Cadence是一款强大的EDA工具,涵盖电路图输入、模拟仿真、布局布线等FPGA设计前期开发流程中常用的模拟与混合信号电路设计。它提供了Composer、Analog Design Environment、Virtuoso、Assura等功能模块,用于实现从原理图到版图的完整设计。文章还介绍了如何配置和启动Cadence,以及建立个人工作库,并强调了EDA工具在FPGA开发与原型验证中的重要性。


作为流行的EDA工具之一,Cadence一直以来以其强大功能受到广大FPGA工程师的青睐。虽然FPGA开发本身不涉及后端芯片流片,但前端的模拟与混合信号电路设计、IP验证、逻辑仿真等环节仍然依赖EDA工具。

Cadence 软件是一个功能丰富的系统工具,包括多个模块,例如原理图输入(Schematic Input)、模拟及混合信号电路仿真、自动布局布线、以及PCB设计与高速信号完整性分析等。EDA工具可以显著提升开发效率,使FPGA工程师能够快速完成逻辑编译、化简、分割、综合、布局布线、逻辑优化以及仿真测试等工作,从而更高效地实现原型设计和功能验证。

可以说,几乎所有FPGA开发团队在设计模拟或混合信号电路时都难以离开EDA工具。


什么是EDA?

EDA是电子设计自动化(Electronics Design Automation)的缩写,在半导体与FPGA开发领域属于上游工具链的重要组成部分。

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(如Verilog HDL或VHDL)完成设计文件,然后由计算机自动完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局、布线和仿真,直至生成可用于FPGA开发板的逻辑映射和编程下载文件。


常用EDA软件

EDA工具层出不穷,目前在国内应用广泛的EDA软件有:EWB、PSPICE、OrCAD、PCAD、Protel、Viewlogic、Mentor、Graphics、Synopsys、LSIlogic、Cadence、MicroSim等。这些工具多功能复合,既能进行电路设计与仿真,也能进行PCB自动布局布线,同时提供多种网表文件与第三方接口。


Cadence概述

作为流行的EDA工具之一,Cadence以其强大的功能受到FPGA工程师青睐。Cadence可以完成电路图输入(Schematic Input)、电路仿真(Analog Simulation)、版图设计(Layout Design)、版图验证(Layout Verification)、寄生参数提取(Layout Parasitic Extraction)以及后仿真(Post Simulation)等流程。

在FPGA开发中,虽然最终逻辑会下载到FPGA上运行,但在原型设计阶段,模拟电路验证、IP模块测试、混合信号处理等环节仍然依赖Cadence。本文通过设计一个简单缓冲器的原理图到版图,对Cadence的Composer、Analog Design Environment、Virtuoso、Assura等模块逐一介绍。

Cadence还开发了自己的编程语言Skill及编译器,用户可在深入使用时通过Skill扩展Cadence功能。


运行Cadence

1. 建立个人工作目录

在登陆工作站后,右键桌面空白处 → tools → Terminal,打开终端。默认位于当前用户目录,为避免多人使用冲突,需要建立个人工作目录:


mkdir wavehorse cd wavehorse

其中wavehorse为自定义目录,可使用自己的拼音或其它命名方式。


2. 启动Cadence之前的配置

Cadence初次启动前需配置以下文件:

  • .cshrc:Cadence必需环境变量,如软件路径及license

  • .cdsenv:Cadence工具初始设置

  • cds.lib:用户库管理文件,第一次运行Cadence时自动生成

  • .cdsinit:初始化设置及快捷键配置

在机房中,执行以下命令即可自动配置:


cds.setup

若启动后快捷键无法使用,可将.cdsinit从安装目录拷贝到个人工作目录:


cp /cad/cds/IC5141/tools/dfII/cdsuser/.cdsinit /home/bma/wavehorse

将路径替换为自己的工作目录即可。


3. 拷贝相关技术文件

设计过程中需各种技术文件,由Foundry提供:

  • TF文件:版图设计图层信息、符号化器件定义及Cadence规则
    示例路径:

    
    

    /cad/smic018_tech/Design_Service_Technology/mixed-signal/LayoutTechnologyFile/SmicVTTF_LO_SRAM_MR_MM_HV_LC_018.tf

  • display.drf文件:控制Cadence版图显示
    示例路径:

    
    

    /cad/smic018_tech/Design_Service_Technology/mixed-signal/LayoutTechnologyFile/display.drf

将文件拷贝到个人工作目录。


4. 启动Cadence

在终端输入:


icfb&

即可打开Cadence主控窗口(CIW - Command Interpreter Window),从这里可访问大部分工具。输出区域显示命令结果及错误信息,命令行可输入操作指令。What’s new窗口可关闭,不影响操作。


5. 建立个人工作库

Cadence以库管理文件。可通过菜单 Tools → Library Manager 打开LM窗口,再选择 File → New → Library 建立新库。

示例:

  1. 库名输入 mylib

  2. 选择 Compile a new techfile

  3. 指定TF文件路径,例如:

    
    

    /cad/smic018_tech/Design_Service_Technology/mixed-signal/LayoutTechnologyFile/SmicVTTF_LO_SRAM_MR_MM_HV_LC_018.tf

系统会在当前工作目录生成对应文件夹 mylib,存放该库相关文件。


以上电子文件及Cadence安装指导可按需领取,帮助FPGA工程师在原型设计及混合信号验证阶段高效使用EDA工具,提升开发效率。

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