建设高产高效矿井，在效率、技术水平、科学管理生产、安全生产调度指挥等方面，采用先进的自动化、智能化技术改造传统的装备势在必行。而电子设计技术是自动化、智能化应用和实现的基础。

　　1　EDA技术的发展概况

　　EDA是电子设计自动化（Electronic Design Automation）英文的缩写简称。电子设计自动化是一种实现电子系统或电子产品自动化设计的技术，它与电子技术、微电子技术的发展密切相关，它吸收了计算机科学领域的大多数最新研究成果，以高性能的计算机作为工作平台，促进了工程发展。

　　EDA技术的发展至今经历了三个阶段。电子线路的CAD是EDA发展的初级阶段，是高级EDA系统的重要组成部分。它利用计算机的图形编辑、分析和存储等能力，协助工程师设计电子系统的电路图、印制电路板和集成电路板图。它可以减少设计人员的繁琐重复劳动，但自动化程度低，需要人工干预整个设计过程。这类专用软件大多以微机为工作平台，易于学用，设计中小规模电子系统可靠有效，现仍有很多这类专用软件被广泛应用于工程设计。EDA技术中级阶段已具备了设计自动化的功能。其主要特征是具备了自动布局布线和电路的计算机仿真、分析和验证功能。其作用已不仅仅是辅助设计，而且可以代替人进行某种思维。

　　高级EDA阶段，又称为ESDA（电子系统设计自动化）系统。过去传统的电子系统电子产品的设计方法是采用自底而上（Bottom－Up）的程式，设计者先对系统结构分块，直接进行电路级的设计。这种设计方式使设计者不能预测下一阶段的问题，而且每一阶段是否存在问题，往往在系统整机调试时才确定，也很难通过局部电路的调整使整个系统达到既定的功能和指标，不能保证设计一举成功。EDA技术高级阶段采用一种新的设计概念自顶而下（Top－Down）的设计程式和并行工程（Concurrent Engineering）的设计方法，设计者的精力主要集中在所要电子产品的准确定义上，EDA系统去完成电子产品的系统级至物理级的设计。此阶段EDA技术的主要特征是支持高级语言对系统进行描述，可进行系统级的仿真和综合。

　　2　EDA工业标准

　　随着电子系统复杂性和难度的增大和微电子技术的快速发展，EDA技术在应用需求和运行环境的支持背景下，新型EDA工具不断出现，为解决电子产品从芯片级到板级甚至系统级的设计提供了各种解决方案。用户要根据自己的实际需要选择适宜的某一厂家的EDA产品，或几家的EDA工具。保证不同厂家的EDA工具可集成在同一平台运行，用不同EDA工具完成的设计能进行数据通信，实现资源共享，EDA工业标准是关键。目前EDA业界已在关键领域形成了EDA工业标准。

　　2.1　VHDL语言

　　VHDL是超高速集成电路硬件描述语言的英文字头缩写简称，其中V是超高速集成电路（Very high-speed integrated circuit）的英文字头，HDL是硬件描述语（Hardware Description Language）的英文字头缩写。VHDL作为高级硬件描述语言的标准已得到公认，1987年被批准为IEEE 1076国际标准。HDL对于计算机科学和工程领域具有划时代的意义。在此之前，所有计算机语言都是用于描述算法和程序的，而HDL是用于描述硬件——电子系统的。高级EDA工具将HDL描述的电子系统变为可直接用于加工制造的数据文件。

　　2.2　CAD框架

　　CAD框架是为各厂家各种EDA工具提供一个公用运行操作环境的软件系统，包括程序库、扩展语言版本管理、设计方法和设计流程管理、用户界面等。通过CAD框架，用户可对各种EDA工具实施管理，掌握设计执行过程，创建、组织和管理数据。CAD框架的基本内容包括：数据模型及数据管理、设计方法管理、设计流程管理和用户界面四部分。1988年美国CFI（CAD Framework Initiative）CAD框架创始协会成立。1993年CFI正式颁布了CFI1.0框架规范和相应的规范遵从审核程序。CAD框架体系标准解决了实时的工具通信、工具嵌入方式和设计描述，使用户能够混合和匹配来自不同EDA厂家的工具，构成集成的设计环境。

　　2.3　EDIF电子设计交换格式

　　EDIF是电子设计交换格式（Electronic Design Interchange Format）的英文字头缩写。EDIF综合了多种格式中的最佳特性，1985年的EDIF100版本提供了门阵列、半导体集成电路设计和布线自动化交换信息的格式，而后的EDIF200版本是不同EDA厂家之间交换设计数据的标准格式。CAD框架标准解决的是不同EDA厂家工具集成和实时通信问题，EDIF格式解决的是用不同EDA厂家工具完成设计的数据交流问题。

