電子設計自動化(EDA)實訓平臺，EDA實驗開發平臺
2024-05-16 06:38電子設計自動化（EDA）實訓是電子工程專業中的一項重要實踐活動，旨在幫助學生掌握EDA技術的基本知識和應用技能。
EDA技術概述：
EDA即Electronic Design Automation，是一種利用計算機技術來輔助電子系統設計的工具和方法。它涵蓋了電路設計、仿真、物理布局、物理驗證、時序分析與優化等多個環節。
傳統的電子設計過程需要大量手工操作，但隨著電子系統復雜性的增加，現代電子設計已經無法滿足快速、高效、準確開發產品的需求。因此，EDA技術成為了現代電子設計的關鍵技術。
實訓內容：
課程目標和基本要求：通過實訓，學生應掌握電子線路計算機輔助分析與設計的基本知識和基本方法，培養綜合應用能力和實踐能力，為今后從事本專業有關工程技術工作打下基礎。
基本操作：包括創建電路、選取合適儀器、放置文本等方法。學生需要熟練掌握各種虛擬儀器的使用方法，并能夠對電路進行仿真和分析。
電路設計：根據設計規劃，進行電路的原理設計，選擇合適的電路拓撲結構，設計電路的功能和性能。
電路仿真：通過電路仿真工具，對設計的電路進行模擬和驗證，評估電路的性能、穩定性和準確性。
物理布局和驗證：將電路設計轉化為物理布局，包括將電路元件放置在芯片上并進行布線。然后進行物理驗證，如DRC（Design Rule Check）和LVS（Layout vs. Schematic）等，確保電路布局符合規則，并與原理圖設計一致。
時序分析與優化：對設計進行時序分析，評估時序約束的滿足程度，并進行優化，以確保電路的時序性能。
EDA軟件工具：
實訓過程中，學生將接觸到多種EDA軟件工具，如Cadence Allegro、OrCAD、Mentor Graphics PADS、NI Multisim、Xilinx Vivado、Ansys Electronics Desktop、SolidWorks PCB和KiCad等。這些軟件的選擇取決于項目需求、設計者的經驗水平和項目預算。
應用領域：
EDA技術在多個領域有著廣泛的應用，包括通訊、醫學生物工程等。在通訊領域，EDA技術主要用于電路仿真、FPGA開發等方面；在醫學生物工程領域，EDA技術可以提升系統或芯片設計的工作效率和質量。
實訓效果評估：
通過實訓項目的完成情況、實驗報告的質量以及學生對EDA技術掌握程度的考核來評估實訓效果。同時，也可以邀請企業導師或行業專家對實訓成果進行評價和指導。
EDA（電子設計自動化，Electronic Design Automation）實驗開發平臺是一種用于電子系統設計、仿真、原型制作和測試的綜合性工具。這類平臺通常包括硬件描述語言（如Verilog或VHDL）、仿真工具、邏輯綜合軟件、硬件調試接口等多種功能模塊，為電子工程師和研究人員提供了一個高效、便捷的設計環境。
EDA實驗開發平臺有以下特性：
多語言支持： 支持多種硬件描述語言，如Verilog、VHDL、SystemVerilog等，允許用戶根據項目需求選擇合適的語言進行設計。
仿真與驗證： 提供強大的仿真工具，可以在設計階段發現并解決潛在的問題，提高設計成功率。
邏輯綜合與布局布線： 將高級語言描述的設計轉換為邏輯門級網表，并完成物理布局和布線工作。
可編程邏輯器件支持： 支持各種可編程邏輯器件，如FPGA（現場可編程門陣列）和CPLD（復雜可編程邏輯器件），便于用戶進行硬件原型制作。
嵌入式系統開發： 支持單片機和DSP（數字信號處理器）的開發，包括程序編寫、調試和優化。
原型驗證與調試： 提供硬件調試接口，如JTAG或USB接口，支持在線調試和故障排除。
