關(guān)于EDA技術(shù)的應(yīng)用探討

1 引言

EDA （Electronic Design Automation）技術(shù)國外發(fā)展極為迅速并已廣泛應(yīng)用于航天、通訊、電子、機器人制造等領(lǐng)域，其中以美國Cadence公司推出的電子CAD工作站及應(yīng)用軟件系統(tǒng)獨具魅力，它集原理圖設(shè)計與輸人、多層PCB（印制板）設(shè)計、板極電路分析、電路仿真、FPGA （Field programmableGate Array），PLD （ProgrammableLogic Device）設(shè)計、DSP （Digital Signal Process）設(shè)計等為一體，功能最完善，尤其是其獨特的電路仿真功能對電路或系統(tǒng)的設(shè)計很有價值，它能使設(shè)計者早期發(fā)現(xiàn)設(shè)計中的問題和缺陷，消除產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量隱患，因而成為確保設(shè)計正確的有力工具。

我國自90年代起，開始陸續(xù)引進Cadence公司的電子CAD工作站系統(tǒng)，不少單位引進設(shè)備和成套軟件進行二次開發(fā)，并開始進人應(yīng)用階段，取得了顯著的經(jīng)濟效益，如航天工業(yè)總公司502所近幾年在星上電子產(chǎn)品研制中采用EDA技術(shù)中的仿真手段解決了多種電路設(shè)計問題，確保了產(chǎn)品質(zhì)量，采用PCB設(shè)計軟件解決了多層高密度板、帶表面安裝器件的印制板等設(shè)計問題，為星上電子設(shè)備小型化以及提高星上電子設(shè)備可靠性起到了至關(guān)重要的作用。中船總705所在某型魚雷研制中采用Cadence軟件中的Allegro工具進行PCB設(shè)計，解決了魚雷關(guān)鍵電路系統(tǒng)熱、關(guān)鍵網(wǎng)線的串?dāng)_問題，提高了電路工作的穩(wěn)定性。

艦船動力監(jiān)控產(chǎn)品開發(fā)應(yīng)用EDA技術(shù)才剛剛起步，當(dāng)前要解決動力監(jiān)控產(chǎn)品規(guī)范設(shè)計，提高可靠性，推進通用化、系統(tǒng)化、組合化工作，EDA技術(shù)的普及和應(yīng)用顯得尤為重要。

2 基于統(tǒng)一約束條件下的印制板設(shè)計

環(huán)境是提高動力監(jiān)控產(chǎn)品質(zhì)量和效率的保證同一型號產(chǎn)品的電路板具有相同的尺寸、布局、層定義和走線要求是我們的追求。EDA技術(shù)在Allegr。中提供了功能豐富的約束條件設(shè)定和錯誤檢查工具，但由于功能強大與操作簡便的矛盾，對缺乏經(jīng)驗的操作者不僅是負(fù)擔(dān)而且影響效果。目前我們應(yīng)采用以同一模板開始同一型號產(chǎn)品電路板設(shè)計的模式。模板具有標(biāo)準(zhǔn)尺寸、標(biāo)準(zhǔn)安裝孔位、根據(jù)結(jié)構(gòu)要求設(shè)定好的禁布局區(qū)、禁布線區(qū)、線間距要求、線孔間距要求、線寬要求、層定義、安裝好的接插件等特征。這樣就避免了因單位換算帶來的誤差。其中約束條件的取值是提高布通率的重要經(jīng)驗數(shù)據(jù)。采用這種作法既提高了PCB設(shè)計效率又保證了產(chǎn)品質(zhì)量。這也是保證同一任務(wù)的多個子項目按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)協(xié)同工作的有利條件。

3 EDA技術(shù)是推進動力監(jiān)控產(chǎn)品通用化、模塊化、系列化工作的重要手段

艦船動力監(jiān)控產(chǎn)品同其它任何產(chǎn)品一樣均可按照一定層次進行分解劃分為不同模塊，EDA技術(shù)提供了設(shè)計進行層次（模塊）管理的機制。充分利用電子CAD工作站系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理能力，建立起本單位動力監(jiān)控產(chǎn)品的工程數(shù)據(jù)庫，必將有力推動監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)品的“三化”工作，為此應(yīng)規(guī)范電路設(shè)計，提高整體設(shè)計水平，充分利用EDA技術(shù)進行標(biāo)準(zhǔn)電路的優(yōu)選和推薦工作，并逐步向高層次應(yīng)用邁出較大步伐。

4 EDA技術(shù)的應(yīng)用探討

4.1 應(yīng)建立一支專業(yè)的EDA技術(shù)隊伍

EDA技術(shù)普遍反映比機械CAD的應(yīng)用難度大，推廣起來也比較困難，如果沒有專職技術(shù)人員進行指導(dǎo)和幫助，普通設(shè)計工程師想使用它簡直無從下手。目前，從各單位情況看，EDA技術(shù)的應(yīng)用還只是徘徊在初級、小規(guī)模、局部的狀態(tài)。在PCB和可編程芯片中的設(shè)計制做相對來說比數(shù)字/模擬電路的仿真設(shè)計部分要進行得深人些，但即便是在這兩部分中，EDA技術(shù)的使用也不很充分和完善，尤其是在分析技術(shù)上更顯不足，因此，必須要建立一支專業(yè)的EDA技術(shù)隊伍，以這個點來帶動整個面。沒有這批骨干隊伍，EDA技術(shù)的普及就很難做下去，也就更不用說提高了。除此之外，我們還應(yīng)該在設(shè)計任務(wù)指定、領(lǐng)導(dǎo)的扶持、政策安排等問題上建立一個容技術(shù)、普及、推廣、提高為一體的綜合管理機制，只有這樣EDA工作才能真正有效開展起來。

