EDA技术在通信电子线路中的运用方式研究

何子月

摘  要：EDA技术由CAD、CAE技术发展衍生而来。根据EDA技术发展历史及技术变革掌握其特点，将更好地明确EDA技术与通信电子线路技术应用内部的关联。本文从通信电子线路设计及芯片设计视角分析其优势，以此探究其在通信电子线路中的运用方式，为未来EDA技术在通信电子线路设计领域更好地发挥核心技术优势提供参考。

关键词：EDA技术;通信电子线路;运用方式

中图分类号：TN913 文献标识码：A 文章编号：2095-9052（2021）12-00-03

随着EDA技术发展普及，它为通信电子线路与芯片设计发展提供了技术保障。充分了解EDA技术发展历史，有助于明确通信电子线路、芯片技术发展与EDA技术的应用关系，对更好地掌握EDA技术在通信电子线路中的应用方式具有间接帮助。

一、EDA技术发展史及其技术变革

EDA全称为“Electronic design automation”，是电子设计自动化简称。EDA技术集成信息技术发展、物理学等各个学科尖端理论思想，通过对芯片结构布局、芯片布线及规则设计等内容优化，实现大规模或超大规模集成电路设计。EDA技术的发展历史，最早可以追溯至1957年美国Fairchild Semiconductor公司成立的早期阶段。该阶段，诺贝尔物理学奖获得者、英国裔的美国物理学家Shockley、William Bradford带领Fairchild Semiconductor技术团队针对双扩散基型晶体管进行开发。1958年初，该项产品开发初获成功，并获得美国IBM公司首笔订单。彼时，Robert Noyce在双扩散基型晶体管技术研发中发现，若采用多晶体管集成策略进行电路优化，则能更好地提高电路系统运行性能。但受限于公司经济条件及公司直接领导Shockley，该想法最终付诸东流。然而，Texas Instruments于1958首次在Fairchild Semiconductor团队中展示集成电路PCB设计方案，吸引了Gordon Moore及Robert Noyce等人的注意，该设计方案与1958年初Robert Noyce想法基本一致。随着1959年Texas Instruments公司完成对PCB集成电路设计方案的专利注册，针对PCB集成电路设计专利权争夺战在两家公司分別打响。最终经过近10年的争执，Fairchild Semiconductor公司由于未能拿出设计实体逐渐在技术上失去优势。但受PCB技术应用启发，Gordon Moore与Robert Noyce等人于1968年成立英特尔公司，专攻以PCB集成电路为载体的计算机微处理器研究。

随着20世纪80年代英特尔公司计算机微处理器研究的大获成功，使早期阶段CAD电子芯片设计技术应用得到广泛普及。至此，芯片设计领域发展逐渐向CAD设计拓展。PCB集成电路设计方案不仅能解决手工前端设计导致电路设计错误率高的难题，同时也一定程度提高了芯片数据计算能力及内部信息交互能力，强化电子芯片使用性能，使集成电路设计发展能基于CAD技术优势，满足多元化电子芯片应用需求。为更好地进行技术优化，英特尔及Motorola等公司率先进行技术改革，直至20世纪80年代中期，基于CAE芯片设计模式广泛应用于电子芯片及通信电子线路设计。随着计算机设备的不断普及与互联网发展体系进一步完善，电子芯片设计发展逐渐向轻量化与高性能迈进。此时，微电子技术成为20世纪90年代末期新的时代风潮。EDA技术发展便在计算机语言应用与计算机应用设计双向融合时代背景下应运而生。1980年美国计算机科学家Lynn Conway发表的《超大规模集成电路系统导论》影响美国公司对新时期电路设计的研究，使EDA设计概念初期得到普及。但此时EDA技术理论仍然未能跳出CAE设计逻辑。1986年Verilog描述语言的诞生，为EDA技术应用进行定义，确定EDA技术发展的电子设计自动化方案。1987年，美国为进一步推动信息化背景下的国防建设，在原有的技术基础上，设计硬件描述语言“VHDL”。在美国国防部的充分推进下，EDA技术发展逐步从单一电路设计向仿生系统开发及逻辑综合运算等领域拓展。最终，在高性能计算机设备加持下，EDA软件开发及硬件编译语言的运用，成为决定EDA技术发展特性的重要因素，从而使EDA技术成为集描述语言、验证语言与系统级仿真技术于一体的超大规模集成电路设计唯一方式。