IP核庫： 提供豐富的IP核資源，便于用戶快速集成和設計復雜的系統。
兼容性與互操作性： 兼容多種操作系統和第三方工具，便于用戶在不同的環境下工作。
教育與培訓資源： 提供教學視頻、文檔教程、實驗案例等資源，幫助初學者快速上手。
DB-996 電子設計自動化（EDA）實訓平臺
一、產品概述：
DB-996 電子設計自動化（EDA）實訓平臺是一款基于Altera公司的CycloneIII/IV/V 系列 FPGA的高端實驗開發平臺。獨有的GUI人機操作界面、采用系統底板+核心板+擴展板的靈活設計，并配備有多種擴展模塊供用戶自行選擇配置。
電子設計自動化（EDA）實訓平臺采用系統底板+核心板+擴展板的設計方法，通過選擇不同的核心板和擴展板構成不同功能的開發平臺。能最大限度的滿足用戶的性能需求。模塊化的設計能使用戶對系統設計有清晰的認識。
二、主要技術指標：
1、輸入電壓：單相三線～220V±10% 50Hz
2、裝置容量：＜1kVA
3、工作環境：溫度-10℃～+40℃相對濕度<85％(25℃)
4、裝置容量：<500VA
5、外形尺寸：單個實訓臺尺寸為1.6m×0.7m×1.15m。
三、產品結構：
裝置由儀器架、電源控制箱、實驗桌、EDA實驗系統、移動矮柜、學生凳等組成。實驗裝置支架與實驗桌可組合、可拆裝。支架與桌腳一體，鋁合金結構。
（一）儀器架：儀器架置于實訓臺頂部，由截面尺寸：70mm×70mm，高性能表面氧化的鋁型材、雙面噴塑鋼板及一次成型鋁壓鑄框架連接構件構成（非焊接工藝），外形美觀，結構牢固耐用。儀器架底部裝有隱藏式扁平形照明LED燈，光源集中柔和明亮，外形美觀。
（二）電源控制箱：電源控制箱鋁型材結構，內嵌多組交流220V儀器儀表工作電源插座，并設有獨立漏電保護開關，電源控制箱置于儀器架下部，儀器儀表電用安全方便。并裝有LED燈控制開關。
（三）實訓桌結構：
實訓桌規格為1400（長）*700（寬）*1150（高），設有一個鍵盤托一個抽屜，桌子下部靠后右邊有一個電腦主機箱托。實驗桌主體結構全部采用高性能表面氧化的鋁型材及一次成型鋁壓鑄框架連接構件，連接構件采用壓鑄成型工藝（非焊接工藝），經機加工、拋丸、噴砂，表面靜電噴涂工藝，安裝方便、快捷，用戶可自行DIY組裝。桌體立柱采用工業鋁型材成型工藝，表面氧化處理，截面尺寸：70mm×70mm，四面帶槽，槽寬約8mm，端部裝有注塑成型配套塑料堵頭。桌面采用25mmE1級三聚氰胺飾面板，桌面板下設支撐框架，承受力不少于300kg。配備儲存柜，存放元件及工具，儲存柜底部4只高強度萬向可制動PU腳輪，方便移動。實訓裝置整體簡約不簡單，高端大氣，符合現代化產品審美和發展趨勢。
實驗桌后面二支截面尺寸70mm×70mm桌腳向上延伸，與一次成型鋁壓鑄框架連接構件構成（非焊接工藝）牢固的支架，與儀器架、電源控制箱組成一個完整的實訓屏。
（四）儲存柜1個：配備儲存柜，存放實訓模塊及工具，儲存柜底部4只高強度萬向可制動PU腳輪，方便移動。
（五）靠背椅2張：靠背椅采用結實厚鋼管支架，結實耐用，結構符合人體工程學，久坐不累，亞麻布面質感好。
（六）實驗器材：EDA實驗系統1套，可兩人共同完成實驗項目，技術指標：
EDA/SOPC系統綜合開發平臺是一款基于Altera公司最新的CycloneIII/IV/V 系列 FPGA的高端實驗開發平臺。獨有的GUI人機操作界面、采用系統底板+核心板+擴展板的靈活設計，并配備有多種擴展模塊供用戶自行選擇配置。
開發平臺采用系統底板+核心板+擴展板的設計方法，通過選擇不同的核心板和擴展板構成不同功能的開發平臺。能最大限度的滿足用戶的性能需求。模塊化的設計能使用戶對系統設計有清晰的認識。