　　3　EDA技术应用

　　随着计算机技术和应用的发展，计算机辅助设计（CAD）和设计自动化（DA）技术已在电子产品（系统）的设计领域得到广泛应用。自对电子产品的概念级设计之始，直至产品的物理级设计，EDA技术借助计算机存储量大、运行速度快的特点，可对设计方案进行人工难以完成的模拟评估、设计检验、设计优化和数据处理等工作。目前，不同厂商、不同技术等级的EDA系统都在应用流行。根据国内煤炭行业对电子系统的实际需求，本文着重对EDA的基本工具作介绍。

　　3.1　电路图绘制工具

　　电路图绘制软件工具可以绘制各种形式的电路原理图。采用人机交互直接选择菜单的方式进行电路图的绘制。图形库中一般配备有数千种不同类型的电子元器件图形符号，供用户绘图选用。由于国外标准的数字电路图符与我国现行国标GB-4728有所不同，还可用建库软件对图形库的数字电路图符进行改造，以使电路图符合我国现行的标准。

　　3.2　逻辑电路仿真工具

　　逻辑仿真工具用于逻辑电路的分析与验证。可以对数万门甚至十几万门组成的数字电路进行功能仿真和时序分析，能够直观反映出电路设计可能存在的差错和时序竞争。这样可以在设计阶段及早发现问题，及早纠正，避免到样机阶段才发现问题，而造成时间、物质和人力的不必要的浪费。这种工具还可以根据设计者设置测试点的要求，显示电路中任何节点的信号波形图。

　　这种工具配有通用数字电路特性参数库，如：TTL 74系列和CMOS 4000系列器件的特性参数，供用户仿真使用。用户还可以根据自己的需求和设计经验对数字电路库进行扩展，以便应用更加便捷。

　　3.3　模拟电路仿真工具

　　模拟电路仿真工具可以定量分析定量的直流工作点、直流传输曲线、交流放大特性、瞬态特性等。现行工具一般具有较强的后处理功能，可以对仿真结果进行分析。这种工具配有基本电子元素，如：电阻、电容、电感、电压源、电流源、二极管、三极管等等，有些还配有著名电子器件厂家的库，如：IR公司的MOS功率管、IGBT、整流器等系列产品特性参数，供设计者应用。还有的此库中配有数字电路单元，可以支持数模混合电路的仿真。

　　3.4　印制电路板设计工具

　　印制电路板设计软件具有印制电路板人工布局布线和自动布局布线功能，设计者可根据需要选用。对较复杂的电路，可先用自动布局布线工具，然后再用人工布局布线方式进行调整；对插口位置有预定要求或某个(些)元器件摆位有预定要求时，可先采用人工布局，然后采用布局布线。

　　3.5　逻辑综合工具

　　逻辑综合工具能将设计者用VHDL描述的电子系统，自动生成电子电路，实现电子系统的自动化设计。目前，这种工具大多为集成电路设计者采用。

　　随着微电子技术的飞速进步，电子学进入了一个崭新的时代。其特征是电子技术的应用以空前规模和速度渗透到各行各业。各行业对自己专用集成电路（ASIC）的设计要求日趋迫切，现场可编程器件的广泛应用，为各行业的电子系统设计工程师自行开发本行业专用的ASIC提供了技术和物质条件，采用硬件描述语言设计自己的电子系统不再遥远。

　　4　EDA系统选配

　　4.1　平台的选择

　　目前应用广泛的EDA系统运行环境有两种：工作站UNIX平台和微机Windows平台。前者具有较大的硬件资源和成熟的操作系统，多为复杂电子系统和超大规模集成电路设计所选用。后者易学易用，价格低，应用普及性好。随着位微机性能的快速提升和Windows NT技术的成熟，已有许多工作站UNIX平台开发的EDA系统移植到微机Windows NT平台，而且微机Windows NT平台EDA系统的应用成为一种技术发展的趋势。

　　4.2　EDA工具的选择

　　EDA已经成为集成电路、印制电路板、电子整机系统设计的必备技术手段。实现不同形态产品的设计，采用的EDA工具配置不同。用户要根据设计对象所需，来选配合适的工具。EDA工具分为前端设计工具和后端设计工具。前者主要功能是完成电子产品的电路设计有关的工具，后者是电子产品制造设计有关的工具。根据煤炭行业电子系统多为自控功能的数模混合电路系统的应用背景，逻辑图输入、数字电路仿真和模拟电路仿真与分析、印制电路板布局布线等EDA工具是必选软件。