EDA实验教学综述

EDA实验教学综述（精选6篇）

EDA实验教学综述 第1篇

随着电子技术的发展及电子系统设计周期缩短的要求，EDA技术得到迅猛发展。

EDA是Electronic Design Automation（电子设计自动化）的缩写。EDA技术，就是以大规模可编程逻辑器件为设计载体，以硬件描述语言为系统逻辑描述的主要表达方式，以计算机、大规模可编程逻辑器件的开发软件及实验开发系统为设计开发工具，通过使用有关的开发软件，自动完成电子系统设计的逻辑编译、逻辑化简、逻辑分割、逻辑综合及优化、逻辑布局布线、逻辑仿真，直至对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射、编程下载等工作，最终形成集成电子系统或专用集成芯片的一门新技术[1]。

目前，几乎所有高校的电类专业都开设了EDA课程，为加强教学效果，通常都使用专门的EDA实验箱来辅助教学，但是实验箱采用了一体化结构，所有的电路和器件都在一块电路板上，在功能上难以根据需要进行扩展，不利于学生的创新设计，复杂系统难以实现；实验箱体积较大，不便携带；EDA实验箱、单片机实验箱、DSP实验箱、ARM实验箱中很多功能模块的硬件电路是相同的，但不同实验箱上相同模块不能共享，存在资源浪费。由于实验箱的上述缺点，很多高校都纷纷开始设计开发自己的实验系统，提高实验箱的利用率，提高学生的工程创新能力[2][3]。

1 EDA实验系统开发的特点

EDA实验系统的开发具有以下特点：

1.1 实验内容由单一性向综合性发展

早期开发的EDA实验系统主要是学生用来学习EDA课程、下载程序、进行仿真的工具；使用实验系统是老师用来培养学生设计数字电路的能力、帮助学生学习和掌握开发语言的手段。因此EDA实验系统仅在电子类专业的EDA课程中使用，系统所提供的实验内容仅限于简单的数字电路设计，包括计数器、编码译码器的设计、数码管的显示等。随着EDA技术的发展，电信、通信等专业纷纷引入EDA实验系统，在“通信原理”等课程的实验教学中被广泛应用于实践[4]，实验内容也从单一的基本数字电路的设计发展到集EDA技术实验、单片机实验、DSP实验等为一体的综合性的实验平台[5]。因此，EDA实验平台逐渐面向电子信息类相关专业的学生进行课程的学习，课外竞技活动，电子类设计比赛，并逐渐用于教师进行科研。

1.2 系统结构从一体化向模块化发展

早起开发的EDA实验系统在结构上采用一体化的实验箱设计，所有的电路和器件都在一块电路板上[6,6]。这样，系统的使用虽然可以帮助学生掌握软件的应用，但也使学生对硬件电路不了解；另外，系统在功能上难以根据需要进行扩展，不利于学生进行创新设计，复杂的系统则难以实现。因此在后来的EDA实验系统的开发上，大都都采用了模块化的结构[7][8]，即FPGA、单片机等做在一块核心板上，其IO口以插针形式引出，以方便和外围电路的连接；外围电路则以模块的形式单独做在不同的电路板上，比如数码管显示模块、按键模块、LED显示模块等；根据不同的实验内容，可以选取相应的模块与核心板搭建而成。这样，模块化的设计提高了学生实际动手操作的能力，增强了学生参与实验的积极性；学生不但可以完成简单的固定电路的实验，也可以根据实际情况自由组合所需要的模块搭建自己设计的电路，从而提高学习兴趣，增强实验教学的效果；此外，模块化的设计还方便老师对学生设计的重复实现，有利于教学水平的提高。

1.3 核心芯片由单一化向丰富化发展

早期开发的EDA实验系统由于仅用于EDA课程的学习，其核心芯片大都为Altera公司的FPGA等可编程逻辑器件，开发语言环境主要为界面友好、操作简便的MaxplusⅡ和QuartusⅡ。随着EDA技术向不同学科不同专业的渗透，核心芯片逐渐发展为FPGA、单片机和DSP器件的综合使用，开发语言也逐渐开始使用C语言或汇编语言等。这样，实验系统能提供的实验内容和规模均有所增加，除了基本的数字电路设计实验模块以外，还可以增设调制解调模块、帧同步模块、信号波形产生模块等，扩大了实验系统的使用率，使实验设备向大型化、先进化发展。

1.4 使学生的学习由被动向主动发展

电子技术的发展日新月异，早期的实验平台由于其电路设计的封闭性，实验内容只停留在验证实验上，很难加入自己设计的外围电路。而模块化数字电路开放实验平台由于其接口电路的开放性，有能力的学生可以自行设计外围电路达到提高的目的，对于成功的设计还可以加到以后的实验教学中，成为具有自主知识产权的模块。

