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浅淡EDA技术在舰船动力监控产品开发中的应用

浅淡EDA技术在舰船动力监控产品开发中的应用 2011年12月04日 来源： 1 引言EDA (Electronic Design Automation)技术国外发展极为迅速并已广泛应用于航天、通讯、电子、机器人制造等领域，其中以美国Cadence公司推出的电子CAD工作站及应用软件系统独具魅力，它集原理图设计与输人、多层PCB(印制板)设计、板极电路分析、电路仿真、FPGA (Field programmableGate Array)，PLD (ProgrammableLogic Device)设计、DSP (Digital Signal Process)设计等为一体，功能最完善，尤其是其独特的电路仿真功能对电路或系统的设计很有价值，它能使设计者早期发现设计中的问题和缺陷，消除产品设计质量隐患，因而成为确保设计正确的有力工具。我国自90年代起，开始陆续引进Cadence公司的电子CAD工作站系统，不少单位引进设备和成套软件进行二次开发，并开始进人应用阶段，取得了显著的经济效益，如航天工业总公司502所近几年在星上电子产品研制中采用EDA技术中的仿真手段解决了多种电路设计问题，确保了产品质量，采用PCB设计软件解决了多层高密度板、带表面安装器件的印制板等设计问题，为星上电子设备小型化以及提高星上电子设备可靠性起到了至关重要的作用。中船总705所在某型鱼雷研制中采用Cadence软件中的Allegro工具进行PCB设计，解决了鱼雷关键电路系统热、关键网线的串扰问题，提高了电路工作的稳定性。舰船动力监控产品开发应用EDA技术才刚刚起步，当前要解决动力监控产品规范设计，提高可靠性，推进通用化、系统化、组合化工作，EDA技术的普及和应用显得尤为重要。2 基于统一约束条件下的印制板设计环境是提高动力监控产品质量和效率的保证同一型号产品的电路板具有相同的尺寸、布局、层定义和走线要求是我们的追求。EDA技术在Allegr。中提供了功能丰富的约束条件设定和错误检查工具，但由于功能强大与操作简便的矛盾，对缺乏经验的操作者不仅是负担而且影响效果。目前我们应采用以同一模板开始同一型号产品电路板设计的模式。模板具有标准尺寸、标准安装孔位、根据结构要求设定好的禁布局区、禁布线区、线间距要求、线孔间距要求、线宽要求、层定义、安装好的接插件等特征。这样就避免了因单位换算带来的误差。其中约束条件的取值是提高布通率的重要经验数据。采用这种作法既提高了PCB设计效率又保证了产品质量。这也是保证同一任务的多个子项目按照统一标准协同工作的有利条件。3 EDA技术是推进动力监控产品通用化、模块化、系列化工作的重要手段舰船动力监控产品同其它任何产品一样均可按照一定层次进行分解划分为不同模块，EDA技术提供了设计进行层次(模块)管理的机制。充分利用电子CAD工作站系统的数据管理能力，建立起本单位动力监控产品的工程数据库，必将有力推动监控系统产品的“三化”工作，为此应规范电路设计，提高整体设计水平，充分利用EDA技术进行标准电路的优选和推荐工作，并逐步向高层次应用迈出较大步伐。4 EDA技术的应用探讨4.1 应建立一支专业的EDA技术队伍EDA技术普遍反映比机械CAD的应用难度大，推广起来也比较困难，如果没有专职技术人员进行指导和帮助，普通设计工程师想使用它简直无从下手。目前，从各单位情况看，EDA技术的应用还只是徘徊在初级、小规模、局部的状态。在PCB和可编程芯片中的设计制做相对来说比数字/模拟电路的仿真设计部分要进行得深人些，但即便是在这两部分中，EDA技术的使用也不很充分和完善，尤其是在分析技术上更显不足，因此，必须要建立一支专业的EDA技术队伍，以这个点来带动整个面。