4.2 加強EDA設(shè)計中仿真技術(shù)的應(yīng)用

我們常常把EDA設(shè)計技術(shù)革新的電路圖輸人（包括：語言描述）、層次聯(lián)接、綜合/優(yōu)化、功能仿真及分析部分稱為EDA的前端技術(shù)，而將仿真分析完成之后的PCB、芯片的布局/布線等統(tǒng)稱為EDA后端設(shè)計。大家都知道EDA中的核心技術(shù)是仿真技術(shù)，這是EDA的精髓。如果沒有仿真技術(shù)，EDA就只是統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的繪圖機和布線器而已。無論是前端設(shè)計，還是PCB后端設(shè)計，都是這樣。因此，可以說仿真與分析的過程就是確保產(chǎn)品質(zhì)量的過程。但從目前情況，存在兩種現(xiàn)象：一是在進行電路設(shè)計時，沒有采用仿真技術(shù);二是在PCB設(shè)計時也沒有應(yīng)用分析技術(shù)。這種情況尤其是在電路比較復(fù)雜、芯片種類較多時較為突出。

4.3 要注意EDA新技術(shù)、新模塊的應(yīng)用

隨著高、新技術(shù)的不斷發(fā)展以及生產(chǎn)、制做技術(shù)與工藝水平的逐漸提高，對EDA設(shè)計能力和性能也會產(chǎn)生更高的要求。因此，我們必須充分注意廠家定期推出一些適合潮流需要的新技術(shù)、新模塊產(chǎn)品。

這些新技術(shù)、新模塊是我們滿足監(jiān)控產(chǎn)品技術(shù)性能和可靠性目標(biāo)的武器，我們要充分的了解、利用這些武器。

4.4 要進行專用模型庫開發(fā)方法的研究

系統(tǒng)庫中的元件不能滿足現(xiàn)行工程設(shè)計的需要，而需進行再次開發(fā)。在這種情況下設(shè)計的電路往往不能進行全局仿真，其元器件的電特性也不能傳遞到PCB中。這種不做仿真的設(shè)計，廣義上說失去了或部分喪失了EDA技術(shù)的特點和意義。為彌補這一缺陷，我們可以從以下著手解決：

（1） 采用局部仿真的方法或用局部仿真結(jié)果替換的方法。這實際上是在沒有該元件的前部進行局部仿真并將仿真結(jié)果轉(zhuǎn)換成新的激勵，完成后續(xù)的仿真/分析。

（2） 對一些不太復(fù)雜的元件模型，可采用HD1.（硬件描述語言）來進行描述，但這也只可能是簡單性的功能描述。

（3） 采用硬件仿真器進行模型仿真。這種方式由于硬件仿真器價格太高，在對于需要進行CPU，控制器及一些智能芯片的仿真設(shè)計場合來說還值得，但對一些普通的中規(guī)模芯片就太不劃算了。

以上這些只是用戶在無可奈何狀態(tài)下的一些補救措施，真正要解決問題還希望廠家能在元件仿真的開發(fā)工具上出新東西。

4.5 建立EDA、機械CAD、測試系統(tǒng)為一體的監(jiān)控產(chǎn)品全系統(tǒng)設(shè)計自動化綜合保障體系

EDA就是產(chǎn)品質(zhì)量的保證，這句話原則上是正確的，但卻說得不完整。在整個監(jiān)控產(chǎn)品的開發(fā)過程中，EDA技術(shù)只保證了電路設(shè)計環(huán)節(jié)中的一環(huán)。至于芯片的物理特性、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與整體性能指標(biāo)的保證離不開機械CAD和測試系統(tǒng)。因此，要想真正做出優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，還必須在元器件的篩選、PCB的制做與測試、生產(chǎn)/焊接工藝、聯(lián)機運行、物理結(jié)構(gòu)特性、整個系統(tǒng)測試等各環(huán)節(jié)都統(tǒng)籌考慮。特別是前后系統(tǒng)的接口銜接，將經(jīng)過EDA設(shè)計的分析參數(shù)與完成機械CAD設(shè)計后的分析參數(shù)相互帶人，所產(chǎn)生的后仿真設(shè)計結(jié)果，會使得該產(chǎn)品的整機特性能有更大的改進。

我們建立全系統(tǒng)設(shè)計自動化機制，就是要確立以EDA為中心延伸外圍的戰(zhàn)略，這也是提高我們產(chǎn)品設(shè)計水平和設(shè)計質(zhì)量的重要保障，搞設(shè)備研制沒有EDA、機械CAD不行，保證產(chǎn)品質(zhì)量離開了測試也不行，只有綜合性發(fā)展，硬、軟件互補，才能實現(xiàn)產(chǎn)品的最佳質(zhì)量，精益求精。

5 結(jié)束語

EDA軟件的生命力在于它的應(yīng)用價值。能夠發(fā)展到今天的軟件就證明它們具備滿足用戶需要的功能和性能。隨著艦船動力監(jiān)控產(chǎn)品的開發(fā)，EDA技術(shù)的應(yīng)用方興未艾，其深人和全面的應(yīng)用，必須會給艦船動力監(jiān)控產(chǎn)品帶來更好的質(zhì)量和更高的效益。
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