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工程師離不開的那些電路設(shè)計工具（二）
日期：2025-07-03 12:35
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摘要：PLD設(shè)計工具
PLD(Programmable Logic Device)是一種由用戶根據(jù)需要而自行構(gòu)造邏輯功能的數(shù)字集成電路。目前主要有兩大類型：CPLD(Complex PLD)和FPGA(Field Programmable Gate Array)。它們的基本設(shè)計方法是借助于EDA軟件，用原理圖、狀態(tài)機、布爾表達式、硬件描述語言等方法，生成相應(yīng)的目標(biāo)文件，*后用編程器或下載電 纜，由目標(biāo)器件實現(xiàn)。生產(chǎn)PLD的廠家很多，但*有代表性的PLD廠家為ALTERA、Xilinx和Lattice公司。
PLD的開發(fā)工具一般由器件生產(chǎn)廠家提供，但隨著器件規(guī)模的不斷增加，軟件的復(fù)雜性也隨之提高，目前由專門的軟件公...
PLD設(shè)計工具
PLD(Programmable Logic Device)是一種由用戶根據(jù)需要而自行構(gòu)造邏輯功能的數(shù)字集成電路。目前主要有兩大類型：CPLD(Complex PLD)和FPGA(Field Programmable Gate Array)。它們的基本設(shè)計方法是借助于EDA軟件，用原理圖、狀態(tài)機、布爾表達式、硬件描述語言等方法，生成相應(yīng)的目標(biāo)文件，*后用編程器或下載電 纜，由目標(biāo)器件實現(xiàn)。生產(chǎn)PLD的廠家很多，但*有代表性的PLD廠家為ALTERA、Xilinx和Lattice公司。
PLD的開發(fā)工具一般由器件生產(chǎn)廠家提供，但隨著器件規(guī)模的不斷增加，軟件的復(fù)雜性也隨之提高，目前由專門的軟件公司與器件生產(chǎn)廠家合作，推出功能強大的設(shè)計軟件。
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，只要有數(shù)字電路基礎(chǔ)，會使用計算機，就可以進行PLD的開發(fā)。PLD的在線編程能力和強大的開發(fā)軟件，使工程師可以在幾天，甚至幾分鐘內(nèi)就可完成以往幾周才能完成的工作，并可將數(shù)百萬門的復(fù)雜設(shè)計集成在一顆芯片內(nèi)。PLD技術(shù)在發(fā)達國家已成為電子工程師必備的技術(shù)。
PLD生產(chǎn)及開發(fā)工具：
1）ALTERA—20世紀90年代以后發(fā)展很快，后被英特爾收購。主要產(chǎn)品有：MAX3000/7000、FELX6K/10K、APEX20K、ACEX1K、Stratix等。其開發(fā)工具—MAX+PLUS II是較成功的PLD開發(fā)平臺，*新又推出了Quartus II開發(fā)軟件。Altera公司提供較多形式的設(shè)計輸入手段，綁定第三方VHDL綜合工具，如：綜合軟件FPGA Express、Leonard Spectrum，仿真軟件ModelSim。
2）XILINX—FPGA的發(fā) 明 者。產(chǎn)品種類較全，主要有：XC9500/4000、Coolrunner(XPLA3)、Spartan、Vertex等系列，其*大的 Vertex—II Pro器件已達到800萬門。開發(fā)軟件為Foundation和ISE。通常來說，在歐洲用Xilinx的人多，在亞太地區(qū)用ALTERA的人多，在美國則是平分秋色。全球PLD/FPGA產(chǎn)品60%以上是由Altera和Xilinx提供的?？梢灾vAltera和Xilinx共同決定了PLD 技術(shù)的發(fā)展方向。
3）Lattice—Vantis Lattice是ISP（In—System Programmability）技術(shù)的發(fā) 明 者，ISP技術(shù)極大地促進了PLD產(chǎn)品的發(fā)展，與ALTERA和XILINX相比，其開發(fā)工具比Altera 和Xilinx略遜一籌。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(shù)的大規(guī)模FPGA)，1999年推出可編程模擬器件，1999年收購Vantis(原AMD子公司)，成為第三大可編程邏輯器件供應(yīng)商。2001年12月收購Agere公司(原 Lucent微電子部)的FPGA部門。主要產(chǎn)品有ispLSI2000/5000/8000，MACH4/5。
4）ACTEL—反熔絲(一次性燒寫)PLD的領(lǐng) 導(dǎo) 者，由于反熔絲PLD抗輻射、耐高低溫、功耗低、速度快，所以在**和宇航級上有較大優(yōu)勢。ALTERA和XILINX則一般不涉足**和宇航級市場。
5）Quicklogic—專業(yè)PLD/FPGA公司，以一次性反熔絲工藝為主，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(lǐng)域的專用IP核，但PLD/FPGA不是Lucent的主要業(yè)務(wù)，在中國地區(qū)使用的人很少。
