硬件工程師離不開的那些電路設計工具

　　EDA技術是在電子CAD技術基礎上發(fā)展起來的計算機軟件系統(tǒng)，是指以計算機為工作平臺，融合了應用電子技術贺纲、計算機技術、信息處理及智能化技術的

　　最新成果褪测，進行電子產品的自動設計猴誊。利用EDA工具潦刃，可以將電子產品從電路設計、性能分析到設計出IC版圖或PCB版圖的整個過程在計算機上自動處理完成懈叹。

　　EDA常用軟件

　　EDA工具層出不窮乖杠，目前進入我國并具有廣泛影響的EDA軟件有：protel、MentorPADS澄成、OrCAD胧洒、Mentor WG、Mentor

　　EN墨状、allegro卫漫、EWB、PSPICE肾砂、 Synopsys等等列赎。按主要功能或主要應用場合，大致可分為電路設

　　計與仿真工具镐确、PCB設計軟件包吝、IC設計軟件、PLD設計工具及其它EDA軟件辫塌。

　　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漏策、EWB、Matlab臼氨、SystemView掺喻、Multisim、MMICAD等储矩。下面簡單介紹前三個軟件感耙。

　　1)SPICE：由美國加州大學推出的電路分析仿真軟件，現在用得較多的是PSPICE6.2持隧，在同類產品中是功能最為強大的模擬和數字電路混合仿真

　　EDA軟件即硼，它可以進行各種各樣的電路仿真、激勵建立屡拨、溫度與噪聲分析只酥、模擬控制、波形輸出呀狼、數據輸出裂允、并在同一窗口內同時顯示模擬與數字的仿真結果。無

　　論對哪種器件哪些電路進行仿真哥艇，都可以得到精確的仿真結果绝编，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軟件十饥，它是較小巧的軟件(只有16M)窟勃。但它對模數電路的混合仿真功能卻十分強大，幾乎100%地仿真出真實電路的結

　　果逗堵，并且它在桌面上提供了萬用表秉氧、示波器、信號發(fā)生器砸捏、掃頻儀谬运、邏輯分析儀、數字信號發(fā)生器垦藏、邏輯轉換器和電壓表、電流表等儀器儀表伞访。它的界面直觀掂骏，易學

　　易用。它的很多功能模仿了SPICE的設計厚掷，但分析功能比PSPICE稍少一些弟灼。

　　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對圖像信號處理冒黑、控制系統(tǒng)設計田绑、神經網絡等特殊應用進行分析和設計。它具有數據采集抡爹、報告生成和MATLAB語言編程產生獨立C/C++代碼等功能掩驱。

　　PCB設計軟件

　　PCB設計軟件種類很多，如Protel/AD冬竟、OrCAD欧穴、Viewlogic、Cadence PSD泵殴、Mentor公司的Mentor

　　EN涮帘、Mentor WG以及Mentor PADS等系列。常用的PCB設計軟件還有Zuken

　　CadStart笑诅、Winboard/Windraft/Ivex-SPICE调缨、PCB Studio、TANGO等等吆你。

　　先來說說Mentor旗下幾個常用系列工具!

　　Mentor公司有三個系列的PCB設計工具弦叶，分別是：

　　Mentor EN系列，即Mentor Board Station.

　　Mentor WG系列早处，即Mentor Expedition.

　　還有PADS系列湾蔓，即PowerPCB.

　　上面講到的Mentor

　　PADS，也就是以前的PowerPCB/PowerLogic系列砌梆，是低端的PCB軟件中最優(yōu)秀的一款默责，其界面友好贬循、容易上手、功能強大而深受中小企業(yè)的青睞桃序，在中小企業(yè)用戶占有很大的市場份額杖虾。

　　其他兩個系列Mentor EN系列和Mentor WG系列與Cadence

　　Allegro一樣，都是目前最高端的PCB軟件媒熊，像中興奇适、華為這類大型公司都會使用這些高端的設計軟件。

　　其中芦鳍，Mentor Expedition(WG系列)是拉線最順暢的軟件嚷往，被譽為拉線之王，它的自動布線功能非常強大柠衅，布線規(guī)則設計非常專業(yè)皮仁。

　　Mentor EN系列是從早期UNIX系統(tǒng)移植到Windows系統(tǒng)，也是最專業(yè)的PCB工具軟件菲宴，但其學習難度較大贷祈，自學的話會比較吃力。