另外，由于整合了单片机、DSP等芯片的功能，实验内容得到很大扩展，学生在实验过程中可以拓宽知识面，主动去学习了解实验所需要的知识，学习的主动性得到很大的提高，并且，由于实验由简单的验证实验向综合的大型设计过渡，学生在实验过程中更容易理解数字电路设计中硬件的概念以及工程的概念。

学生在设计实验时，可能会用到一些实验系统没有开发出的模块，这时，学生需要自己设计该电路模块的电路图以及制作PCB板，直至实际制作出该功能模块。这样，学生除了掌握编程、还需要去学习怎样设计并制作电路板、学习该模块与核心板的接口电路设计等相关知识，因此，在实验过程中，学生的积极性和主动性得到提高。同时，由于实验的规模逐渐增加，同学之间需要团结合作才能共同完成一个实验，因此也锻炼了同学之间的团结合作精神。

2 结论

一个好的EDA实验平台，能培养学生开拓创新精神和团结协作精神、很强的实践操作能力、工程设计能力、综合应用能力、科学研究能力以及独立分析问题和解决问题的能力。我国高校现阶段所研制开发的EDA综合实验平台，能有效整合和优化多个电子类实验课程的功能，为单片机和EDA技术等课程提供了综合实验平台为高校培养创新性人才提供良好的实验条件和氛围。随着电子技术的发展以及EDA技术的不断深入发展，EDA实验平台的开发也将会日益完善：大规模可编程器件将被使用；实验系统将向体积小、功耗小的便携式嵌入式系统发展。

摘要：EDA技术是现代电子设计的发展趋势,本文阐述了高校EDA实验系统开发的发展及其特点,并对未来的发展趋势提出了展望。

关键词：EDA,实验系统,模块

参考文献

[1]廖超平等著.EDA技术与VHDL实用教程[M].北京:高等教育出版社,2007:1.

[2]刘延飞等著.开发EDA综合实验平台,提高学生工程创新能力[J].实验室研究与探索,2009,26(8):63-64.

[3]范胜利.一种基于模块的EDA教学实验系统[J].读与写杂志,2009,6(11):102.

[4]韩伟忠著.EDA,DSP技术与通信实验装置的总体设计[J].金陵职业大学学报,2002,17(1),52-54.

[5]孙旭等著.单片机、DSP、EDA的综合实验系统的设计[J].实验科学与技术,2008,6(6):55-57.

[6]雷雪梅等著.EDA教学实验箱的设计[J].内蒙古大学学报(自然科学版),2004,35(3):344-347.

[6]刘建成等著.EDA实验系统的设计与实现[J].实验室研究与探索,2009,28(1):86-88.

EDA实验报告 第2篇

实验报告

姓名：汤灿亮 学号：2012118060 班级：1211自动化

实验一 QUARTUS Ⅱ的设计流程

一、实验目的：

1、掌握QUARTUSⅡ安装过程；

2、熟悉QUARTUSⅡ设计环境；

3、掌握QUARTUSⅡ的设计过程。

二、实验内容：

用文本输入法设计一个二进制加法器。

三、实验步骤：

（一）、创建工作文件夹

在windows中新建一个文件夹（又称工作库或WORK LIBRARY），用于保存设计工程项目的有关文件。注：设计工程项目的所有有关文件不能保存在根目录下，必须保存在一个文件夹之下。例如建立的文件夹：E：CNT10

（二）、启动Quartus II 点击QUARTUSⅡ9.0图标打开QUARTUSⅡ9.0设计窗口。或点击QUARTUSⅡ9.0图标打开QUARTUSⅡ9.0设计窗口

（三）、设计文件输入

1、打开输入文件编辑器

点击菜单Filenew„选择Verilog HDL file建立一个文本设计文件。用文本输入法输入程序。

2、保存文件，文件名同程序的模块名。后缀.v

（四）、全编译（逻辑综合）

1、创建工程

点击菜单FileNew Project Wizard…….进行工程设置。完成工程文件夹的选定、工程名、顶层设计文件名（主程序）、编程器件的选择等工程设置。

2、编译前的相关设置设置

⑴选择PLD芯片：AssignmenmtsSettingsDevice弹出的窗口中选择选择芯片。

⑵选择配置芯片的工作方式AssignmenmtsSettingsDeviceDevice&Pin Options弹出的窗口中首选General项，在Options栏中选择Auto-restart-configuration after error.⑶选择配置芯片和编程方式：AssignmenmtsSettingsDeviceDevice&Pin Options弹出的窗口中选择Configuration栏，在窗口中设置配置方式，配置芯片和是否需要生成压缩的配置文件。

