硬件设计EDA工具

 

毕业就从事硬件类工作,至今已五年余。这些年在设计中接触到的EDA工具比较有限,从刚毕业Notebook设计用的Cadence 15.7套件(原理图: OrCAD + PCB: Allegro),到后来FC Switch/HBA设计用的Cadence 16.3/16.5,笔者硬件设计EDA工具基本局限于Cadence系列,包括电源和信号完整性仿真也是在Cadence Allegro SPB平台上进行的。至于FPGA HDL相关的ISE/Vivado,以及仿真的Modelsim仅大概了解其原理和使用。

先前在和业内朋友也交流过各自使用的工具,PADS、DC、AD、DXP等等,千差万别。诚然工具仅为手段,都为实现共同的目的,但也有句话说得好:工欲善其事,必先利其器。熟悉不同的工具的特点和快捷操作,可以为设计者提供极大的方便。

本文参考资料,介绍不同硬件/电路设计EDA工具及其异同。

 

EDA技术就是以计算机为工具,设计者在EDA软件平台上,用硬件描述语言HDL完成设计文件,然后由计算机自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局、布线和仿真,直至对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载等工作。EDA技术的出现,极大地提高了电路设计的效率和可操作性,减轻了设计者的劳动强度。

EDA工具层出不穷,目前进入我国并具有广泛影响的EDA软件有:EWB、PSPICE、OrCAD、PCAD、Protel、ViewLogic、Mentor Graphics、Synopsys、LSIlogic、Cadence、MicroSim等等。
这些工具都有较强的功能,一般可用于几个方面,例如很多软件都可以进行电路设计与仿真,同时以可以进行PCB自动布局布线,可输出多种网表文件与第三方软件接口。

近些年,EDA公司进行了让人眼花缭乱的整合兼并,大公司频频出手收购有潜力的小公司。市场集中度越来越高。MentorCadence,我们常见的EDA设计工具很多都出自这两家公司。除了这两家大公司以外,Altium,Zuken还有CadSoft等公司的工具也经常能见到。

 

Mentor Graphics


Mentor公司的PCB设计工具可能是各个公司当中最多也最复杂的。近几年Mentor公司也在不断的优化整合自身产品线,形成了逐渐清晰的产品系列。

PADS

PADS系列是收购原PowerPCB后的升级产品。其中:

  • 原理图工具:PADS Logic
  • PCB工具:PADS Layout
  • 自动布线工具:PADS Router
  • 封装库制作工具:LP Wizard

PADS系列工具的特点就是简单易用,上手快,设计灵活,用户的自由度非常高。在国内中低端客户中有很高的市场占有率。最贴心的是新版本的PADS系列工具推出了官方中文版,这在EDA工具中并不多见,充分看出了对中国市场的重视程度。其中要单独强调的是封装库制作工具LP Wizard,只要是标准的封装,都能用这个工具自动生成封装库,不仅支持Mentor自己的工具,其他家的工具都支持的很好。强烈推荐,减少我们建库错误的风险。

Hyperlynx

Hyperlynx系列是Mentor公司知名的仿真工具系列。Hyperlynx本身包含很多部分,可以分别完成信号完整性,电源完整性,DRC检查,热仿真,和模拟仿真等不同的仿真需求。虽然可能和专业的仿真工具相比还有差距,但是运行速度快,使用简单,结果也可以接受,在一般的使用条件下还是不错的。

Boardstation

Boardstation系列(Board Architect + Board Station PCB),现在很多功能都整合到了Expedition当中。Boardstation/简称EN系列会慢慢退出历史舞台,被EE系列完全替代。另外在国内使用的人数也很有限,参考资料和软件都相当难找。

Expedition EnterPrise

EE系列是Mentor公司的明星产品。主要面对的是中高端客户的需求。在多层板,推挤,自动布线等等方面都有业内领先的技术水准。其中:

  • 原理图工具:Desgin Capture/Dxdesigner
  • PCB工具:Expedition PCB

注:

