1.4 常用的EDA软件工具

EDA工具软件有两种分类方法：一种是按公司类别进行分类，一种是按照软件的功能进行划分。若按公司类别分，大体有两类：一类是专业EDA软件公司开发的工具，也称为第三方EDA软件工具，专业EDA公司比较著名的有Cadence Dedign Systems、Mentor Graphics、Synopsys和Synplicity四家，他们的软件工具被广泛地应用；另一类是PLD器件厂商为了销售其PLD产品而开发的EDA工具，较著名的有Altera、Xilinx、Lattice等。前者独立于半导体器件厂商，其推出的EDA软件功能强，相互之间具有良好的兼容性，适合进行复杂和高效率的设计，但价格昂贵；后者能针对自己器件的工艺特点作出优化设计，提高资源利用率，降低功耗，改善性能，适合产品开发单位使用。

按功能分，EDA工具软件可分为以下几类。

1．集成的FPGA/CPLD开发工具

集成的FPGA/CPLD开发工具是由FPGA/CPLD芯片生产厂家提供的，这些工具可以完成从设计输入（原理图或HDL）、逻辑综合、模拟仿真到适配下载等全部工作。常用的集成开发工具见表1.1，这些开发工具多数将一些专业的第三方软件也集成在一起，大大提高了软件的功能。

2．设计输入工具

输入工具主要是帮助用户完成原理图和HDL文本的编辑和输入工作。好的输入工具能够支持多种输入方式，包括原理图、HDL文本、波形图、状态机、真值表等。比如HDL Designer Series，是Mentor公司的设计输入工具，包含于FPGA Advantage软件中，可以接受HDL文本、原理图、状态图、表格等多种设计输入形式，并将其转化为HDL文本表达方式，功能很强。输入工具可帮助用户提高输入效率，多数人习惯使用集成开发软件或者综合/仿真工具中自带的原理图和文本编辑器，也可以直接使用普通文本编辑器，如UltraEdit等。

3．逻辑综合器（Synthesizer）

逻辑综合是将设计者在EDA平台上编辑输入的HDL文本、原理图或状态图描述，依据给定的硬件结构和约束控制条件进行编译、优化和转换，最终获得门级电路甚至更底层的电路描述网表文件的过程。

逻辑综合工具能够自动完成上述过程，产生优化的电路结构网表，输出．edf文件，导给FPGA/CPLD厂家的软件进行适配和布局布线。专业的逻辑综合软件通常比FPGA/CPLD厂家的集成开发软件中自带的逻辑综合功能更强，能得到更优化的结果。

最著名的用于FPGA/CPLD设计的HDL综合工具有如下3个：

● Synopsys公司的FPGA Express, FPGA compiler和FPGA Complier Ⅱ；

● Synplicity的Synplify Pro/Synplify；

● Mentor的Leonardo Spectrum。

表1.2中对这3个工具的性能做了介绍。

4．仿真器

仿真工具提供了对设计进行模拟仿真的手段，包括布线以前的功能仿真（前仿真）和布线以后包含延时的时序仿真（后仿真）。在一些复杂的设计中，仿真比设计本身还要艰巨，因此有人认为仿真是EDA的精髓所在，仿真器的仿真速度、仿真的准确性、易用性等成为衡量仿真器性能的重要指标。

仿真器按对设计语言的不同处理方式分为两类：编译型仿真器和解释型仿真器。编译型仿真器的仿真速度快，但需要预处理，因此不能即时修改；解释型仿真器的仿真速度要慢一些，但可以随时修改仿真环境和仿真条件。按处理的HDL语言类型，仿真器可分为：Verilog HDL仿真器、VHDL仿真器和混合仿真器，混合仿真器能够同时处理Verilog HDL和VHDL。

常用的HDL仿真软件如表1.3所示。

ModelSim能够提供很好的Verilog HDL和VHDL混合仿真；NC-Verilog和VCS是基于编译技术的仿真软件，能够胜任行为级、RTL级和门级各种层次的仿真，速度快；而Verilog-XL是基于解释的仿真工具，速度要慢一些。

5．芯片版图设计软件

著名的提供IC版图设计工具的公司有Cadence, Mentor, Synopsys等，Synopsys的优势在于其逻辑综合工具，而Mentor和Cadence则能够在设计的各个层次提供全套的开发工具。在晶体管级或基本门级提供图形输入工具的有Cadence的Composer、Viewlogic公司的Viewdraw等。专用于IC的综合工具有Synopsys的Design Compiler和Behavial Compiler;Synplicity的Synplify ASIC; Cadence的Synergy等。IC仿真工具的关键在于晶体管物理模型的建立，和实际工艺中晶体管物理特性相符的模型必然得到和实际电路更符合的工作波形。随着IC集成度的日益提高，线宽的日趋缩小，晶体管的模型也日趋复杂。任何电路仿真都是基于一定的厂家库，在这些库文件中制造厂家为设计者提供了相应的工艺参数。SPICE是著名的模拟电路仿真工具，SPICE最早产生于Berkley大学，经历数十年的发展，随晶体管线宽的不断缩小，SPICE也引入了更多的参数和更复杂的晶体管模型，使其在亚微米和深亚微米工艺的今天依旧是模拟电路仿真的重要工具之一。此外，还有其他一些IC版图工具，如自动布局布线（Auto Plane & Route）工具、版图输入工具、物理验证（Physical Validate）和参数提取（LVS）工具，等等。半导体集成技术还在不断地发展，相应的IC设计工具也不断地更新换代，以提供对IC设计的全方位支持，应该说没有EDA工具就没有IC。

6．其他EDA专用工具

除了上面介绍的EDA软件外，一些公司还推出了一些开发套件和专用的开发工具，如表1.4中所示。

近年来，由于数字信号处理的广泛应用，一些EDA公司加大了在该方面的工具支持，比如Altera公司推出了DSP Builder工具，它允许设计者在MATLAB中设计算法，在Simulink中运行系统集成，自动导出HDL设计文本到Quartus Ⅱ软件中进行实现，完成了从常用的DSP开发工具到EDA工具的无缝连接。Xilinx公司则推出了System Generator工具，可完成类似的功能。