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经典PCB软件资料之EDA常用软件大全

更新时间:2015-12-17 16:44:15点击次数:743次

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,进行简单介绍。

1、电子电路设计与仿真工具

电子电路设计与仿真工具包括SPICEPSPICE;EWB;Matlab;SystemView;MMICAD等。下面简单介绍前三个软件。

(1)SPICE(Simulation Program with Integrated CircuitEmphasis) 是由美国加州大学推出的电路分析仿真软件,是20世纪80年代世界上应用最广的电路设计软件,1998年被定为美国国家标准。1984年,美国MicroSim公司推出了基于SPICE的微机版PSPICE(PersonalSPICE)。现在用得较多的是PSPICE6.2,可以说在同类产品中,它是功能最为强大的模拟和数字电路混合仿真EDA软件,在国内普遍使用。最新推出了PSPICE9.1版本。它可以进行各种各样的电路仿真、激励建立、温度与噪声分析、模拟控制、波形输出、数据输出、并在同一窗口内同时显示模拟与数字的仿真结果。无论对哪种器件哪些电路进行仿真,都可以得到精确的仿真结果,并可以自行建立元器件及元器件库。

(2)EWB(Electronic Workbench)软件 是Interactive ImageTechnologies Ltd 在20世纪90年代初推出的电路仿真软件。目前普遍使用的是EWB5.2,相对于其它EDA软件,它是较小巧的软件(只有16M)。但它对模数电路的混合仿真功能却十分强大,几乎100%地仿真出真实电路的结果,并且它在桌面上提供了万用表、示波器、信号发生器、扫频仪、逻辑分析仪、数字信号发生器、逻辑转换器和电压表、电流表等仪器仪表。它的界面直观,易学易用。它的很多功能模仿了SPICE的设计,但分析功能比PSPICE稍少一些。

(3)MATLAB产品族 它们的一大特性是有众多的面向具体应用的工具箱和仿真块,包含了完整的函数集用来对图像信号处理、控制系统设计、神经网络等特殊应用进行分析和设计。它具有数据采集、报告生成和MATLAB语言编程产生独立CC++代码等功能。MATLAB产品族具有下列功能:数据分析;数值和符号计算;工程与科学绘图;控制系统设计;数字图像信号处理;财务工程;建模、仿真、原型开发;应用开发;图形用户界面设计等。MATLAB产品族被广泛地应用于信号与图像处理、控制系统设计、通讯系统仿真等诸多领域。开放式的结构使MATLAB产品族很容易针对特定的需求进行扩充,从而在不断深化对问题的认识同时,提高自身的竞争力。

2、PCB设计软件

PCB(PrintedCircuit Board)设计软件种类很多,如Protel; OrCAD;Viewlogic; PowerPCB; Cadence PSD;MentorGraphices的Expedition PCB;Zuken CadStart; WinboardWindraftIvex-SPICE;PCB Studio; TANGO等等。目前在我国用得最多应属Protel,下面仅对此软件作一介绍。

Protel是PROTEL公司在20世纪80年代末推出的CAD工具,是PCB设计者的首选软件。它较早在国内使用,普及率最高,有些高校的电路专业还专门开设Protel课程,几乎所在的电路公司都要用到它。早期的Protel主要作为印刷板自动布线工具使用,现在普遍使用的是Protel99SE,它是个完整的全方位电路设计系统,包含了电原理图绘制、模拟电路与数字电路混合信号仿真、多层印刷电路板设计(包含印刷电路板自动布局布线),可编程逻辑器件设计、图表生成、电路表格生成、支持宏操作等功能,并具有ClientServer(客户服务器体系结构,同时还兼容一些其它设计软件的文件格式,如ORCAD、PSPICE、EXCEL等。使用多层印制线路板的自动布线,可实现高密度PCB的100%布通率。Protel软件功能强大、界面友好、使用方便,但它最具代表性的是电路设计和PCB设计。

