EDA技术详解：发展历程、PLD与FPGA/CPLD比较及设计流程

EDA（电子设计自动化）是现代电子设计的关键技术，它涵盖了从概念设计到实际芯片制造的全过程。这个术语可以分为狭义和广义两种含义。狭义的EDA主要指利用大规模可编程逻辑器件（如PLD和FPGA/CPLD）作为设计载体，通过硬件描述语言（如VHDL、Verilog和ABEL）进行系统逻辑描述。这些设计工具如开发软件和试验开发系统，能够自动化地将软件设计转化为硬件，支持设计过程中的仿真、修改和现场编程。 EDA技术的特点显著，例如软件设计、自动转换、实时仿真、现场编程和在线升级等，使得设计更灵活，产品性能更优。发展历史上，EDA经历了CAD（计算机辅助设计）、CAE（计算机辅助工程）和现代EDA三个阶段的进步。 PLD是可编程逻辑器件的缩写，分为简单PLD和复杂PLD，根据结构的不同有确定型和设计型之分，编程特性也包括一次可编程和重复可编程。PLD的基本结构包括与阵列、或阵列、输入电路和输出电路，输入电路设计有缓冲电路增强信号驱动能力，而输入缓冲器和反馈缓冲器采用互补输出结构，提供原始信号和反码。 FPGA（现场可编程门阵列）和CPLD（复杂可编程逻辑器件）是PLD的两个常见类型，FPGA内部由可编程逻辑单元、可编程输入输出单元和可编程连线组成，而CPLD则包含可编程逻辑宏单元、输入输出单元和内部连线。设计流程通常包括源代码编辑、逻辑综合、适配、编程下载、仿真测试等步骤，涉及行为仿真、功能仿真和时序仿真等多种类型的仿真。 在硬件描述语言的应用中，VHDL、Verilog和ABEL等被广泛用于逻辑描述和验证。例如，一个EAB（电子数组块）通过其输入和输出引脚，可以实现复杂的逻辑功能，如4x4乘法器，由多个逻辑阵列块（LAB）组成，每个LAB具有独立的结构和功能单元，如逻辑单元、查找表、触发器以及I/O单元。 总结来说，EDA技术是电子设计的核心技术，它集成了计算机技术、逻辑设计和硬件实现，通过灵活的工具和方法，极大地提高了电子产品的设计效率和性能。无论是PLD的设计、FPGA/CPLD的结构理解，还是硬件描述语言的运用，都是理解EDA不可或缺的部分。