没有这批骨干队伍，EDA技术的普及就很难做下去，也就更不用说提高了。除此之外，我们还应该在设计任务指定、领导的扶持、政策安排等问题上建立一个容技术、普及、推广、提高为一体的综合管理机制，只有这样EDA工作才能真正有效开展起来。 4.2 加强EDA设计中仿真技术的应用我们常常把EDA设计技术革新的电路图输人(包括:语言描述)、层次联接、综合/优化、功能仿真及分析部分称为EDA的前端技术，而将仿真分析完成之后的PCB、芯片的布局/布线等统称为EDA后端设计。大家都知道EDA中的核心技术是仿真技术，这是EDA的精髓。如果没有仿真技术，EDA就只是统一标准的绘图机和布线器而已。无论是前端设计，还是PCB后端设计，都是这样。因此，可以说仿真与分析的过程就是确保产品质量的过程。但从目前情况，存在两种现象:一是在进行电路设计时，没有采用仿真技术;二是在PCB设计时也没有应用分析技术。这种情况尤其是在电路比较复杂、芯片种类较多时较为突出。4.3 要注意EDA新技术、新模块的应用随着高、新技术的不断发展以及生产、制做技术与工艺水平的逐渐提高，对EDA设计能力和性能也会产生更高的要求。因此，我们必须充分注意厂家定期推出一些适合潮流需要的新技术、新模块产品。这些新技术、新模块是我们满足监控产品技术性能和可靠性目标的武器，我们要充分的了解、利用这些武器。4.4 要进行专用模型库开发方法的研究系统库中的元件不能满足现行工程设计的需要，而需进行再次开发。在这种情况下设计的电路往往不能进行全局仿真，其元/器件的电特性也不能传递到PCB中。这种不做仿真的设计，广义上说失去了或部分丧失了EDA技术的特点和意义。为弥补这一缺陷，我们可以从以下着手解决:(1) 采用局部仿真的方法或用局部仿真结果替换的方法。这实际上是在没有该元件的前部进行局部仿真并将仿真结果转换成新的激励，完成后续的仿真/分析。(2) 对一些不太复杂的元件模型，可采用HD1.(硬件描述语言)来进行描述，但这也只可能是简单性的功能描述。(3) 采用硬件仿真器进行模型仿真。这种方式由于硬件仿真器价格太高，在对于需要进行CPU,控制器及一些智能芯片的仿真设计场合来说还值得，但对一些普通的中规模芯片就太不划算了。以上这些只是用户在无可奈何状态下的一些补救措施，真正要解决问题还希望厂家能在元件仿真的开发工具上出新东西。4.5 建立EDA、机械CAD、测试系统为一体的监控产品全系统设计自动化综合保障体系EDA就是产品质量的保证，这句话原则上是正确的，但却说得不完整。在整个监控产品的开发过程中，EDA技术只保证了电路设计环节中的一环。至于芯片的物理特性、产品结构与整体性能指标的保证离不开机械CAD和测试系统。因此，要想真正做出优质产品，还必须在元/器件的筛选、PCB的制做与测试、生产/焊接工艺、联机运行、物理结构特性、整个系统测试等各环节都统筹考虑。特别是前后系统的接口衔接，将经过EDA设计的分析参数与完成机械CAD设计后的分析参数相互带人，所产生的后仿真设计结果，会使得该产品的整机特性能有更大的改进。我们建立全系统设计自动化机制，就是要确立以EDA为中心延伸外围的战略，这也是提高我们产品设计水平和设计质量的重要保障，搞设备研制没有EDA、机械CAD不行，保证产品质量离开了测试也不行，只有综合性发展，硬、软件互补，才能实现产品的最佳质量，精益求精。5 结束语EDA软件的生命力在于它的应用价值。能够发展到今天的软件就证明它们具备满足用户需要的功能和性能。随着舰船动力监控产品的开发，EDA技术的应用方兴未艾，其深人和全面的应用，必须会给舰船动力监控产品带来更好的质量和更高的效益。(end)

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