3、IC设计软件

IC设计工具很多,其中按市场所占份额排行为Cadence、Mentor Graphics和Synopsys。这三家都是ASIC设计领域相当有名的软件供应商。其它公司的软件相对来说使用者较少。中国华大公司也提供ASIC设计软件(熊猫2000);另外近来出名的Avanti公司,是原来在Cadence的几个华人工程师创立的,他们的设计工具可以全面和Cadence公司的工具相抗衡,非常适用于深亚微米的IC设计。下出按用途对IC设计软件作一些介绍。
(1)设计输入工具 这是任何一种EDA软件必须具备的基本功能。像Cadence的composer,viewlogic的viewdraw,硬件描述语言VHDL、Verilog HDL是主要设计语言,许多设计输 入工具都支持HDL。另外像ActiveHDL和其它的设计输入方法,包括原理和状态机输入方法,设计FPGACPLD的工具大都可作为IC设计的输入手段,如Xilinx、Altera等公司提供的开发工具,Modelsim FPGA等。

(2)设计仿真工作 我们使用EDA工具的一个最大好处是可以验证设计是否正确,几乎每个公司的EDA 产品都有仿真工具。VerilogXL、NCverilog用于Verilog仿真,Leapfrog用于VHDL仿真,Analog Artist用于模拟电路仿真。Viewlogic的仿真器有:viewsim门级电路仿真器,speedwaveVHDL仿真器,VCSverilog仿真器。Mentor Graphics有其子公司Model Tech 出品的VHDL和Verilog双仿真器:Model Sim。Cadence、Synopsys用的是VSS(VHDL仿真器)。现在的趋势是各大EDA公司都逐渐用HDL仿真器作为电路验证的工具。

(3)综合工具 综合工具可以把HDL变成门级网表。这方面Synopsys工具占有较大的优势,它的Design Compile是作综合的工业标准,它还有另外一个产品叫Behavior Compiler,可以提供更高级的综合。另外最近美国又出了一家软件叫Ambit,说是比Synopsys的软件更有效,可以综合50万门的电路,速度更快。今年初Ambit被Cadence公司收购,为此Cadence放弃了它原来的综合软件Synergy。随着FPGA设计的规模越来越大,各EDA公司又开发了用于FPGA设计的综合软件,比较有名的有:Synopsys的FPGA Express,Cadence的Synplity,Mentor的Leonardo,这三家的FPGA综合软件占了市场的绝大部分。

(4)布局和布线 在IC设计的布局布线工具中,Cadence软件是比较强的,它有很多产品,用于标准单元、门阵列已可实现交互布线。最有名的是Cadence spectra,它原来是用于PCB布线的,后来Cadence把它用来作IC的布线。其主要工具有:Cell3,Silicon Ensemble标准单元布线器;Gate Ensemble门阵列布线器;Design Planner布局工具。其它各EDA软件开发公司也提供各自的布局布线工具。

(5)物理验证工具 物理验证工具包括版图设计工具、版图验证工具、版图提取工具等等。这方面Cadence也是很强的,其Dracula、Virtuso、Vampire等物理工具有很多的使用者。

(6)模拟电路仿真器 前面讲的仿真器主要是针对数字电路的,对于模拟电路的仿真工具,普遍使用SPICE,这是唯一的选择。只不过是选择不同公司的SPICE,像MiceoSim的PSPICE、Meta Soft的HSPICE等等。HSPICE现在被Avanti公司收购了。在众多的SPICE中,最好最准的当数HSPICE,作为IC设计,它的模型最多,仿真的精度也最高。

4、PLD设计工具

PLD(Programmable Logic Device)是一种由用户根据需要而自行构造逻辑功能的数字集成电路。目前主要有两大类型:CPLD(Complex PLD)和FPGA(Field Programmable Gate Array)。它们的基本设计方法是借助于EDA软件,用原理图、状态机、布尔表达式、硬件描述语言等方法,生成相应的目标文件,最后用编程器或下载电缆,由目标器件实现。生产PLD的厂家很多,但最有代表性的PLD厂家为Altera、Xilinx和Lattice 公司。