開發平臺硬件資源
Ø FPGA-4C10 FPGA核心板
核心板采用6層高精度PCB設計，系統運行更加穩定、可靠。
主芯片采用Altera公司的CycloneIV系列級FPGA EP4CE10F17C8N，門電路高達100萬門。
FPGA配置芯片采用EPCS16，容量高達16M BIT，擦寫次數高達上萬次。
提供JTAG編程模式。
核心板與系統板連接后，板載USB-Blaster電纜；只需要一根USB線就可以對核心板進行程序下載。
一路50M高速、穩定的時鐘源。
一路系統復位電路。
系統電源管理模塊能夠提供+5V、+3.3V、+2.5V、1.2V等多種不同電壓的電源輸出供系統使用。
一路16M*16BIT SDRAM。
系統提供四位帶LED燈的復位按鍵。
核心板提供與核心板其它資源不復用的130個以上的IO供用戶二次開發使用。
Ø EDA/SOPC系統板
標配854*480 24位 TFT彩色串行LCD顯示。用戶可更換不同規格的顯示屏。
與屏配套標配電容觸摸屏。
1個模擬信號發生器模塊，可提供頻率、幅度均可調的正弦波、三角波、方波等信號波形。
1個數字時鐘輸出模塊，可提供24M至1HZ的數字脈沖信號。
1個8位高速并行ADC接口模塊，速度高達40 Msps。
1個8位高速并行DAC接口模塊速度高達33 Msps。
1個串行A/D轉換接口。
1個串行D/A轉換接口。
1個VGA接口模塊。
1個UART串行通迅模塊。
1個USB轉串口設備接口。
1個Ethernet10M/100M高速接口模塊。
1個SD卡接口模塊
2個PS2接口模塊，可以接鍵盤或鼠標。
1個I2C接口的E2PROM，型號為AT24C08N。
1個音頻CODEC模塊（喇叭、蜂鳴器可選擇，音量可調節）。
1個RTC實時時鐘芯片，具有時鐘掉電保護、電池在線式充電功能。
12個撥動開關和12個按鍵開關輸入。
12個發光LED顯示。
1個八位七段碼管顯示模塊。
2位靜態數碼管顯示模塊。
16x16矩陣led點陣顯示模塊。
4X4矩陣鍵輸入模塊
1個電壓控制的直流電機和1個四相的步進電機模塊。
1個數字溫度傳感和1個霍爾傳感器模塊。
HH—EXT高速接口模塊。
多路電源輸出（均帶過流、過壓保護）。
四、實驗項目
EDA實驗與電子設計競賽實驗內容：
簡單的QUARTUSII實例設計
格雷碼編碼器的設計
含異步清零和使能的加法計數器
八位七段數碼管顯示電路的設計
數控分頻器的設計
圖形和語言混合輸入電路設計
步長可變的加減計數器的設計
四位并行乘法器的設計
設計四位全加器
可控脈沖發生器的設計
基本觸發器的設計
矩陣鍵盤顯示電路的設計
16*16點陣顯示實驗
直流電機的測速實驗
步進電機驅動控制
交通燈實驗
DDS信號發生器的設計
電子音樂設計實驗
PLL鎖相環IP設計實驗
PS2接口鍵盤顯示實驗
VGA彩條信號發生器的設計
七人表決器設計實驗
四人搶答器設計實驗
正負脈寬調制信號發生器設計
數字頻率計的設計
多功能數字鐘的設計
數字秒表的設計
出租車計費器的設計
數碼鎖的設計
PS2鼠標編碼設計
SPI串行AD/DA轉換器的設計
1602液晶顯示實驗
……
Qsys 32位處理器示例實驗
最簡單Qsys系統設計
PIO IP核-流水燈實驗
SDRAM IP核的系統設計
SPI Flash編程實驗
PIO輸入-開關信號的讀取實驗
PIO IP核-中斷
基于Timer IP核的定時器的設計
矩陣鍵盤與數碼管顯示實驗
UART串口通迅實驗
基于IIC的EEPROM讀寫實驗
SDRAM讀寫操作實驗
1602液晶顯示實驗
RTC實時時鐘實驗
