摘要：随着技术的进步，电子系统的设计对自动化程度的要求越来越高。然而将自己设计的半定制电路芯片加入到ＰＣＢ板的设计中，仍是一件十分繁琐的工作。针对这一问题提出了一种解决方法，大大减少了工作量，提高了效率，从而对缩短电子系统设计周期、提高设计自动化程度起到了积极作用。
关键词：电子系统 开发周期 ＡＬＴＥＲＡ ＰＲＯＴＥＬ
自集成电路从６０年代出现以来，随着它在速度、规模和价格上取得了令人瞩目的飞跃，电子系统也得到了快速发展。进入９０年代，电子信息类产品的开发明显地出现了两个特点：一是开发产品的复杂程度加深；二是开发产品的上市时限紧迫。所谓开发产品的复杂程度深是指设计者往往要将更多的功能、更高的性能和更丰富的技术含量集成于所开发的电子系统之中。目前的趋势是系统集成（ｓｙｓｔｅｍ ｏｎ ａ ｃｈｉｐ或ｃｈｉｐ ｉｎ ｓｙｓｔｅｍ）。所谓产品开发的时限性，是指在产品的寿命期间应让产品早日上市。从市场的角度开发应市的新产品应该做到使产品无延误地投放市场。图１示出了市场学中的一种市场窗口，从图中可以看出，减少延误、缩短系统开发周期以及尽早推出产品上市是十分重要的。
由于电子系统复杂且具有上市的时限性，因此手工设计无法完成。只有采用ＥＤＡ（电子设计自动化）设计方式，从手工设计过渡到自动设计，将大量繁重、重复性的工作交给计算机去完成。因而，提高ＥＤＡ方法的自动化程度，缩短整体ＥＤＡ设计周期，具有十分重要的意义。
1 目前电子系统设计开发ＥＤＡ方法中瓶颈问题的讨论
典型的电子系统的制造周期中包含以下几个步骤：系统规划、功能设计、逻辑设计、电路设计、设计验证、生产制作、测试调试。归纳起来可划为三个主要阶段：设计阶段、生产制作阶段与测试阶段。
进行电路设计时，首先要选择使用的电子器件。由于系统的复杂性加深，分立器件已经不能满足对设计的精度和质量的要求，应采用集成电路进行设计。
电子系统中所使用的集成电路，一般来说有三种芯片可供选择：全定制电路芯片、半定制电路芯片、通用电路芯片。全定制电路芯片完全由设计者自己开发设计，集成度高，可以针对所设计的电子系统进行优化，使性能达到最优，但是其芯片设计、制作的成本都比较高，并且设计开发的周期较长，所以全定制电路芯片一般只用于大规模生产中，在电子系统的设计开发过程中不使用全定制电路芯片。对于半定制电路芯片，设计者不需从头设计，只需将所需功能用开发系统“写”入半定制电路芯片，如ＥＰＬＤ、ＣＰＬＤ、ＦＰＧＡ等。因而在性能上虽然不能达到最优，但是设计制作的成本较低，开发周期短，比较适合于在电子系统的设计开发中使用。而通用电路芯片，特别是ＳＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、Ｅ２ＰＲＯＭ等，由于价格便宜，使用方便，也广泛地应用于电子系统的设计、生产过程中。
因此，在电子系统的设计开发过程中，主要考虑使用半定制电路芯片和通用电路芯片。在电子系统规模较大的情况下，如果在开发设计过程中全部使用或者主要依赖于通用电路芯片，则设计出的ＰＣＢ板会规模非常大，并且整个系统的集成度很差，同时性能下降，可靠性降低。如果对电子产品的设计开发采用半定制电路芯片，由设计者自行规定器件的逻辑功能，可将大量的电路功能集成到一个单芯片中，从而提高了系统的集成度和可靠性。然而半定制电路芯片的制作成本比通用电路芯片的成本高得多，例如，同样是使用上百万门的存储器电路，将此部分电路集成到半定制电路芯片中，比直接使用ＲＯＭ或ＲＡＭ通用电路芯片的花费高几十倍。所以，要同时考虑性能、集成度和开发成本这些相互矛盾的因素，并最终取得相对最优的结果。可见电子系统的设计开发应该采取半定制电路芯片与通用电路芯片配合使用的方法。
综上所述，电子系统设计开发的一般过程是：
（１）系统规划，功能设计。
（２）逻辑设计，并进行逻辑模拟。
（３）电路设计。根据系统的规模、复杂度选择所使用的元器件。在设计开发的过程中，要缩短设计周期，降低开发成本，主要选择半定制电路和通用的元器件。根据电路的逻辑功能，同时考虑系统集成度和设计成本，确定将哪些电路功能集成到半定制电路芯片中，哪些电路功能可直接采用通用元器件芯片。
（４）设计半定制电路芯片。
（５）设计印刷电路板。将自己设计的半定制电路芯片与通用电路芯片组合成完整的电路，设计印刷电路板。
（６）制作印刷电路板，完成整个系统的制作。
（７）测试调试，并最终形成设计开发的新产品，推向市场。
在现在的技术条件下，ＥＤＡ设计方式已经比较成熟，从逻辑分析模拟到半定制电路设计、印刷电路板设计，都有专门的软件来完成。随着ＰＬＤ、ＦＰＧＡ技术、以及ＰＣＢ板自动布局、布线技术的发展，半定制电路设计、ＰＣＢ板设计已实现了较高程度的自动化，可以简单、迅速地完成设计任务。然而将自己设计的半定制电路芯片与通用电路芯片组合成完整电路输入到ＰＣＢ板的设计软件中去设计ＰＣＢ板，这一步基本上是手工操作，做起来相当繁琐。例如，使用软件ＡＬＴＥＲＡ进行半定制电路芯片的设计，使用软件ＰＲＯＴＥＬ进行印刷电路板的设计。虽然其最新版本（Ｐｒｏｔｅｌ９８、９９）中包含了ＡＬＴＥＲＡ的元件库，但由于半定制电路芯片都是自己设计的，管腿功能和名称不可能统一，所以即使ＰＲＯＴＥＬ中有ＡＬＴＥＲＡ的元件库，仍然不实用。通常的做法是先在ＰＲＯＴＥＬ的元件库中建立或编辑修改芯片的原型，然后使用。而且由于自己设计的半定制电路芯片互不相同，所以对每一个芯片都需要在库中建立修改它的原型；另一方面，半定制电路芯片的管腿很多（一般都有几十个甚至上百个管腿），并且在很多情况下库中所建芯片原型只使用少数几次。建库完成后，还需进行Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ式设计绘制电路原理图。因而这种通常的做法费时费力，效率非常低，已成为制约提高电子产品开发速度的一个瓶颈，具有非常大的改进余地。
2 接口软件Ｐｏｒｔ
解决这一瓶颈问题，就要将手工作业部分变为自动。解决方案就是在半定制电路设计与印刷电路板设计之间用软件自动接口，使设计好的半定制电路芯片能够直接用于ＰＣＢ板的设计，从而省去繁琐的建库操作，实现从半定制电路设计到印刷电路板设计的自动化。