PLD的开发工具一般由器件生产厂家提供,但随着器件规模的不断增加,软件的复杂性也随之提高,目前由专门的软件公司与器件生产厂家合作,推出功能强大的设计软件。下面介绍主要器件生产厂家和开发工具。

(1)ALTERA 20世纪90年代以后发展很快。主要产品有:MAX30007000、FELX6K10K、APEX20K、ACEX1K、Stratix等。其开发工具?MAX+PLUS II是较成功的PLD开发平台,最新又推出了Quartus II开发软件。Altera公司提供较多形式的设计输入手段,绑定第三方VHDL综合工具,如:综合软件FPGA Express、Leonard Spectrum,仿真软件ModelSim。

(2)ILINX FPGA的发明者。产品种类较全,主要有;XC95004000、Coolrunner(XPLA3)、Spartan、Vertex等系列,其最大的VertexII Pro器件已达到800万门。开发软件为Foundation和ISE。通常来说,在欧洲用Xilinx的人多,在日本和亚太地区用ALTERA的人多,在美国则是平分秋色。全球PLDFPGA产品60%以上是由Altera和Xilinx提供的。可以讲Altera和Xilinx共同决定了PLD技术的发展方向。

(3)LatticeVantis Lattice是ISP(InSystem Programmability)技术的发明者,ISP技术极大地促进了PLD产品的发展,与ALTERA和XILINX相比,其开发工具比Altera和Xilinx略逊一筹。中小规模PLD比较有特色,大规模PLD的竞争力还不够强(Lattice没有基于查找表技术的大规模FPGA),1999年推出可编程模拟器件,1999年收购Vantis(原AMD子公司),成为第三大可编程逻辑器件供应商。2001年12月收购Agere公司(原Lucent微电子部)的FPGA部门。主要产品有ispLSI200050008000,MACH45。

(4)ACTEL 反熔丝(一次性烧写)PLD的领导得,由于反熔丝PLD抗辐射、耐高低温、功耗低、速度快,所以在军品和宇航级上有较大优势。ALTERA和XILINX则一般不涉足军品和宇航级市场。

(5)Quicklogic专业PLDFPGA公司,以一次性反熔丝工艺为主,在中国地区销售量不大。

(6)Lucent 主要特点是有不少用于通讯领域的专用IP核,但PLDFPGA不是Lucent的主要业务,在中国地区使用的人很少。

(7)ATMEL 中小规模PLD做得不错。ATMEL也做了一些与Altera和Xilinx兼容的片子,但在品质上与原厂家还是有一些差距,在高可靠性产品中使用较少,多用在低端产品上。

(8)Clear Logic 生产与一些着名PLDFPGA大公司兼容的芯片,这种芯片可将用户的设计一次性固化,不可编程,批量生产时的成本较低。

(9)WSI 生产PSD(单片机可编程外围芯片)产品。这是一种特殊的PLD,如最新的PSD8xx、PSD9xx集成了PLD、EPROM、Flash,并支持ISP(在线编程),集成度高,主要用于配合单片机工作。

PLD(可编程逻辑器件)是一种可以完全替代74系列及GAL、PLA的新型电路 ,只要有数字电路基础,会使用计算机,就可以进行PLD的开发。PLD的在线编程能力和强大的开发软件,使工程师可以在几天,甚至几分钟内就可完成以往几周才能完成的工作,并可将数百万门的复杂设计集成在一颗 芯片内。PLD技术在发达国家已成为电子工程师必备的技术。

5、其它EDA软件

(1)VHDL语言 超高速集成电路硬件描述语言(VHSIC Hardware Deseription Languagt,简称VHDL),是IEEE的一项标准设计语言。它源于美国国防部提出的超高速集成电路(Very High Speed Integrated Circuit,简称VHSIC)计划,是ASIC设计和PLD设计的一种主要输入工具。

(2)Veriolg HDL 是Verilog公司推出的硬件描述语言,在ASIC设计方面与VHDL语言平分秋色。

(3)其它EDA软件如专门用于微波电路设计和电力载波工具、PCB制作和工艺流程控制等领域的工具。

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