串行AD/DA-SPI核
信號發生器-SPI核
1-WIRE數字溫度計的設計
點陣字符顯示實驗
讀SD卡實驗
EDA技術概述：
EDA即Electronic Design Automation，是一種利用計算機技術來輔助電子系統設計的工具和方法。它涵蓋了電路設計、仿真、物理布局、物理驗證、時序分析與優化等多個環節。
傳統的電子設計過程需要大量手工操作，但隨著電子系統復雜性的增加，現代電子設計已經無法滿足快速、高效、準確開發產品的需求。因此，EDA技術成為了現代電子設計的關鍵技術。
實訓內容：
課程目標和基本要求：通過實訓，學生應掌握電子線路計算機輔助分析與設計的基本知識和基本方法，培養綜合應用能力和實踐能力，為今后從事本專業有關工程技術工作打下基礎。
基本操作：包括創建電路、選取合適儀器、放置文本等方法。學生需要熟練掌握各種虛擬儀器的使用方法，并能夠對電路進行仿真和分析。
電路設計：根據設計規劃，進行電路的原理設計，選擇合適的電路拓撲結構，設計電路的功能和性能。
電路仿真：通過電路仿真工具，對設計的電路進行模擬和驗證，評估電路的性能、穩定性和準確性。
物理布局和驗證：將電路設計轉化為物理布局，包括將電路元件放置在芯片上并進行布線。然后進行物理驗證，如DRC（Design Rule Check）和LVS（Layout vs. Schematic）等，確保電路布局符合規則，并與原理圖設計一致。
時序分析與優化：對設計進行時序分析，評估時序約束的滿足程度，并進行優化，以確保電路的時序性能。
EDA軟件工具：
實訓過程中，學生將接觸到多種EDA軟件工具，如Cadence Allegro、OrCAD、Mentor Graphics PADS、NI Multisim、Xilinx Vivado、Ansys Electronics Desktop、SolidWorks PCB和KiCad等。這些軟件的選擇取決于項目需求、設計者的經驗水平和項目預算。
應用領域：
EDA技術在多個領域有著廣泛的應用，包括通訊、醫學生物工程等。在通訊領域，EDA技術主要用于電路仿真、FPGA開發等方面；在醫學生物工程領域，EDA技術可以提升系統或芯片設計的工作效率和質量。
實訓效果評估：
通過實訓項目的完成情況、實驗報告的質量以及學生對EDA技術掌握程度的考核來評估實訓效果。同時，也可以邀請企業導師或行業專家對實訓成果進行評價和指導。
EDA（電子設計自動化，Electronic Design Automation）實驗開發平臺是一種用于電子系統設計、仿真、原型制作和測試的綜合性工具。這類平臺通常包括硬件描述語言（如Verilog或VHDL）、仿真工具、邏輯綜合軟件、硬件調試接口等多種功能模塊，為電子工程師和研究人員提供了一個高效、便捷的設計環境。
EDA實驗開發平臺有以下特性：
多語言支持： 支持多種硬件描述語言，如Verilog、VHDL、SystemVerilog等，允許用戶根據項目需求選擇合適的語言進行設計。
仿真與驗證： 提供強大的仿真工具，可以在設計階段發現并解決潛在的問題，提高設計成功率。
邏輯綜合與布局布線： 將高級語言描述的設計轉換為邏輯門級網表，并完成物理布局和布線工作。
可編程邏輯器件支持： 支持各種可編程邏輯器件，如FPGA（現場可編程門陣列）和CPLD（復雜可編程邏輯器件），便于用戶進行硬件原型制作。
嵌入式系統開發： 支持單片機和DSP（數字信號處理器）的開發，包括程序編寫、調試和優化。
原型驗證與調試： 提供硬件調試接口，如JTAG或USB接口，支持在線調試和故障排除。
IP核庫： 提供豐富的IP核資源，便于用戶快速集成和設計復雜的系統。
