一文讲清怎么利用Python实现一款功能完善EDA电子设计自动化软件

摘要：电子设计自动化（Electronic Design Automation，EDA）软件是一类专门用于电路设计、仿真、分析与优化的计算机程序。这类软件广泛应用于电子产品的开发流程中，涵盖从原理图绘制、PCB布局、信号完整性分析到电路仿真的各个环节。

本文将利用Python实现一款可供教学使用的电子设计自动化软件，这事一款轻量级、界面友好、操作简单、易于上手的EDA设计工具。不仅可以帮助用户快速掌握电路设计的基本流程，还能提升教学效率和实验质量，降低学习成本。在电路图设计业界，常见的专业EDA工具包括 Altium Designer、Cadence Allegro、Mentor PADS 等，虽然这些软件功能强大，支持复杂电路系统的设计与验证，但是由于价格昂贵、操作复杂、学习门槛高，不太适合教学使用。

本文主要介绍怎么利用Python实现意乱功能相对完善的EDA电子设计自动化软件。详细内容请参阅下文。

一、验证AI开发环境

1.登录Linux系统

2.安装Python电子电路模拟库PySpice

二、一款轻量级的EDA可视化设计程序

说明：这里编写的轻量级EDA软件的核心功能包括电路图模板、电路设计、电路仿真、验证检查以及物理实现，帮助工程师从概念到成品高效地完成电子产品的设计与优化。

1. 执行指令# vim EDA_perfect.py编写轻量级EDA软件

2. 执行指令# python3 EDA_perfect.py运行轻量级EDA软件

(1)执行指令python3 EDA_perfect.py运行程序，软件界面如下

(2)点击菜单【模板】引入“TYPE-C设计模板”。如下图

(3)点击菜单【电路】进行“设计规则检查”。如下图

3. 轻量级EDA软件的使用方法

(1)启动软件：运行EDA软件（完善版）.py，即可打开主界面。

(2)新建电路：点击“文件-新建”或工具栏新建按钮，清空编辑区。

(3)添加元件与节点：通过“编辑”菜单或工具栏，添加所需的电阻、电容、电感、电源、节点。拖拽调整位置，双击修改参数。

(4)连线操作：点击“连线模式”，依次点击两个端点即可生成连线。完成后可再次点击“连线模式”退出。

(5)插入模板：点击“模板-TYPE-C设计模板”，自动生成标准TYPE-C接口电路，适合学习和参考。

(6)设计规则检查：点击“电路-设计规则检查”，检查电路合理性，及时修正问题。

(7)仿真分析：安装PySpice后，点击“仿真-电路仿真”，查看各节点电压，辅助理解电路工作原理。

(8)保存与导出：可随时保存电路为.eda文件，或导出为SPICE网表，便于后续使用。

三、EDA核心代码结构解析

说明：这款轻量级EDA电子设计自动化软件用Python语言编写而成，引用了Python的很多功能库，比如PySpice库等。

1. EDA主窗口MainWindow

MainWindow类是整个程序的核心，负责界面布局、菜单栏和工具栏的创建、事件绑定等。它持有一个CircuitScene对象，作为电路编辑区的场景。

2. 电路场景CircuitScene

CircuitScene负责管理所有元件、节点、连线对象，并处理添加、删除、撤销、连线等操作。它维护了元件列表、节点列表、连线列表和操作历史，便于实现撤销功能。

3. 元件、节点、连线对象

ComponentItem：代表电阻、电容、电感、电源等元件，支持属性编辑、旋转、高亮等交互。

NodeItem：继承自QGraphicsEllipseItem，代表电路节点，支持拖拽和合并。

WireItem：继承自QGraphicsLineItem，代表连线，支持选中和删除。

4. 事件处理

鼠标点击、拖拽、双击、键盘操作等都通过重载事件函数实现。

菜单和工具栏的每个操作都通过triggered.connect绑定到对应的处理函数。

5. 模板插入

以TYPE-C模板为例，插入时会自动添加多个元件和节点，并通过辅助函数add_wire将它们正确连线，并确保所有连线都加入self.scene.wires，保证设计规则检查能通过。

6. 设计规则检查

遍历所有元件、节点、连线，检查参数、数量、格式等，发现问题及时弹窗提示。

7. 仿真功能

如果安装了PySpice，软件会自动生成SPICE电路对象，进行简单的直流工作点分析，并弹窗显示各节点电压。