⑷选择输出设置：（1）-（4）项默认方式，可以不做任何操作，⑸选择目标器件闲置引脚的状态：AssignmenmtsSettingsDeviceDevice&Pin Options弹出的窗口中选择Unused Pins栏,在窗口中对闲置的引脚设置，推荐设置为As input tri-stated。

3、执行全程编译：ProcessingStart Compilation。完成对设计项目的检 错、逻辑综合、结构综合、配置文件生成以及时序分析。

（五）、功能仿真（或时序仿真）

建议先做功能仿真，以检验设计项目的逻辑真确性，这样可以提高设计效率。

1、功能仿真设置：AssignmenmtsSettings弹出的窗口中选择Simulator Settings。在右边Simulation mode中选择 Functional.2、ProcessingGenerate Functional Simulation netlist,生成功能仿真所需的文件。

3、建立波形文件并进行功能仿真

⑴FileNew，在窗口中选择Vector Waveform file打开向量波形文件编辑器。

⑵设置仿真时间区域：可默认。一般几十微妙。时间区域过长，使仿真时间变长，影响仿真效率。

⑶在向量波形文件编辑器中添加项目的相关引脚。原则上是所有引脚，但有的项目引脚很多，可以只添加必要的一些引脚。双击向量波形文件编辑器Name栏的空白区域后，会弹出一个“Insert Node or Bus”对话框，在弹出的对话框中选择“Node Finder„”按钮，则弹出“Node Finder„”对话框，选择Filter：Pins：all，然后点击List，Nodes Found栏将列出所有输入、输出端口。选择要观察的信号，点击“>”命令按钮加入到观察目标窗口中。选择OK，则在波形图中加入了待观察信号的图形。

或者执行ViewUtility WindowsNode Finder命令打开Node Finder窗口,在弹出的窗口中将所需引脚拖入波形编辑器中。

⑷编辑输入波形：对所有的输入引脚设置合适的波形。⑸启动仿真器：ProcessingStart Simulation.⑹观察分析仿真结果。仿真结果保存于文件“Simulation Report”,此文件在仿真完成后会自动弹出。若仿真结果有出入，重新修改程序，直到仿真结果没有问题。

（六）、下载验证：

1、芯片选择ACEX1KEP1K30QC208-2;

2、引脚锁定：

3、全编译；

4、下载线连接：将25针连下一端连接电脑LPT1口，一端连接到编程模块的DB25接口，再用十针连线一头插入通用编程模块JTGA下载接口处，另一头连接到目标芯片的下载接口。

5、打开实验箱电源，将模式选择开关CTRL的（2）（4）（8）拨至ON，使按键KD1,KD2，LED1,LED2,LED3,LED4,LED5等有效。

6、下载：ToolsProgrammer,完成下载。

7、拨动开关按键KD1,KD2验证电路。

四、实验程序及仿真结果

（一）、实验程序：

时序仿真结果：

波形文件及仿真：

五、实验箱现象描述

注：在程序正确，正确操作实验箱并成功下载并正常运行程序的前提下，现象为：实验箱上一排设定的LED灯，分别为4个表示四位二进制码，一个表示使能信号EN，一个表示复位信号RST，一个表示置数信号，一个进位位COUT,高电平时表示进位，四个用于置数的灯。EN信号高电平有效，低电平起保持作用，RST低电平有效，起复位作用，LOAD信号低电平有效，起置数作用。启动实验箱，让EN灯亮（高电平），RST灯亮（高电平），LOAD灯亮(高电平)，此时表示四位二进制码的LED灯分别从0到9计数（约为1S记一个数），到10的时候，显示数的四个LED灯表示成0（全灭），进位位灯（COUT）闪动一次（表示进一位），如此反复。使EN灯熄灭（低电平），显示数的灯停止变动，保持在它当前所表示的数值。恢复EN灯亮，继续计数。使RST灯熄灭（低电平），显示数的灯立即变为全灭（表示复位为0）。设置任意值，使LOAD灯熄灭（低电平），显示灯变成设置的数值，然后正常计数。

六、心得体会

在这次实验中，QUARTUS II软件是英文版的，一下基本功能在第一次中还是不够熟悉，通过问老师同学，慢慢的了解到QUARTUS Ⅱ软件的基本使用方法，以及从编写程序到下载到实验箱验证运行的基本流程，实验二用原理图输入法设计2位频率计

一、实验目的：

1．熟悉和掌握用QUARTUS Ⅱ的原理图输入方法设计简单数字系统的方法，并通过一个2位频率计的设计掌握用EDA软件进行数字系统设计的详细流程。2.掌握用EDA技术的层次化设计方法； 3.掌握多个数码管动态显示的原理与方法