  1. Mentor先前EDA设计套件称WorkGroup/WG系列,即Design Capture/Dxdesigner + Expedition PCB组合,WG2005之后改名EE2007,EE即Expedition EnterPrise,代表Dxdesigner + Expedition PCB
  2. Design Capture/DC是Expedition系列默认的原理图开发工具,但由于架构的限制不适用于更复杂设计对于EDA工具的需求,DC将逐渐淘汰(DC 2012年还有新版本/7.9.4),Mentor主推的原理图设计工具Dxdesigner采用新架构,更适合当前系统级/多用户协同开发的需求,具体说明参见Mentor在2012年发布的相关FAQ
  3. Expedition EnterPrise最新版本Xpedition Enterprise

 

Cadence


Cadence公司的Layout工具Allegro在业内有很高的知名度,据说世界上百分之六十的电脑主板和百分之四十的手机主板都是用Allegro完成的。从一个侧面能够看出Allegro在高速PCB板设计中有很高的占有率。原来Cadence公司的原理图设计工具Design Entry HDL广被诟病,但自从收购了OrCAD后,在原理图方面的弱项得到了很好的弥补。现在Cadence主推的设计工具:

  • 原理图工具:OrCAD Capture
  • PCB工具:Allegro
  • 自动布线工具:PCB Router

由于都是一家,原理图和PCB工具之间可以实现无缝链接,使用起来非常方便。
针对不同的客户Cadence公司通过不同的License授权,把软件划分为L/XL/GXL等不同的版本,包含不同的高级功能。要使用软件的高级功能,就要有GXL版的授权。Allegro近几年的势头很猛,很多大公司都纷纷转向用Allegro进行PCB设计。一定程度上说Allegro成了事实上的工业标准。除了PCB设计工具以外,Cadence还配套有很强大的仿真工具,可以实现设计与仿真的同步。
Cadence目前最新版本Cadence SPB 16.6。

注:

  1. Cadence SPB/Silicon Package Board套件包含的组件很多,硬件设计只用到其中的OrCAD Capture/原理图+Allegro PCB Editor
  2. OrCAD Capture CIS区别OrCAD Capture在于,OrCAD Capture CIS可以调用Component Information System,即元器件库,方便公司内元器件的管理,具体设置将另文介绍
  3. Cadence SPB套件包含PCB信号完整性仿真工具Allegro PCB SI和电源完整性仿真工具Allegro PCB PI,可参考图书《Cadence高速电路板设计与仿真——信号与电源完整性分析

 

Altium


Altium公司的前身就是在国内知名度非常高的Protel公司(2001年更名为Altium)很多学校里的学生都还有Protel 99SE这门基础课。Protel最大的特点就是灵活,给了用户最大的自由度,几乎可以为所欲为。很多从DOS版本一直用过来的老工程师对Protel情有独钟。一些老工程师使用Protel都是直接画PCB,因为原理图都已经烂熟于心了。这种不重视设计流程的设计方式虽然灵活,但是给后续工作交接,设计交流会带来困难。从Protel 99SE以后Altium公司对软件进行了多次大规模的升级改进,并更名为Altium Designer

Altium Designer/AD软件最大的特点就是整合,它把所有的功能整合到一个工具当中,随着软件的更新,功能越来越强大,同时软件的体积也越来越大的让人难以接受了。不过一些功能很贴心,考虑到了用户使用的方便。比如在网络上实时的显示网络名称,这个功能在其他工具的新版本软件中都有借鉴。可以说AD依然是容易上手的好用的PCB设计工具。

Altium Designer发展历程:

  • 1999年:    Protel99SE
  • 2004年:    Protel DXP 2004
  • 2006年:    Altium Designer 6.0
  • 2008年:    Altium Designer 6.9
  • 2011/2012年:    Altium Designer 10/12
  • 2013年:    Altium Designer 13
  • 2014年:    Altium Designer 14

截止目前(2014/10/18),AD最新版本号14.3.14

 

参考资料:

 

  1. http://en.wikipedia.org/wiki/Comparison_of_EDA_software

2. http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_EDA_companies

3. http://techdocs.altium.com/display/ADOH/Release+notes+for+Altium+Designer

4. http://ee.ofweek.com/2013-09/ART-11001-2818-28722962.html

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About Xiaomin

“Real generosity towards the future lies in giving all to the present.” ― Albert Camus

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