兼容性與互操作性： 兼容多種操作系統和第三方工具，便于用戶在不同的環境下工作。
教育與培訓資源： 提供教學視頻、文檔教程、實驗案例等資源，幫助初學者快速上手。
DB-996 電子設計自動化（EDA）實訓平臺
一、產品概述：
DB-996 電子設計自動化（EDA）實訓平臺是一款基于Altera公司的CycloneIII/IV/V 系列 FPGA的高端實驗開發平臺。獨有的GUI人機操作界面、采用系統底板+核心板+擴展板的靈活設計，并配備有多種擴展模塊供用戶自行選擇配置。
電子設計自動化（EDA）實訓平臺采用系統底板+核心板+擴展板的設計方法，通過選擇不同的核心板和擴展板構成不同功能的開發平臺。能最大限度的滿足用戶的性能需求。模塊化的設計能使用戶對系統設計有清晰的認識。
1、輸入電壓：單相三線～220V±10% 50Hz
2、裝置容量：＜1kVA
3、工作環境：溫度-10℃～+40℃相對濕度<85％(25℃)
4、裝置容量：<500VA
5、外形尺寸：單個實訓臺尺寸為1.6m×0.7m×1.15m。
三、產品結構：
裝置由儀器架、電源控制箱、實驗桌、EDA實驗系統、移動矮柜、學生凳等組成。實驗裝置支架與實驗桌可組合、可拆裝。支架與桌腳一體，鋁合金結構。
（一）儀器架：儀器架置于實訓臺頂部，由截面尺寸：70mm×70mm，高性能表面氧化的鋁型材、雙面噴塑鋼板及一次成型鋁壓鑄框架連接構件構成（非焊接工藝），外形美觀，結構牢固耐用。儀器架底部裝有隱藏式扁平形照明LED燈，光源集中柔和明亮，外形美觀。
（二）電源控制箱：電源控制箱鋁型材結構，內嵌多組交流220V儀器儀表工作電源插座，并設有獨立漏電保護開關，電源控制箱置于儀器架下部，儀器儀表電用安全方便。并裝有LED燈控制開關。
（三）實訓桌結構：
實訓桌規格為1400（長）*700（寬）*1150（高），設有一個鍵盤托一個抽屜，桌子下部靠后右邊有一個電腦主機箱托。實驗桌主體結構全部采用高性能表面氧化的鋁型材及一次成型鋁壓鑄框架連接構件，連接構件采用壓鑄成型工藝（非焊接工藝），經機加工、拋丸、噴砂，表面靜電噴涂工藝，安裝方便、快捷，用戶可自行DIY組裝。桌體立柱采用工業鋁型材成型工藝，表面氧化處理，截面尺寸：70mm×70mm，四面帶槽，槽寬約8mm，端部裝有注塑成型配套塑料堵頭。桌面采用25mmE1級三聚氰胺飾面板，桌面板下設支撐框架，承受力不少于300kg。配備儲存柜，存放元件及工具，儲存柜底部4只高強度萬向可制動PU腳輪，方便移動。實訓裝置整體簡約不簡單，高端大氣，符合現代化產品審美和發展趨勢。
實驗桌后面二支截面尺寸70mm×70mm桌腳向上延伸，與一次成型鋁壓鑄框架連接構件構成（非焊接工藝）牢固的支架，與儀器架、電源控制箱組成一個完整的實訓屏。
（四）儲存柜1個：配備儲存柜，存放實訓模塊及工具，儲存柜底部4只高強度萬向可制動PU腳輪，方便移動。
（五）靠背椅2張：靠背椅采用結實厚鋼管支架，結實耐用，結構符合人體工程學，久坐不累，亞麻布面質感好。
（六）實驗器材：EDA實驗系統1套，可兩人共同完成實驗項目，技術指標：
EDA/SOPC系統綜合開發平臺是一款基于Altera公司最新的CycloneIII/IV/V 系列 FPGA的高端實驗開發平臺。獨有的GUI人機操作界面、采用系統底板+核心板+擴展板的靈活設計，并配備有多種擴展模塊供用戶自行選擇配置。
開發平臺采用系統底板+核心板+擴展板的設計方法，通過選擇不同的核心板和擴展板構成不同功能的開發平臺。能最大限度的滿足用戶的性能需求。模塊化的設計能使用戶對系統設計有清晰的認識。
開發平臺硬件資源
Ø FPGA-4C10 FPGA核心板