二、实验内容

用原理图输入法设计一个2位频率计

三、实验步骤

1.在顶层文件设计窗口中设计频率计，频率计的设计分成几部分设计，分别是一个2位十进制计数器，一个时序控制电路，一个显示电路模块。

2.先设计2位十进制计数器，如图显示为设计好的2位十进制计数器。

步骤：（1）、点击file—new，弹出如图所示窗口，点击design File中Block diagram/schematic file，再点击ok即可。（2）、在弹出的bdf文件设计窗口中设计所需的设计，设计完成后，点击编译按钮，编译无误后，再进行时序仿真。

结果如图：

（3）、即可点击file—created/update—create symbol files for current file.生成元件符号，供高层次设计调用。注意：需要独立建立工程，2位十进制计数器的工程名和bdf文件名都为counter8。

3、设计时序控制电路，设计步骤与设计2位类似，设计完成后，一样需要设计文件符号供高层次设计调用，如图为设计好的时序控制电路。

4.在顶层设计窗口中设计顶层设计，最终的设计如图

进行时序仿真无误后进行波形仿真，结果如图：

可以从波形仿真中看出，当输入的待测信号的周期为410ns的时候，所测的的频率的最后两位为39。

四、试验箱验证及现象描述

引脚正确设定并正确下载到试验箱后，调节待测信号频率，当输入为4hz时，数码管上显示04，当输入为8hz,数码管上显示08，当输入为16HZ时，数码管

上显示为16，当输入为128hz时，数码管上显示为28。

五、心得体会

这次实验中，按照书上面的接线图，完成基本的接线，然后在电脑上面设计原理图，进行实验的测试，掌握用EDA技术的层次化设计方法，在实验中也出现过点失误，软件运行出错，经过检查，发现软件没有破解，在实验中还是要注意小细节。

实验三简易正弦波信号发生器设计

一、实验目的：

１、进一步熟悉QuartusII设计流程；

２、熟悉LMP_ROM与ＦＰＧＡ硬件资源的使用方法。３、熟悉SignalTap II嵌入式逻辑分析仪的使用方法。

二、实验内容

用原理图设计一个简易的正弦波信号发生器。

三、实验步骤

1.建立一个工程，取名为SIN_GNT。

2.生成.mif文件，用直接编辑法。点击file—new—memory file—memory initialization file,点击OK，选number为128位，word size为8位，点击ok,填写 表格，结果如图

3.以原理图方式对LPM_ROM进行设置和调用，在工程原理图编辑窗中双击，出现symbol框图中点击megawizard plug-in manager,在所示窗口中点击memory compiler的ROM:1-PORT,取文件名为ROM78，正弦波数据初始化文件选择DATA7X8.mif，即可生成正弦信号数据存储器ROM，如图所示

4.用原理图方式对7为计数器LPM模块，方法与制作ROM78模块类似，如图所示

5.新建一个原理图设计窗口，取名为SIN_GNT,在窗口里面设计所需的电路，结果如图，进行时序仿真，无误后建立波形文件，结果如图

由图可知，在时间脉冲的作用下，AR计数，相对于的，Q也从正弦信号数据存储器ROM中输出相对应的数值，由这两项，这可以在示波器上输出正弦波。

四、心得体会

在实验中，LPM 是参数可设置模块库Library of Parameterized Modules 的英语缩写，Altera 提供的可参数化宏功能模块和LPM 函数均基于Altera 器件的结构做了优化设计。在许多实用情况中，必须使用宏功能模块才可以使用一些Altera 特定器件的硬件功能。例如各类片上存储器、DSP 模块、LVDS 驱动器、嵌入式PLL 以及SERDES 和DDIO 电路模块等等。这些可以以图形或硬件描述语言模块形式方便调用的宏功能块，使得基于EDA 技术的电子设计的效率和可靠性有了很大的提高LPM可实现基于LPM的流水线的累加器的设计，逻辑数据采样电路设计，简易正弦信号发生器的设计

实验四用状态机实现序列检测器的设计

一、实验目的

1、熟悉状态机的作用及设计方法；

2、学习用状态机实现序列检测器的设计，并对其进行仿真和硬件测试。

二、实验原理

序列检测器可用于检测一组或多组由二进制码组成的脉冲序列信号，当序列检测器连续收到一组串行二进制码后，如果与检测器预先设置的码相同，则输出为1，否则输出为0。

三、实验内容

设计一个序列检测器，对1110010进行检测，对设计进行仿真测试并给出仿 真波形。

四、实验步骤

（1）运行软件，创建一个工程，取名为SHCK，打开文本文件编辑窗口，输入编写好的程序，如图所示。

取名为shiyan4，保存生成shiyan4.v文件。

（2）编译，时序仿真，直至无错误。

（3）建立波形文件，保存，取名为SHCK。设置各个需要的设置的参数，仿真时间设置为50us,时钟信号周期为4us,复位信号高电平有效，一般情况保持低电平，设置输入信号DIN含有输入数据段如图1110010，如图所示

