毕业论文文献综述通信工程EDA技术的综述摘要：认识了EDA技术，熟悉了VHDL语言的，并在QuatusII软件平台上实现仿真。知道VHDL语言和可编程逻辑器件FPGA在数字通信系统中的应用。关键词：EDA；VHDL硬件描述语言；可编程逻辑器件FPGA；QuatusII软件；一、引言在现代电子设计领域，EDA技术已经成为电子系统设计的重要手段。无论是设计数字系统还是集成电路芯片，其设计作业的复杂程度都在不断增加，仅仅依靠手工进行设计已经不能满足要求了，所有的设计工作都需要在计算机上借助EDA软件工具进行。在EDA软件的支持下，设计者只需完成对系统功能的描述，就可以由计算机软件进行处理，得到设计结果，修改设计如同修改软件一样方便。利用EDA设计工具，设计者可以预知设计结果，减少设计的盲目性，极大的提高了设计的效率。二、硬件描述语言1.VHDL硬件描述语言VHDL是VHSIC（VeryHighSpeedIntegratedCircuit）HardwareDescriptionsLanguage的缩写，即高速集成电路的硬件描述语言。VHDL能够描述硬件电路的结构、行为与功能。虽然其硬件的相关语法与形式类似于一般程序语言，但是涉及许多与硬件关联的语法结构。VHDL设计的层次性，即自上而下的结构设计方法适合大型设计工程的分工合作。VHDL还是一种实现技术相独立的语言，既不束缚于某一特定的模拟程序或者数字装置上，也不把设计方法强加于设计者，它允许设计者在其使用范围内选择工艺和方法[1]。VHDL语言设计硬件电路的优点。（1）设计技术齐全，方法灵活，支持广泛。（2）系统硬件描述能力强。（3）VHDL可以与工艺无关地进行编程。（4）语言标准、规范，易于共享和复用。（5）设计周期短，投资风险小。2.VerilogHDL语言 VerilogHDL是在C语言的基础上发展而来的硬件语言，具有简洁、高效、易用的特点，是目前应用最广泛的硬件设计语言之一。VerilogHDL可以用来进行各种层次的逻辑设计，也可以用它进行数字逻辑系统的仿真验证、时序分析和逻辑综合等，在ASIC设计领域，VerilogHDL已经成为事实上的标准。3．ABEL-HDL语言ABEL-HDL是一种最基本的硬件描述语言，它支持各种行为的输入方式，其中包括布尔方程、真值表、状态机等逻辑表达方式。ABEL语言与VerilogHDL同属于一种描述级别，但ABEL-HDL的特性和受支持的程度远远不如VerilogHDL[2]。三、可编程逻辑器件FPGA（Field－ProgrammableGateArray），即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。CPLD主要是由可编程逻辑宏单元(MC，MacroCell)围绕中心的可编程互连矩阵单元组成。其中MC结构较复杂，并具有复杂的I/O单元互连结构，可由用户根据需要生成特定的电路结构，完成一定的功能。由于CPLD内部采用固定长度的金属线进行各逻辑块的互连，所以设计的逻辑电路具有时间可预测性，避免了分段式互连结构时序不完全预测的缺点[3]。CPLD和FPGA的主要区别是他们的系统结构。CPLD是一个有点限制性的结构。这个结构由一个或者多个可编辑的结果之和的逻辑组列和一些相对少量的锁定的寄存器。这样的结果是缺乏编辑灵活性，但是却有可以预计的延迟时间和逻辑单元对连接单元高比率的优点。而FPGA却是有很多的连接单元，这样虽然让它可以更加灵活的编辑，但是结构却复杂的多。CPLD和FPGA另外一个区别是大多数的FPGA含有高层次的内置模块（比如加法器和乘法器）和内置的记忆体。一个因此有关的重要区别是很多新的FPGA支持完全的或者部分的系统内重新配置。允许他们的设计随着系统升级或者动态重新配置而改变。一些FPGA可以让设备的一部分重新编辑而其他部分继续正常运行[4]。四、仿真软件 EDA工具层出不穷，目前进入我国并具有广泛影响的EDA软件有：EWB、PSPICE、OrCAD、PCAD、Protel、ViewLogic、Mentor、Graphics、Synopsys、LSIlogic、Cadence、MicroSim、QuatusII等等。