7）ATMEL—已被Microchip收購，中小規(guī)模PLD做得不錯。ATMEL早年也做了一些與Altera和Xilinx兼容的片子，但在品質(zhì)上與原廠家還是有一些差距，在高可靠性產(chǎn)品中使用較少，多用在低端產(chǎn)品上。
8）Clear Logic—生產(chǎn)與一些杰出PLD/FPGA大公司兼容的芯片，這種芯片可將用戶的設(shè)計一次性固化，不可編程，批量生產(chǎn)時的成本較低。
9）WSI—生產(chǎn)PSD(單片機可編程外圍芯片)產(chǎn)品。這是一種特殊的PLD，如*新的PSD8xx、PSD9xx集成了PLD、EPROM、Flash，并支持ISP(在線編程)，集成度高，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，簡稱VHDL)，是IEEE的一項標(biāo)準(zhǔn)設(shè)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，簡稱VHSIC)計劃，是ASIC設(shè)計和PLD設(shè)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，在ASIC設(shè)計方面與VHDL語言平分秋色。
3）其它EDA軟件如專門用于微波電路設(shè)計和電力載波工具、PCB制作和工藝流程控制等領(lǐng)域的工具，在此就不作介紹了。
在文章結(jié)束即將結(jié)束前，再介紹一下Saber軟件！
Saber 是混合信號、混合技術(shù)設(shè)計與驗證工具，在電力電子、數(shù)?；旌戏抡?、汽車電子及機電一體化領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。Saber軟件在技術(shù)、理論及新產(chǎn)品開發(fā)方面保 持明顯優(yōu)勢，其大量的器件模型、先進的仿真技術(shù)和精 確的建模工具為客戶提供了**的系統(tǒng)解決方案，在并在技術(shù)方面不斷地完善**。
Saber 的建模工具運用廣泛，有可用于電源、機電、磁、熱、負載等各種建模工具。Saber也有獨特的設(shè)計與驗證方法：“自頂向下”(Top- Down Design)設(shè)計與“自下而上”(Bottom-Up)仿真驗證方法。在作了建模方法演示、混合技術(shù)設(shè)計方法演示、線纜設(shè)計(從電氣設(shè)計到線纜生產(chǎn))流 程演示后，Johnson演示了單故障模式仿真調(diào)試;關(guān)鍵參數(shù)與非關(guān)鍵參數(shù)的多故障模式仿真調(diào)試，顯示了Saber仿真器Testify的強大功能。
Saber的典型案例是航空器領(lǐng)域的系統(tǒng)設(shè)計，其整個設(shè)計過程包含了機械技術(shù)、電子技術(shù)、液壓技術(shù)、燃油系統(tǒng)、娛樂系統(tǒng)、雷達無線技術(shù)等復(fù)雜的混合技術(shù)設(shè)計與仿真。從航空器、輪船、汽車到消費電子、電源設(shè)計都可以通過Saber來完成。
PLD(Programmable Logic Device)是一種由用戶根據(jù)需要而自行構(gòu)造邏輯功能的數(shù)字集成電路。目前主要有兩大類型：CPLD(Complex PLD)和FPGA(Field Programmable Gate Array)。它們的基本設(shè)計方法是借助于EDA軟件，用原理圖、狀態(tài)機、布爾表達式、硬件描述語言等方法，生成相應(yīng)的目標(biāo)文件，*后用編程器或下載電 纜，由目標(biāo)器件實現(xiàn)。生產(chǎn)PLD的廠家很多，但*有代表性的PLD廠家為ALTERA、Xilinx和Lattice公司。
PLD的開發(fā)工具一般由器件生產(chǎn)廠家提供，但隨著器件規(guī)模的不斷增加，軟件的復(fù)雜性也隨之提高，目前由專門的軟件公司與器件生產(chǎn)廠家合作，推出功能強大的設(shè)計軟件。
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，只要有數(shù)字電路基礎(chǔ)，會使用計算機，就可以進行PLD的開發(fā)。PLD的在線編程能力和強大的開發(fā)軟件，使工程師可以在幾天，甚至幾分鐘內(nèi)就可完成以往幾周才能完成的工作，并可將數(shù)百萬門的復(fù)雜設(shè)計集成在一顆芯片內(nèi)。PLD技術(shù)在發(fā)達國家已成為電子工程師必備的技術(shù)。
PLD生產(chǎn)及開發(fā)工具：
1）ALTERA—20世紀90年代以后發(fā)展很快，后被英特爾收購。主要產(chǎn)品有：MAX3000/7000、FELX6K/10K、APEX20K、ACEX1K、Stratix等。其開發(fā)工具—MAX+PLUS II是較成功的PLD開發(fā)平臺，*新又推出了Quartus II開發(fā)軟件。Altera公司提供較多形式的設(shè)計輸入手段，綁定第三方VHDL綜合工具，如：綜合軟件FPGA Express、Leonard Spectrum，仿真軟件ModelSim。