（4）点击波形仿真，结果如图

由仿真结果可以看出，只有当输入完整的1110010时，输出信号才是高电平。（5）点击tools—netlist viewers—state machine viewers,查看状态转换表。

四、心得体会

EDA技术课程实验教学的研究 第3篇

关键词：EDA技术 实验教学 创新能力

1 概述

EDA是电子设计自动化Electronic Design Automation）的缩写，在20世纪90年代初从计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助测试（CAT）和计算机辅助工程（CAE）的概念发展而来的[1]。EDA技术作为现代电子设计技术要核心，依赖功能强大的计算机，在EDA软件平台上，对以硬件描述语言HDL为系统逻辑描述手段完成设计文件，自动地完成逻辑编译、逻辑化简、逻辑分割、结构综合、逻辑优化和测试仿真，直至实现既定的电子线路系统功能。目前国内外许多院校基于PLD的EDA技术在本科教学中有两个明显的特点：一是各专业中EDA教学实验课程的普及率极高，即在电子通信、工控乃至生物医学工程等非电类专业都包含了EDA技术的教学试验内容；二是在实验中EDA试验成为主流，大部分传统的实验如数字电路、计算机组成、接口、通信、处理器等实验内容，都融入了EDA实验，并更多地注重创新性实验[1]。EDA技术课程的开设，很大程度的提高学生实践动手能力，并获得良好的效果，但在实验教学中还存在若干弊端，发现普遍学生重软件、轻硬件，对硬件描述语言理解不深，工程实践能力不强。究其原因与EDA技术实验教学存在问题不无关系。

2 实验教学存在的问题

实验教学能够巩固教学效果，是提高学生实践动手能力的重要步骤，目前各院校对EDA技术课程实验教学中还存在若干弊端，主要存在以下两个方面。

2.1 在实验课方面

现行的实验多是采用EDA实验箱，普遍只能开设一些演示性、验证性实验，而综合性、设计性、创新性实验却偏少。实验前学生对实验准备不充分，缺少预习，对课本知识掌握不够，对硬件描述语言的程序结构和规则理解不够，导致实验课中学生把大多时间、精力花费在程序的编写、改错上，而忽视了实验的仿真、优化和调试[2]。在实验中由于实验指导书的内容过于详尽，学生只要按照指导书步骤就能得到实验结果，使的实验演变成输入程序、连接导线的机械性实验，难于调动学生对实验的积极性，不利于活跃学生思维，使的学生缺乏独立分析问题、解决问题的能力，难于提高实践动手能力。因此这样的实验很难发挥学生学习的主动性和能动性，阻碍了学生创新思维的发挥和实践能力的提高。

2.2 课后实践方面

在课外学生很少有机会参加教师的科研活动，更不用说参加企业合作开发产品的机会，另外很少学生自行购发EDA开发板，利用自已的计算机在课余时间自主学习设计，导致多数学生只会课本上的知识，并只注重书面应试，而缺乏相应的实践动手能力，致使学生对学习EDA技术感到枯燥无味，降低了对学习的兴趣，达不到提高学生创新能力培养的目标。

3 实验教学改革

3.1 采用启发式实验教学方法

在实验过程中，教师需注重对学生独立思考的训练，培养学生思考问题、分析问题、解决问题的能力。在做实验之前，教师对实验教学中会出现的疑难问题提前讲解，让学生提前做好充分的准备。在实验中遇到问题，启发学生思考问题，分析问题，并提出解决问题方案，教师在整个实验过程中只是起引导和点拨作用，而不是出现的问题都有教师完全包办，可大大提高学生应用知识的能力和动手能力，这样才能发挥学生对学习的主动性和能动性，才能培养出学生的创新能力。