二、EDA技术应用优势

EDA技术具有较高的综合性，在技术应用过程中，可以依据内部多元化技术机制对各类设计方案进行系统化解析，同时此类技术模式可以真正根植到电子通信中，极大增强系统终端与执行终端之间的对接精度。从EDA技术的应用形式而言，其所起到的应用优势如下。一是在技术方面，突破传统通信工程的限制因素，增加通信线路内部数据信息的传输质量及精度，规避数据不对称或延时的问题。二是在电子信息方面，EDA易电技术具备的系统性功能，可以对整个通信系统的运行模式进行自适应优化处理，不仅可以将通信技术以及自动化技术赋能于整个通信传输结构之中，还可以对各类内容进行详细化解析，结合内部智能优化功能，对整个通信系统以及数据传输结构进行自完善处理，真正实现以技术为驱动的行业转型。三是EDA技术还可在电路系统软件设计中进行应用，不局限于环节性的操作限制，将整个系统运作作为一个主体，在系统复杂性、综合性的运行模式下，将技术根植于各个环节之中，即便是在复杂原理结构设计时，也可以依据EDA仿真系统对整个设计模式及设计后的运营机制进行仿真模拟分析，提高整个机构的操控精准性。四是EDA技术在语言描述过程中，可以针对各类复杂的数据系统进行自动化设计，可以依据数据信息传输出一类信息指标，针对整个通信工程类的数据运行模式，将指标与对应参数相整合，提高资源利用效率和规避数据传输风险问题。从未来发展趋势来讲，EDA技术的应用可以全面推动电子通信行业的发展，且伴随其不断优化与完善，在行业发展中起到的优势也将逐步凸显出来，其具备的语言数字表述能力、设计能力、自适应能力等，将伴随着系统的多样化处理，为通信工程项目的发展提供技术支撑。

三、EDA技术在通信电子线路中的应用方式

（一）射频电子线路设计应用

射频电子线路设计由结构制图及逻辑测试两个部分组成。前期阶段结构制图，可以选用Protel软件进行制图分析，并基于VHDL描述语言的应用，对其进行编译结果分析与仿真测试。其中，可编程编译设计软件与系统设计软件的应用，主要负责对电子线路内容系统进行配置及协调，确保各个系统器件能协同运行。一旦完成对线路的逻辑映射，则可对其进行适配编译，使其适用于电路系统设备。由于设计阶段与设备使用阶段存在环境差异，因此射频电子线路设计不仅要通过仿真测试模拟真实使用情况，同时也要针对设备使用中可能产生的问题进行分析。例如，在计算机DIMM内存与SIMM内存设计方面，早期阶段通信电子线路设计，仅考虑电子交互稳定性及电压稳定性，未考虑设备内部电压及静电流对设备的影响。后续阶段部分计算机SIMM与DIMM内存使用，通常需要加装屏蔽罩对这一问题进行解决。射频电子线路仿真系统，则是基于此类环境应用测试，对系统逻辑纠错。因此，射频电子线路设计对EDA技术的应用，一定程度提高了射频电子线路设计精度，为行业发展提供有效助力。