　　PADS系列則相對來說比較簡單易用且上手快喝峦，設計靈活势誊，用戶的自由度也非常高，很適合初學者及熱衷于自學的群體谣蠢。

　　pcb的學習參考資料

　　PADS-PCB原圖繪制

　　http://www.makeru.com.cn/live/4006_1430.html?s=45051

　　PCB電路設計之PADS_LOGIC原理圖設計

　　http://www.makeru.com.cn/live/1758_1053.html?s=45051

　　PCB電路設計之PADS_LAYOUT原理圖設計

　　http://www.makeru.com.cn/live/1758_1072.html?s=45051

　　PCB電路設計之STM32開發(fā)板設計

　　http://www.makeru.com.cn/live/1758_1105.html?s=45051

　　老司機傾囊相授-PCB大牛修煉秘籍

　　http://www.makeru.com.cn/live/3472_1296.html?s=45051

　　再來說說Altium公司的Protel和AD

　　Protel/AD也有不少高校用戶粟耻，它擁有完整的全方位電位設計系統(tǒng)，包含了電原理圖繪制漩怎、模擬電路與數字電路混合信號仿真勋颖、多層印刷電路板設計(包含印刷電

　　路板自動布局布線)，可編程邏輯器件設計勋锤、圖表生成饭玲、電路表格生成、支持宏操作等功能叁执，并具有Client/Server(客戶/服務器體系結構茄厘，同時還

　　兼容一些其它設計軟件的文件格式，如ORCAD谈宛、PSPICE次哈、EXCEL等。

　　最后來談談Cadence Allegro.

　　Cadence公司擁有Orcad/SPB/PSD等多個系列吆录，三者都是Cadence公司基于capture和allegro的PCB設計套件窑滞，區(qū)別僅在于軟件配置。

　　Orcad的配置是低端產品，存在價格低的優(yōu)點哀卫，但是在Orcad中Allegro 的功能比較弱巨坊，只有各項基本功能而沒有constrain

　　manager，如果需要SI或者constrain manager呢此改，就需要另外的增加配置了趾撵。

　　PSD和SPB其實是同一個東西，PSD是Allegro系統(tǒng)互連設計平臺的早期版本共啃，后來新出的版本叫做

　　SPB占调，因為改進了設計理念，所以修改了套件包的名稱移剪。

　　由此大家應該明白了究珊，SPB是Allegro最全功能的版本。

　　衡量一個軟件的優(yōu)劣挂滓，其中一個很現實的標準就是看它的市場占有率苦银，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際上的工業(yè)標準，被很多大型電子通信類公司采用赶站，因此掌握Cadence

　　Allegro對求職有實質的幫助;另外其學習資源也比較豐富，比較適合自學纺念。

　　現在Cadence公司的系列產品有：Cadence SPB16.2, Cadence SPB16.0, Cadence SPB 15.7,

　　Cadence SPB15.5, Cadence SPB15.2等贝椿。板級電路設計系統(tǒng)。

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

　　曾經有人這么評價Cadence：

　　“Cadence是高速板設計中實際上的工業(yè)標準烟逊。無論哪一方面都超牛渣窜。Cadence PCB

　　Layout工具絕對一流，稍微熟悉一點后就不再想用其他工具了宪躯，布線超爽乔宿。仿真方面也是非常的牛，有自己的仿真工具访雪，信號完整性仿真详瑞，電源完整性仿真都能做。在做pcb高速板方面牢牢占據著霸主地位臣缀。要知道這個世界上60%的電腦主板40%的手機主板可都是拿Allegro畫的坝橡。”

　　IC設計軟件

　　IC設計工具很多精置，其中按市場所占份額排行為Cadence计寇、Mentor Graphics和Synopsys。

　　1)設計輸入工具：像Cadence的composer，viewlogic的viewdraw番宁，硬件描述語言VHDL元莫、Verilog

　　HDL是主要設計語言，許多設計輸入工具都支持HDL贝淤。另外像Active—HDL和其它的設計輸入方法柒竞，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設計的輸入手段播聪，如Xilinx朽基、Altera等公司提供的開發(fā)工具，Modelsim FPGA等离陶。