3.2 改革实验课程内容

对实验内容做相应的调整，改验证性和基础性实验为自主设计性实验，增加开设综合创新性实验。在以往的验证性和基础性实验中，学生从确定的原理出发，按照实验指导书的步骤，采用已经确定的实验手段，获得相同的实验结果。这类实验很难提起学生学习的兴趣，阻碍了学习的主动性和能动性。根据EDA技术主要面向工程实际的特点和电子设计的自主创新性，在实验类型和内容上进行调整，使每一实验的层次性更加清楚，并在实验过程中注重学生自主设计能力和创新能力的培养，以及与工程实际相结合的动手能力的培养。因此在实验课程中对于验证性实验，实验指导书提供设计程序和实验方法，学生只需将提供的设计程序输入计算机，并按要求进行编译仿真，使得学生有一个初步的感性认识；自主设计性实验通常提出自主设计的要求和任务，并根据给定的要求和任务自行设计实现这一要求的电路或系统，并进行实验调试以达到设计的要求，深化学生在验证性实验中掌握的实验方法和操作技能；综合创新性实验则在仅给出一些提示的情况下提出自主创新设计要求，着重把课本上的理论知识与工程实际相结合，培养学生能够独立设计实验、操作实验和创新能力的提高。

3.3 发挥开放性实验室优势

发挥开放性实验室应有的自主学习和创新能力培养的作用，让更多的学生走进实验室，开展实验活动；实验室保证正常实验教学的同时，在无课期间对学生实施开放，以弥补学生在课内实验教学时间有限的情况下，对实验过程掌握不熟悉和遇到问题课内无法完成的不足；另外开放实验室也为那些完成了课内实验且有兴趣续继学习的学生提供必要的实验条件，同时有效倍曾学生的实践和自主设计的时间，强化学习效果。同时可在学生中成立EDA技术兴趣小组，重点培养能力强的学生骨干，通过他们的示范和带动作用，形成良好的学习氛围。

3.4 多元化实验教学考核方法

EDA技术课程是由理论课与实验课合为一体课程，相应的考核方式也应该能够体现理论与实验操作的情况，可实行多元化实验考核方法，即对学生实验报告、实验操作过程、实验结果、提问回答等进行实验技能进行全面考核，以考查他们应用理论知识解决实际问题的能力。从而激发学生学习EDA的兴趣，搞高实验教学的质量与学生的综合能力。

4 结语

EDA技术课程实验教学改革探索实施两年多来，取得了较好教学效果，激发了学生的学习兴趣，提高了学生的实践动手能力和创新能力的培养。为学生毕业走上工作岗位奠定了坚实基础。

参考文献：

[1]潘松，黄继业.EDA技术实用教程（第三版）[M].北京：科学出版社，2008.3.

[2]胡胜，宋跃，李君.EDA技术课程实践考学体系的改革探索[J].理工高教研究，2010年10月第29卷第5期.

[3]谢小东，李平.《EDA技术》课程实验教学的探索[J].实验科学与技术，2011年10月第9卷第5期.

[4]谢海霞.基于EDA技术的实验教学研究[J].琼州学院学报，2010年第17卷第2期.

[5]黄光华.以创新能力培养为目标的单片机实验教学改革[J].产业与科技论坛2011年第10卷第15期.

作者简介：

吴强（1983-），男，江西宁都人，硕士研究生，讲师。

项目来源：

EDA技术教学探讨 第4篇

以《数字逻辑电路》和《计算机组成原理》两课程为例,我们做了一些积极的探索和实践。这两门课程,传统的教学方法,学生在学习书本知识的同时,做一定量的演示性实验和一些简单的数字电路设计实验。其最终的教学效果,学生仅掌握部分理论概念,而对计算机整体及实际工作原理仍把握不足,并且几乎不能掌握复杂逻辑电路、专用芯片以及CPU芯片的设计和调试。众所周知,计算机是实用性极强、发展速度极快的高科技产品。显而易见,传统教学的内容和手段,都已经跟不上时代的发展,其结果势必导致我们的学生知识水平落后,实际动手能力不强。因此迫切需要为这些课程的教学,引入先进的教学手段,提供一个理论与实践相结合的,具有实际应用价值的实验平台。EDA技术对于《数字逻辑电路》和《计算机组成原理》等计算机硬件课程来说,堪称是目前技术最先进、实际应用价值最高的实验平台。EDA技术提出了一种全新的、方便的、实用性极强的设计理念和方法。

《数字逻辑电路》是高校计算机专业必修的一门专业课。《数字逻辑电路》是实践性很强的课程。以往《数字逻辑电路》在大学的教学中分为理论课和实验课。由于环境和条件的限制,学生在实验课上仅能用传统的方法,设计、制作、调试简单的数字逻辑电路。学生使用EDA技术,对数字逻辑电路和专用芯片进行分析、设计、调试,彻底颠覆了以往传统设计过程中繁琐的设计调试过程。