（二）分频器设备设计应用

电子设备设计的使用，大部分采用模块化设计替代集中化设计方案。模块化设计的主要优势在于[1]，能更好地整合電子设计产业资源，并提高电子设备实际使用寿命，使电子设备内部单一模块的损坏，不会对设备整体寿命产生直接影响。分频器设备的使用，主要在音响与部分电子设备中有所运用。电子设备模块化设计方案虽然具有诸多优势，但不同企业设计参数并不一致。分频器需要将各类设备模块运行频率控制在相对合理的范围内，有效协调电子设备内部资源应用，保证电子设备正常使用。早期阶段，分频器设备设计主要采用半整数与整数分频两种方案。由于设计方案不同，与之对应使用的设备也有所不同，使电子设备内部器件通用性大打折扣。分频器设备设计对EDA技术的应用，进一步解决了分频器适配能力不足的问题，使分频器各类设计方案能适用于多种不同使用环境。基于EDA技术分频器设计，采用整数分频设计逻辑，通过设置内部时钟对分频器周期数值进行固定，而后结合各个器件实际频率按照统一时钟周期进行同步，以计数器数据为基本参考，对数据频率进行修正，使分频器的分频处理方式及逻辑得以简化。在实际设计方面，需要先对分频器参数进行采集，在确定参数之后，利用VHDL描述语言生成设备运行程序[2]。若分频器能正常运行，则代表前期阶段设计不存在错误问题。此时，可以针对分频器设计进行仿真模拟测试，按照使用要求设置时钟时间参数。如果分频器能按照四分频电路设计要求通过测试，则完成整体EDA设计流程。

在具体设计期间可以由下列几道工序所组成，且各类工序之间的逻辑性排列、增强数据传输质量、令分频器设备各项功能的实现具备有序性特征。一是EDA技术在应用时，依据系统内所标定的程序加装一个允许机制，此时在标记以后信息进入程序，则自动启动OEP操作，此过程中EDA技术可以按照设计类型以及文件传输模式，自动选取相对应的数据留存路径。或者是在系统中创设一个新的文件夹，供后续数据产生与存储，通过文件夹的下载实现数据的高效率整合，规避后期因为数据存储冗余问题而造成的资源浪费现象。二是依据目标芯片的型号，自动选取相对应的数据类型，在整个系统内部的参数库中进行逐一选定，此时则应依据芯片类型来对EDA工具进行自动选取，在技术实现过程中可以正确做到技术操作模式与芯片运行功能的精准对接[3]。三是在对辅助类软件进行语言描述时，EDA系统内部的图标及数据标记生成相应程序，在程序输入之后，可以选定生程选项，自主生成文件夹，依据文件内容对文件名称进行设定，此时在工具栏则可以通过图标形式确定此类文件内容。如果系统提示操作错误的话，则表明此类设计内容存在问题，工作人员应针对各项程序的编写进行重新检查;如果系统自动生成图标，则表明此类分频器设计合理。四是在文件生成以后，系统需要针对文件内的各类程序完成波形图的仿真模拟处理，文件中的波形参数在选定过程中，工作人员应手动点击空白区域，将此类文档移入仿真端口内，对后续操作模式进行选定处理。五是在完成上述仿真工序之后，需要对仿真时间以及仿真空间进行选定，合理分配高电平与低电平的范围，确保模拟工序在运行期间不会产生数据错误对接的现象。

（三）电子通信线路设计教学应用

EDA技术是未来通信电子线路设计发展的必然趋势，也是芯片设计发展研究中不可或缺的重要内容。因此，EDA技术流程虽然较为复杂，但由于具有完善的技术应用体系，使其能针对各项环节进行集成化内容展示。将EDA技术应用于电子通信设计教育领域，能更好地为专业人才培养提供支持。目前，国内部分高校已将EDA技术应用于电子通信线路设计人才培养，通过对EDA技术应用流程及技术特点详细解析，能进一步开展多元化电子通信线路设计实践，打破早期阶段技术人才培养存在的教育实践技术垄断问题，切实发挥EDA技术透明化、集成化优势，为人才教育积累提供有力保障。除此之外，EDA技术中各类软件在高校教育方面普及，可以进一步提高专业人才对软件系统的操作能力，使通信电子线路专业人才培养可以充分实现教育与岗位实践有效对接，为后续阶段人才教育培养工作稳步推进奠定良好根基。

