以進(jìn)行PLD的開(kāi)發(fā)。PLD的在線(xiàn)編程能力和強大的開(kāi)發(fā)軟件，使工程師可以在幾天，甚至幾分鐘內就可完成以往幾周才能完成的工作，并可將數百萬(wàn)門(mén)的復雜設計集成在一顆芯片內。PLD技術(shù)在發(fā)達國家已成為電子工程師必備的技術(shù)。

 

PLD生產(chǎn)及開(kāi)發(fā)工具：

 

1）ALTERA—20世紀90年代以后發(fā)展很快，后被英特爾收購。主要產(chǎn)品有：MAX3000/7000、FELX6K/10K、APEX20K、ACEX1K、Stratix等。其開(kāi)發(fā)工具—MAX+PLUS II是較成功的PLD開(kāi)發(fā)平臺，最新又推出了Quartus II開(kāi)發(fā)軟件。Altera公司提供較多形式的設計輸入手段，綁定第三方VHDL綜合工具，如：綜合軟件FPGA Express、Leonard Spectrum，仿真軟件ModelSim。

 

2）XILINX—FPGA的發(fā)明者。產(chǎn)品種類(lèi)較全，主要有：XC9500/4000、Coolrunner(XPLA3)、Spartan、Vertex等系列，其最大的 Vertex—II Pro器件已達到800萬(wàn)門(mén)。開(kāi)發(fā)軟件為Foundation和ISE。通常來(lái)說(shuō)，在歐洲用Xilinx的人多，在亞太地區用ALTERA的人多，在美國則是平分秋色。全球PLD/FPGA產(chǎn)品60%以上是由Altera和Xilinx提供的?？梢灾vAltera和Xilinx共同決定了PLD 技術(shù)的發(fā)展方向。

 

3）Lattice—Vantis Lattice是ISP（In—System Programmability）技術(shù)的發(fā)明者，ISP技術(shù)極大地促進(jìn)了PLD產(chǎn)品的發(fā)展，與ALTERA和XILINX相比，其開(kāi)發(fā)工具比Altera 和Xilinx略遜一籌。中小規模PLD比較有特色，大規模PLD的競爭力還不夠強(Lattice沒(méi)有基于查找表技術(shù)的大規模FPGA)，1999年推出可編程模擬器件，1999年收購Vantis(原AMD子公司)，成為第三大可編程邏輯器件供應商。2001年12月收購Agere公司(原 Lucent微電子部)的FPGA部門(mén)。主要產(chǎn)品有ispLSI2000/5000/8000，MACH4/5。

 

4）ACTEL—反熔絲(一次性燒寫(xiě))PLD的領(lǐng)導者，由于反熔絲PLD抗輻射、耐高低溫、功耗低、速度快，所以在軍品和宇航級上有較大優(yōu)勢。ALTERA和XILINX則一般不涉足軍品和宇航級市場(chǎng)。

 

5）Quicklogic—專(zhuān)業(yè)PLD/FPGA公司，以一次性反熔絲工藝為主，在中國地區銷(xiāo)售量不大。

 

6）Lucent—主要特點(diǎn)是有不少用于通訊領(lǐng)域的專(zhuān)用IP核，但PLD/FPGA不是Lucent的主要業(yè)務(wù)，在中國地區使用的人很少。

 

7）ATMEL—已被Microchip收購，中小規模PLD做得不錯。ATMEL早年也做了一些與Altera和Xilinx兼容的片子，但在品質(zhì)上與原廠(chǎng)家還是有一些差距，在高可靠性產(chǎn)品中使用較少，多用在低端產(chǎn)品上。

 

8）Clear Logic—生產(chǎn)與一些著(zhù)名PLD/FPGA大公司兼容的芯片，這種芯片可將用戶(hù)的設計一次性固化，不可編程，批量生產(chǎn)時(shí)的成本較低。

 

9）WSI—生產(chǎn)PSD(單片機可編程外圍芯片)產(chǎn)品。這是一種特殊的PLD，如最新的PSD8xx、PSD9xx集成了PLD、EPROM、Flash，并支持ISP(在線(xiàn)編程)，集成度高，主要用于配合單片機工作。

 

其它EDA軟件

 

1）VHDL語(yǔ)言超高速集成電路硬件描述語(yǔ)言(VHSIC Hardware DeseriptionLanguagt，簡(jiǎn)稱(chēng)VHDL)，是IEEE的一項標準設計語(yǔ)言。它源于美國國防部提出的超高速集成電路(Very High Speed Integrated Circuit，簡(jiǎn)稱(chēng)VHSIC)計劃，是ASIC設計和PLD設計的一種主要輸入工具。

 

2）Veriolg HDL  是Verilog公司推出的硬件描述語(yǔ)言，在A(yíng)SIC設計方面與VHDL語(yǔ)言平分秋色。

 

3）其它EDA軟件如專(zhuān)門(mén)用于微波電路設計和電力載波工具、PCB制作和工藝流程控制等領(lǐng)域的工具，在此就不作介紹了。

 

在文章結束即將結束前，再介紹一下Saber軟件！

 

Saber 是混合信號、混合技術(shù)設計與驗證工具，在電力電子、數?；旌戏抡?、汽車(chē)電子及機電一體化領(lǐng)域得到廣泛應用。Saber軟件在技術(shù)、理論及新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)方面保 持明顯優(yōu)勢，其大量的器件模型、先進(jìn)的仿真技術(shù)和精確的建模工具為客戶(hù)提供了全面的系統解決方案，在并在技術(shù)方面不斷地完善創(chuàng )新。

 

Saber 的建模工具運用廣泛，有可用于電源、機電、磁、熱、負載等各種建模工具。Saber也有獨特的設計與驗證方法：“自頂向下”(Top- Down Design)設計與“自下而上”(Bottom-Up)仿真驗證方法。在作了建模方法演示、混合技術(shù)設計方法演示、線(xiàn)纜設計(從電氣設計到線(xiàn)纜生產(chǎn))流 程演示后，Johnson演示了單故障模式仿真調試;關(guān)鍵參數與非關(guān)鍵參數的多故障模式仿真調試，顯示了Saber仿真器Testify的強大功能。

 

Saber的典型案例是航空器領(lǐng)域的系統設計，其整個(gè)設計過(guò)程包含了機械技術(shù)、電子技術(shù)、液壓技術(shù)、燃油系統、娛樂(lè )系統、雷達無(wú)線(xiàn)技術(shù)等復雜的混合技術(shù)設計與仿真。從航空器、輪船、汽車(chē)到消費電子、電源設計都可以通過(guò)Saber來(lái)完成。

 

在開(kāi)關(guān)電源設計中，如果有變壓器，saber仿真是最好的，變壓器模型比較全。saber仿真現在主要問(wèn)題就是沒(méi)有教材。不方便學(xué)習。

 

 

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