《计算机组成原理》课程侧重于计算机硬件,并且表述了软件与硬件之间的相互关联。学习《计算机组成原理》课程的目的,是让学生全面、整体的了解计算机内部结构和工作原理,特别是了解和掌握CPU的内部结构和工作原理,以便为学生的未来发展奠定良好的专业基础。由于EDA技术包括:EDA硬件开发平台和硬件描述语言工具软件平台。对于《计算机组成原理》课程,我们首先将《计算机组成原理》课程分为课堂教学和实验教学两部分。在课堂教学中给学生讲述《计算机组成原理》和EDA的使用方法;在实验教学中要求每个学生,用所学知识亲自动手动脑设计一小型CPU系统,简称模型机。具体的实验教学分为6个阶段:

第一阶段:从手工设计一位二进制加法器到使用EDA工具去完成设计。在这阶段让学生感到手工设计的繁琐和EDA设计的简便。激励学生用EDA去完成设计。

第二阶段:要求学生采用自底向上的方法,先设计1位半加器,再设计1位全加器,再设计4位加法器。要求学生既要掌握用原理图描述设计构想,也要掌握用硬件描述语言VHDL进行设计构思。使学生切身感受到用VHDL硬件描述语言的巨大优越性。

第三阶段:使用EDA技术完成处理器的设计。在这阶段,首先要求学生根据课堂教学内容,完成处理器的结构示意图。在示意图中,简明扼要的表示出数据通路中主要部件以及这些部件的相互关系。图中还要标明这些部件所需的控制信号,这些控制信号来源于控制器。此结构示意图的完成,有助于学生理清设计思路,但远远不能满足手工设计的需求,而用于指导写出处理器的VHDL硬件描述语言代码已经满足要求。因此,在此基础上可以高效率的完成处理器的设计。

第四阶段:使用EDA技术设计存储器。由于EDA硬件平台上的可编程器件亦含有存储单元,在设计中可利用这些存储单元构建自己的存储器。从而使设计简单化。

第五阶段:处理器与存储器相连组成一台模型计算。学生为了检验模型机是否实现了预期的功能,必须为其编写一段调试程序,并将此调试程序预先存入存储器模块中。利用EDA的工具软件平台对模型机仿真。在仿真过程中不断修改完善,直到模型机达到预期的设计要求。

第六阶段:可编程器件的物理实现。确定可编程器件,和该器件与模型机引脚对应关系,将设计结果下载到该可编程逻辑器件,使之成为设计要求的模型机。

我们通过一段时间的教学实践,以及和其他院校计算机专业教师们相互沟通,了解到在市场众多EDA工具中,性能价格比最好的是Altera公司提供的开发集成环境:ED2硬件开发平台和QuartusII工具软件平台。Altera公司针对市场需求,推出了一款多媒体开发板卡ED2硬件开发平台。ED2板卡通过下载电缆和计算机相连,ED2板卡上装有可编程逻辑器件等辅助电路。应用QuartusII工具软件平台,用硬件描述语言或原理图的方法,对数字电路进行设计、仿真调试、时序分析测量等。由于QuartusII工具软件平台是运行于计算机中的软件,所以这个过程可以非常方便、快捷,并且可以不断的修正错误,反复多次的设计、调试、分析,直到达到满意的设计结果。然后将调试好的电路,下载到ED2板卡上可编程器件中。最后,用仪器仪表测量被装载的可编程器件,实际测量后稍加修正,便可得到预想的设计结果。

EDA课程双语教学初探 第5篇

关键词：EDA课程,双语教学,教学效果

引言

随着大规模和超大规模可编程逻辑器件FPGA/CPLD在EDA(电子设计自动化)技术上的广泛应用,越来越多的高等院校开设了EDA方面的课程[1]。而国外的EDA技术发展更为迅猛,为了更好的让学生了解较为先进的技术,在EDA课程的教学中采用双语方式就显得极为迫切。

双语教学是我国高等教育国际化趋势的发展需要,是培养具有国际合作意识、国际交流与竞争能力的高素质人才的重要手段[2]。2007年教育部颁发了《关于进一步深化本科教学改革,全面提高教学质量的若干意见》,文件中提到鼓励开展双语教学,提高大学生的专业外语水平和外语应用能力[3]。为此,我校根据实际情况,选择EDA课程作为双语课程并在电子信息工程专业尝试。本文将结合几年的教学经验,与大家共同探讨如何更好的开展EDA双语课程。

1 教材选用

目前适合于EDA课程教学的中文教材很多,而适用的外文教材很少。为了能够达到双语教学的目的,让学生多方面、多角度、近距离的接触外语,使学生在更好地掌握学科前沿知识的同时,有效提高其外语的实际应用能力。我校在授课过程中选用内容浅显易学的中文教材,同时教师提供给学生相关的外文资料。例如本课程所选用的中文教材介绍了CPLD/FPGA的结构原理、VHDL语言的语法结构及编程技巧、FPGA在DSP等领域的应用等内容[4],学生通过中文教材介绍的大量的知识以及教师提供的外文资料,能够基本掌握大规模可编程逻辑器件的设计与应用。授课中使用英文版的EDA软件,这样在学习“使用菜单”和“帮助文件”时,又提供给学生学习和使用专业词汇的有利条件,同时也利于学生学习和使用VHDL和verilog等编程语言。