大部分院校采取合作办学模式，依据企业资源以及高校教学体系设定处仿真型EDA实验室，对电子通信线路及其技术进行深入探讨。此类实验室的建设与应用，不仅可以为学生提供一个实践管理场所，还可以为教育科研活动提供平台，使全体师生在操作期间可以依据各类参数进行模拟分析。EDA仿真实验室起到的验证性实验功能，可激发学生的创新能力，使其在学习期间也可以真实了解各类属性信息以及技术工艺所起到的实际价值。例如，在对输入与输出信号的波形频谱进行分析时，主要是通过仿真软件对通信电子线路的运行模式进行分析与检测，整个数据处理模式可以精准阐释电子线路运行的各个特征，结合通信设备以及各类信息传输结构，将繁杂的理论知识点进行可视化、立体化的描述，降低计算能力，减少资源消耗，并可针对各类抽象化知识予以解析，增强学生的实践能力，满足应用型人才的教育诉求[4]。

（四）电子通信线路仿真系统分析

EDA技术在电子通信线路仿真验证领域亦有广泛应用。受益于EDA技术仿真技术应用特点，运用Multisim2001软件，能对电子通信线路进行一系列仿真测试。不同于传统意义上对电子通信线路的仿真功能模拟，EDA技术将模拟系统嵌入Multisim2001软件内部，使其能更好地满足多元化电子通信线路仿真检测需求。例如，早期阶段双边带制电路仿真测试相对困难，受电力结构的影响，无法充分掌握电力通信系统内部波形。EDA技术对Multisim2001软件的开发则能有效解决这一问题，实现对双边带制電路波形的进一步监控。通过EDA技术能直接对双边带制电路负载能力进行了解，对于更好地优化电子通信线路结构具有一定帮助。另外，Multisim2001软件由于操作相对简单，能简化传统电子通信线路仿真测试流程，可极大提高电子通信线路仿真测试效率，解决电子通信线路生产制作环节检测效率不高问题。因此，EDA技术在电子通信线路仿真系统测试方面，具有高效化、高准确性及高稳定性等多种特点，弥补传统仿真技术不足，为电子通信线路优化及线路设计提供高水平仿真检测支持。此外，仿真系统的建设是将整个操作模式独立于计算机系统之外，在工作人员进行实验或者教学时，整个系统的运作模式如果受到损坏也不会对计算机服务器产生任何影响，因为整体操作工具是由软件所设定的模拟空间进行仿真化处理的，其与物理服务器所产生的独立属性，能极大提高整个操作空间权限，实验人员可以大胆地发挥自己的想象力与创造力，将各类理论知识予以认证。这样才可以在不断的操作与实践过程中，激发实验人员或学生的探索欲望，为后期技术的优化与完善提供理论支撑。

四、结语

综上所述，EDA技术发展经历多个历史时期。随着现代信息技术发展及芯片制造技术发展不断进步，EDA技术在通信电子线路中设计应用将愈发广泛，对于推动通信电子线路设计创新及芯片设计探索具有重要意义。期待在未来的发展过程中，科研人员深度挖掘出EDA实验室技术体系的应用价值，将电子信息工程、自动化智能化控制工程等作为技术研发重心，保证每类技术的应用与实现可以真正凸显出科学创新的重要性。

参考文献：

[1]司伟.院校学报信息管理系统[D].电子科技大学硕士论文，2011.

[2]苗澎，等.EDA在通信电子线路实验中的教学实践[J].电气电子教学学报，2018，40（6）：71-74.

[3]崔健，黄思淇，贾港澳.通信电子线路中EDA技术的实践运用浅析[J].电子元器件与信息技术，2020，4（8）：40-41.

[4]徐徐.电子线路设计中EDA技术的应用分析[J].科学技术创新，2019（16）：191-192.

（责任编辑：董维）