这些工具都有较强的功能，一般可用于几个方面，例如很多软件都可以进行电路设计与仿真，同时以可以进行PCB自动布局布线，可输出多种网表文件与第三方软件接口。下面按主要功能或主要应用场合，分为电路设计与仿真工具、PCB设计软件、IC设计软件、PLD设计工具及其它EDA软件。下面我们简单介绍QuatusII软件。 QuatusII软件是Altera公司最新版本的EDA开发软件，支持APEX系列、Cyclone系列、Stratix系列和Excalibur系列等新型系列器件的开发，含有工作组计算、集成逻辑分析仪、EDA工具集成，多过程支持，增强重编译和IP集成等特性，支持百万门级的设计、支持高速I/O设计，具有更强的设计能力和更快的编译速度。QuatusII开发软件为可编程片上系统（SOPC）设计提供了一个完整的设计环境[5][6]。五、EDA技术的应用EDA技术发展迅猛，逐渐在教学、科研、产品设计与制造等各方面都发挥着巨大的作用。包括在机械、电子、通信、航空航天、化工、矿产、生物、医学、军事等各个领域，都有EDA的应用。目前EDA技术已在各大公司、企事业单位和科研教学部门广泛使用。例如在飞机制造过程中，从设计、性能测试及特性分析直到飞行模拟，都可能涉及到EDA技术。在教学方面：几乎所有理工科（特别是电子信息）类的高校都开设了EDA课程。主要是让学生了解EDA的基本概念和基本原理、掌握用HDL语言编写规范、掌握逻辑综合的理论和算法、使用EDA工具进行电子电路课程的实验并从事简单系统的设计。一般学习电路仿真工具（如EWB、PSPICE）和PLD开发工具（如Altera/Xilinx的器件结构及开发系统），为今后工作打下基础。在科研方面：主要利用电路仿真工具(EwB或PSPICE、VLOL等)进行电路设计与仿真；利用虚拟仪器进行产品调试；将OLI／FPGA器件的开发应用到仪器设备中。例如在CDMA无线通信系统中，所有移动手机和无线基站都工作在相同的频谱，为区别不同的呼叫，每个手机有一个唯一的码序列，CDMA基站必须能判别这些不同观点的码序列才能分辨出不同的传呼进程；这一判别是通过匹配滤波器的输出显示在输人数据流中探调到特定的码序列；FPGA能提供良好的滤波器设计，而且能完成DSP高级数据处理功能，因而FPGA在现代通信领域方面获得广泛应用。在产品设计与制造方面：从高性能的微处理器、数字信号处理器一直到彩电、音响和电子玩具电路等，EDA技术不单是应用于前期的计算机模拟仿真、产品调试，而且也在PCB的制作、电子设备的研制与生产、电路板的焊接、ASIC的流片过程等有重要作用。可以说电子EDA技术已经成为电子工业领域不可缺少的技术支持[7][8]。六、结语EDA技术发展迅猛，完全可以用日新月异来描述。EDA技术的应用广泛，现在已涉及到各行各业。EDA水平不断提高，设计工具趋于完美的地步。EDA市场日趋成熟，但我国的研发水平仍很有限，尚需迎头赶上。参考文献[1]徐志军等.EDA技术与VHDL设计[M].电子工业出版社，2009,1.[2]任勇峰，庄新敏.VHDL与硬件实现速成[M].北京:国防工业出版社，2005,7. [3]段吉海等.基于CPLD/FPGA的数字通信系统建模与设计[M].北京: 电子工业出版社，2004,8.[4]王开军等.面向CPLD/FPGA的VHDL设计[M].机械工业出版社，2006,10.[5]郑亚民等.可编程逻辑器件开发软件QuatusII[M].国防工业出版社，2006,9.[6]潘松.EDA技术使用教程[M].科学出版社，2006,9.[7]朱剑平等．基于FPGA 的PCM 帧同步检测及告警电路的设计[J]．光通信研究，2008,2.[8]滕哲欢.基于FPGA的帧同步机设计与实现[J].2008,4.[9]罗力凡等.基于VHDL的FPGA开发[M].人民邮电出版社，2009,5.[10]陈树新等.现代通信系统建模与仿真[M].西安电子科技大学出版社，2007.7.[11]JIANG Feng.OFDM frame synchronization based on energy difference of the receivedpreamble[J].2007.3.[12]Mark Zwolinski .Digital System Design with VHDL[M].北京：电子工业出版社，2004,8.