核心板采用6層高精度PCB設計，系統運行更加穩定、可靠。
主芯片采用Altera公司的CycloneIV系列級FPGA EP4CE10F17C8N，門電路高達100萬門。
FPGA配置芯片采用EPCS16，容量高達16M BIT，擦寫次數高達上萬次。
提供JTAG編程模式。
核心板與系統板連接后，板載USB-Blaster電纜；只需要一根USB線就可以對核心板進行程序下載。
一路50M高速、穩定的時鐘源。
一路系統復位電路。
系統電源管理模塊能夠提供+5V、+3.3V、+2.5V、1.2V等多種不同電壓的電源輸出供系統使用。
一路16M*16BIT SDRAM。
系統提供四位帶LED燈的復位按鍵。
核心板提供與核心板其它資源不復用的130個以上的IO供用戶二次開發使用。
Ø EDA/SOPC系統板
標配854*480 24位 TFT彩色串行LCD顯示。用戶可更換不同規格的顯示屏。
與屏配套標配電容觸摸屏。
1個模擬信號發生器模塊，可提供頻率、幅度均可調的正弦波、三角波、方波等信號波形。
1個數字時鐘輸出模塊，可提供24M至1HZ的數字脈沖信號。
1個8位高速并行ADC接口模塊，速度高達40 Msps。
1個8位高速并行DAC接口模塊速度高達33 Msps。
1個串行A/D轉換接口。
1個串行D/A轉換接口。
1個VGA接口模塊。
1個UART串行通迅模塊。
1個USB轉串口設備接口。
1個Ethernet10M/100M高速接口模塊。
1個SD卡接口模塊
2個PS2接口模塊，可以接鍵盤或鼠標。
1個I2C接口的E2PROM，型號為AT24C08N。
1個音頻CODEC模塊（喇叭、蜂鳴器可選擇，音量可調節）。
1個RTC實時時鐘芯片，具有時鐘掉電保護、電池在線式充電功能。
12個撥動開關和12個按鍵開關輸入。
12個發光LED顯示。
1個八位七段碼管顯示模塊。
2位靜態數碼管顯示模塊。
16x16矩陣led點陣顯示模塊。
4X4矩陣鍵輸入模塊
1個電壓控制的直流電機和1個四相的步進電機模塊。
1個數字溫度傳感和1個霍爾傳感器模塊。
HH—EXT高速接口模塊。
多路電源輸出（均帶過流、過壓保護）。
四、實驗項目
EDA實驗與電子設計競賽實驗內容：
簡單的QUARTUSII實例設計
格雷碼編碼器的設計
含異步清零和使能的加法計數器
八位七段數碼管顯示電路的設計
數控分頻器的設計
圖形和語言混合輸入電路設計
步長可變的加減計數器的設計
四位并行乘法器的設計
設計四位全加器
可控脈沖發生器的設計
基本觸發器的設計
矩陣鍵盤顯示電路的設計
16*16點陣顯示實驗
直流電機的測速實驗
步進電機驅動控制
交通燈實驗
DDS信號發生器的設計
電子音樂設計實驗
PLL鎖相環IP設計實驗
PS2接口鍵盤顯示實驗
VGA彩條信號發生器的設計
七人表決器設計實驗
四人搶答器設計實驗
正負脈寬調制信號發生器設計
數字頻率計的設計
多功能數字鐘的設計
數字秒表的設計
出租車計費器的設計
數碼鎖的設計
PS2鼠標編碼設計
SPI串行AD/DA轉換器的設計
1602液晶顯示實驗
……
Qsys 32位處理器示例實驗
最簡單Qsys系統設計
PIO IP核-流水燈實驗
SDRAM IP核的系統設計
SPI Flash編程實驗
PIO輸入-開關信號的讀取實驗
PIO IP核-中斷
基于Timer IP核的定時器的設計
矩陣鍵盤與數碼管顯示實驗
UART串口通迅實驗
基于IIC的EEPROM讀寫實驗
SDRAM讀寫操作實驗
1602液晶顯示實驗
RTC實時時鐘實驗
串行AD/DA-SPI核
信號發生器-SPI核
1-WIRE數字溫度計的設計
點陣字符顯示實驗
讀SD卡實驗