数字电路的设计方法及工具

数字电路的设计是从给定的逻辑功能要求出发，确定输入、输出变量，选择适当的逻辑器件，设计出符合要求的逻辑电路。设计过程一般有方案的提出、验证和修改三个阶段。设计方式分为传统的设计方式和基于EDA软件的设计方式。传统的硬件电路设计全过程都是人工完成，硬件电路的验证和调试是在电路构成后进行的，电路存在的问题只能在验证后发现。如果存在的问题较大，有可能重新设计电路，因而设计周期长，资源浪费大，不能满足大规模集成电路设计的要求。基于EDA软件的设计方式是借助于计算机来快速准确地完成电路的设计。设计者提出方案后，利用计算机进行逻辑分析、性能分析、时序测试，如果发现错误或者方案不理想，可以重复上述过程直至得到满意的电路，然后进行硬件电路的实现。这种方法提高了设计质量，缩短了设计周期，节省了设计费用，提高了产品的竞争力。因此EDA软件已成为设计人员不可缺少的有力工具。

EDA软件的种类较多，多数软件包含以下主要工具:

原理图输入 设计者可以如同在纸上画电路一样，将逻辑电路图输入到计算机，软件自动检查电路的接线、电源及地线的连接、信号的连接等。

HDL文本输入 硬件描述语言是用文本的形式描述硬件电路的功能、信号连接关系以及时序关系。它虽然没有图形输入那么直观，但功能更强，可以进行大规模、多个芯片的数字系统的设计。常用的HDL有ABEL、VHDL和Verilog HDL等。

测试平台 当逻辑电路的设计输入到计算机后，需要测试其逻辑功能或时序关系的正确性。测试平台用于编写或绘制激励信号。

仿真和综合工具 仿真工具包括对电路的功能仿真和时序仿真。功能仿真用于验证电路的功能和逻辑关系是否正确。时序仿真考虑门及连线的延时，验证系统内部工作过程及输入输出的时序关系是否满足设计要求。

综合工具HDL描述的电路的逻辑关系，转换为门和触发器等元件及其相互连接的电路形式。