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

　　Verilog—XL招刨、NC—verilog用于Verilog仿真霎俩，Leapfrog 用于VHDL仿真，Analog

　　Artist用于模擬電路仿真沉眶。Viewlogic的仿真器有：viewsim門級電路仿真器打却，speedwaveVHDL仿真器，VCS—

　　verilog仿真器谎倔。Mentor Graphics有其子公司Model Tech 出品的VHDL和Verilog雙仿真器：Model

　　Sim柳击。Cadence、Synopsys用的是VSS(VHDL仿真器)∑埃現在的趨勢是各大EDA公司都逐漸用HDL仿真器作為電路驗證的工具捌肴。

　　3)綜合工具：綜合工具可以把HDL變成門級網表。這方面Synopsys工具占有較大的優(yōu)勢藕咏，它的Design

　　Compile是綜合的工業(yè)標準状知，它還有另外一個產品叫Behavior

　　Compiler，可以提供更高級的綜合孽查。此外饥悴，美國還出了一家軟件叫Ambit，比Synopsys的軟件更有效卦碾，可以綜合50萬門的電路铺坞，速度

　　更快。不過Ambit已被Cadence公司收購洲胖，為此Cadence放棄了它原來的綜合軟件Synergy济榨。

　　隨著FPGA設計的規(guī)模越來越大，各EDA 公司又陸續(xù)開發(fā)了用于FPGA設計的綜合軟件绿映，比較有名的有：Synopsys的FPGA

　　Express擒滑，Cadence的Synplity腐晾，Mentor的Leonardo，這三家的FPGA綜合軟件占了市場的絕大部分丐一。

　　4)布局和布線：在

　　IC設計的布局布線工具中藻糖，Cadence軟件是比較強的，它有很多產品库车，用于標準單元巨柒、門陣列已可實現交互布線。最有名的是Cadence

　　spectra柠衍，它原來是用于PCB布線的洋满，后來Cadence把它用來作IC的布線。

　　其主要工具有：Cell3珍坊，Silicon Ensemble—標準單元布線器;Gate Ensemble—門陣列布線器;Design

　　Planner—布局工具牺勾。其它各EDA軟件開發(fā)公司也提供各自的布局布線工具。

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

　　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懦趋，對于模擬電路的仿真工具，普遍使用SPICE疹味，這是唯一的選擇。只不過是選擇不同公司的

　　SPICE帜篇，像MiceoSim的PSPICE糙捺、Meta

　　Soft的HSPICE等等。HSPICE現在被Avanti公司收購了笙隙。在眾多的SPICE中洪灯，最好最準的當數HSPICE，作為IC設計竟痰，它的模型最

　　多签钩，仿真的精度也最高。

　　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坏快。目前主要有兩大類型：CPLD(Complex

PLD)和FPGA(Field

　　Programmable Gate

　　Array)铅檩。它們的基本設計方法是借助于EDA軟件，用原理圖莽鸿、狀態(tài)機昧旨、布爾表達式拾给、硬件描述語言等方法，生成相應的目標文件兔沃，最后用編程器或下載電

　　纜蒋得，由目標器件實現。生產PLD的廠家很多乒疏，但最有代表性的PLD廠家為ALTERA额衙、Xilinx和Lattice公司。

　　PLD的開發(fā)工具一般由器件生產廠家提供怕吴，但隨著器件規(guī)模的不斷增加窍侧，軟件的復雜性也隨之提高，目前由專門的軟件公司與器件生產廠家合作械哟，推出功能強大的設計軟件疏之。

　　PLD(可

　　編程邏輯器件)是一種可以完全替代74系列及GAL、PLA的新型電路暇咆，只要有數字電路基礎锋爪，會使用計算機，就可以進行PLD的開發(fā)爸业。PLD的在線編程能力和強大的開發(fā)軟件其骄，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扯旷，并可將數百萬門的復雜設計集成在一顆芯片內拯爽。PLD技術在發(fā)達國家已成為電子工程師必備的技術。

　　PLD生產及開發(fā)工具：

　　1)ALTERA—20世紀90年代以后發(fā)展很快钧忽，后被英特爾收購毯炮。主要產品有：MAX3000/7000、FELX6K/10K耸黑、APEX20K桃煎、ACEX1K、Stratix等大刊。其開發(fā)工具—MAX+PLUS

　　II是較成功的PLD開發(fā)平臺为迈，最新又推出了Quartus

　　II開發(fā)軟件。Altera公司提供較多形式的設計輸入手段缺菌，綁定第三方VHDL綜合工具葫辐，如：綜合軟件FPGA Express、Leonard

　　Spectrum伴郁，仿真軟件ModelSim耿战。

　　2)XILINX—FPGA的發(fā)明者。產品種類較全蛾绎，主要有：XC9500/4000昆箕、Coolrunner(XPLA3)鸦列、Spartan、Vertex等系列鹏倘，其最大的