2）XILINX—FPGA的發(fā) 明 者。產(chǎn)品種類較全，主要有：XC9500/4000、Coolrunner(XPLA3)、Spartan、Vertex等系列，其*大的 Vertex—II Pro器件已達到800萬門。開發(fā)軟件為Foundation和ISE。通常來說，在歐洲用Xilinx的人多，在亞太地區(qū)用ALTERA的人多，在美國則是平分秋色。全球PLD/FPGA產(chǎn)品60%以上是由Altera和Xilinx提供的?？梢灾vAltera和Xilinx共同決定了PLD 技術(shù)的發(fā)展方向。
3）Lattice—Vantis Lattice是ISP（In—System Programmability）技術(shù)的發(fā) 明 者，ISP技術(shù)極大地促進了PLD產(chǎn)品的發(fā)展，與ALTERA和XILINX相比，其開發(fā)工具比Altera 和Xilinx略遜一籌。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(shù)的大規(guī)模FPGA)，1999年推出可編程模擬器件，1999年收購Vantis(原AMD子公司)，成為第三大可編程邏輯器件供應(yīng)商。2001年12月收購Agere公司(原 Lucent微電子部)的FPGA部門。主要產(chǎn)品有ispLSI2000/5000/8000，MACH4/5。
4）ACTEL—反熔絲(一次性燒寫)PLD的領(lǐng) 導(dǎo) 者，由于反熔絲PLD抗輻射、耐高低溫、功耗低、速度快，所以在**和宇航級上有較大優(yōu)勢。ALTERA和XILINX則一般不涉足**和宇航級市場。
5）Quicklogic—專業(yè)PLD/FPGA公司，以一次性反熔絲工藝為主，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(lǐng)域的專用IP核，但PLD/FPGA不是Lucent的主要業(yè)務(wù)，在中國地區(qū)使用的人很少。
7）ATMEL—已被Microchip收購，中小規(guī)模PLD做得不錯。ATMEL早年也做了一些與Altera和Xilinx兼容的片子，但在品質(zhì)上與原廠家還是有一些差距，在高可靠性產(chǎn)品中使用較少，多用在低端產(chǎn)品上。
8）Clear Logic—生產(chǎn)與一些杰出PLD/FPGA大公司兼容的芯片，這種芯片可將用戶的設(shè)計一次性固化，不可編程，批量生產(chǎn)時的成本較低。
9）WSI—生產(chǎn)PSD(單片機可編程外圍芯片)產(chǎn)品。這是一種特殊的PLD，如*新的PSD8xx、PSD9xx集成了PLD、EPROM、Flash，并支持ISP(在線編程)，集成度高，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，簡稱VHDL)，是IEEE的一項標(biāo)準(zhǔn)設(shè)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，簡稱VHSIC)計劃，是ASIC設(shè)計和PLD設(shè)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，在ASIC設(shè)計方面與VHDL語言平分秋色。
3）其它EDA軟件如專門用于微波電路設(shè)計和電力載波工具、PCB制作和工藝流程控制等領(lǐng)域的工具，在此就不作介紹了。
在文章結(jié)束即將結(jié)束前，再介紹一下Saber軟件！
Saber 是混合信號、混合技術(shù)設(shè)計與驗證工具，在電力電子、數(shù)?；旌戏抡?、汽車電子及機電一體化領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。Saber軟件在技術(shù)、理論及新產(chǎn)品開發(fā)方面保 持明顯優(yōu)勢，其大量的器件模型、先進的仿真技術(shù)和精 確的建模工具為客戶提供了**的系統(tǒng)解決方案，在并在技術(shù)方面不斷地完善**。
Saber 的建模工具運用廣泛，有可用于電源、機電、磁、熱、負載等各種建模工具。Saber也有獨特的設(shè)計與驗證方法：“自頂向下”(Top- Down Design)設(shè)計與“自下而上”(Bottom-Up)仿真驗證方法。在作了建模方法演示、混合技術(shù)設(shè)計方法演示、線纜設(shè)計(從電氣設(shè)計到線纜生產(chǎn))流 程演示后，Johnson演示了單故障模式仿真調(diào)試;關(guān)鍵參數(shù)與非關(guān)鍵參數(shù)的多故障模式仿真調(diào)試，顯示了Saber仿真器Testify的強大功能。
Saber的典型案例是航空器領(lǐng)域的系統(tǒng)設(shè)計，其整個設(shè)計過程包含了機械技術(shù)、電子技術(shù)、液壓技術(shù)、燃油系統(tǒng)、娛樂系統(tǒng)、雷達無線技術(shù)等復(fù)雜的混合技術(shù)設(shè)計與仿真。從航空器、輪船、汽車到消費電子、電源設(shè)計都可以通過Saber來完成。