　　Vertex—II

　　Pro器件已達到800萬門薯嗤。開發(fā)軟件為Foundation和ISE。通常來說纤泵，在歐洲用Xilinx的人多骆姐，在亞太地區(qū)用ALTERA的人多，在美國則是平分秋色捏题。全球PLD/FPGA產品60%以上是由Altera和Xilinx提供的玻褪。可以講Altera和Xilinx共同決定了PLD

　　技術的發(fā)展方向公荧。

　　3)Lattice—Vantis Lattice是ISP(In—System

　　Programmability)技術的發(fā)明者带射，ISP技術極大地促進了PLD產品的發(fā)展，與ALTERA和XILINX相比循狰，其開發(fā)工具比Altera

　　和Xilinx略遜一籌窟社。中小規(guī)模PLD比較有特色，大規(guī)模PLD的競爭力還不夠強(Lattice沒有基于查找表技術的大規(guī)模FPGA)绪钥，1999年推出可編程模擬器件灿里，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程腹。2001年12月收購Agere公司(原

　　Lucent微電子部)的FPGA部門匣吊。主要產品有ispLSI2000/5000/8000，MACH4/5寸潦。

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

　　5)Quicklogic—專業(yè)PLD/FPGA公司凡怎，以一次性反熔絲工藝為主校焦，在中國地區(qū)銷售量不大。

　　6)Lucent—主要特點是有不少用于通訊領域的專用IP核统倒，但PLD/FPGA不是Lucent的主要業(yè)務寨典，在中國地區(qū)使用的人很少。

　　7)ATMEL—已被Microchip收購房匆，中小規(guī)模PLD做得不錯耸成。ATMEL早年也做了一些與Altera和Xilinx兼容的片子报亩，但在品質上與原廠家還是有一些差距，在高可靠性產品中使用較少井氢，多用在低端產品上弦追。

　　8)Clear Logic—生產與一些著名PLD/FPGA大公司兼容的芯片，這種芯片可將用戶的設計一次性固化花竞，不可編程劲件，批量生產時的成本較低。

　　9)WSI—生產PSD(單片機可編程外圍芯片)產品约急。這是一種特殊的PLD零远，如最新的PSD8xx、PSD9xx集成了PLD厌蔽、EPROM牵辣、Flash，并支持ISP(在線編程)奴饮，集成度高纬向，主要用于配合單片機工作。

　　其它EDA軟件

　　1)VHDL語言超高速集成電路硬件描述語言(VHSIC Hardware

　　DeseriptionLanguagt拐云，簡稱VHDL)罢猪，是IEEE的一項標準設計語言。它源于美國國防部提出的超高速集成電路(Very High

Speed

　　Integrated Circuit叉瘩，簡稱VHSIC)計劃膳帕，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言薇缅，在ASIC設計方面與VHDL語言平分秋色危彩。

　　3)其它EDA軟件如專門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域的工具泳桦，在此就不作介紹了汤徽。

　　在文章結束即將結束前，再介紹一下Saber軟件!

　　Saber

　　是混合信號灸撰、混合技術設計與驗證工具谒府，在電力電子、數母√海混合仿真完疫、汽車電子及機電一體化領域得到廣泛應用。Saber軟件在技術债蓝、理論及新產品開發(fā)方面保

　　持明顯優(yōu)勢壳鹤，其大量的器件模型、先進的仿真技術和精確的建模工具為客戶提供了全面的系統(tǒng)解決方案饰迹，在并在技術方面不斷地完善創(chuàng)新芳誓。

　　Saber 的建模工具運用廣泛余舶，有可用于電源、機電锹淌、磁匿值、熱、負載等各種建模工具葛圃。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)仿真驗證方法千扔。在作了建模方法演示、混合技術設計方法演示库正、線纜設計(從電氣設計到線纜生產)流

　　程演示后曲楚，Johnson演示了單故障模式仿真調試;關鍵參數與非關鍵參數的多故障模式仿真調試，顯示了Saber仿真器Testify的強大功能褥符。

　　Saber的典型案例是航空器領域的系統(tǒng)設計龙誊，其整個設計過程包含了機械技術寝衫、電子技術哺壶、液壓技術、燃油系統(tǒng)赴背、娛樂系統(tǒng)铣焊、雷達無線技術等復雜的混合技術設計與仿真逊朽。從航空器、輪船曲伊、汽車到消費電子叽讳、電源設計都可以通過Saber來完成。

　　在開關電源設計中坟募，如果有變壓器岛蚤，saber仿真是最好的，變壓器模型比較全懈糯。saber仿真現在主要問題就是沒有教材涤妒。不方便學習。

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