通过将中文教材和外文资料结合使用,学生在学习的过程中能先通过中文教材掌握一些基本的知识点,后期可以据此结合教师提供的外文材料深入学习,逐步克服在研究国外的先进技术时由于语言文化差异所造成的障碍。

2 授课模式

教师在授课时,总是力求传授给学生更多的知识,因此授课信息量非常大。而由于各国语言文化的差异,在双语教学过程中,学生还需要花大量时间去理解语言。但由于EDA课程先进的技术资料都是外文的,所以授课教师必须在双语教学的授课中逐渐帮助学生克服这一障碍。长此以往,学生才能够在双语教学的课堂中接受大量的知识。

本科生的英语应用能力普遍不高,尤其是听力、口语能力都不尽如人意,水平也参差不齐。因此,在我校的授课过程中,结合学生的实际情况,采用外语和汉语混合授课的方式,使用外语课件,以汉语为主讲解。在外文资料中经常出现的知识点用外文讲解,必要时中文解释,讲解时避免学生投入过多的精力关注某一个单词而忽略所表达的专业内容才是授课重点。对于重要的专业词语要反复强化,保证在学生课外学习时能够快速阅读文献。

3 利用网络教学资源

对于双语教学而言,为学生创造一个外文的学习环境是非常重要的,但仅靠课堂上的教学是远远不够的。加之目前外文影印教材品种有限,因此,充分利用网络资源就显得非常重要了[2]。网络教学资源为EDA课程学习提供了大量的资源。目前关于EDA技术的网站很多,诸如www.fpga.com.cn、www.edacn.net、www.51eda.com等网站为我们提供了目前较为先进的技术资料,而且这其中有相当多的资料是外文的,通过EDA课程的双语教学,学生了解了专业知识的英语描述,才能够较快的阅读资料,熟悉和掌握先进的EDA技术。

4 突出问题及解决方案

双语教学效果的好坏关键问题在于师资[2,5],要求师资队伍不仅有较高的专业技术水平,还要有较高的应用外语能力,这样才能非常流畅、准确的用外语表达专业知识。因此,条件允许的情况下,需要对双语课程授课的教师进行双语授课培训,学习国外现代的教学理念、先进的教学方法和手段、新的教育思想,以提高师资队伍的教学水平。我校为了提高双语课程授课教师的业务能力,分期分批派授课教师参加辽宁省双语教师培训班。通过培训,教师与兄弟院校教师交流、切磋,对于双语教学的目的、优势以及实施有了更加明确的认识,目前已见成效。

除此之外,在课程学习的过程中,还要注意到学生是主体。双语课程对学生的外语能力要求更高,而一个班级全体学生的外语能力不可能在同一个水平线上,所以在授课过程中,因材施教也是特别需要注意的。经过几轮的教学发现,如果在授课过程中,遵循循序渐进的教学方法,会取得较好的教学效果,即刚开始上课时以汉语讲授为主、外语讲解为辅,使得外语基础较差的学生不至于跟不上课程而丧失学习兴趣,随着学生对专业知识的熟悉,逐渐过渡为以外语讲授为主、汉语讲解为辅,这样即可以为学生的学习提供了一个过渡期。

5 结论

通过对学生进行调查,在EDA课程中开展双语教学还是较受学生欢迎的,同时也取得了较好的教学效果;而且通过双语教学,授课教师了解到国外更先进的教学手段和方法,加速了教育的国际化。因此,在EDA课程中开展双语教学获得了学生和教师的双赢。

参考文献

[1]曾湘英.在数字电路教学中应用EDA技术[J].实验技术与管理.2006,23(5):87-89.

[2]王忠民.“微型计算机原理”双语教学探讨[J].西安邮电学院学报.2006,11(6):126-127,141.

[3]关于进一步深化本科教学改革,全面提高教学质量的若干意见[M].北京:教育部高等教育司.2007.

[4]刘爱荣,王振成.EDA技术与CPLD/FPGA开发应用简明教程[M].北京:清华大学出版社.2007.

EDA技术的实验教学研究 第6篇

电子设计自动化 (EDA) 代表了当今电子设计技术的最新发展方向。EDA技术是一门借助计算机来完成各种电子电路设计的自动化过程, 它可以让学生有一个学习知识, 运用知识的系统结构, 同时EDA技术又是一门实践性强的技术。因此掌握EDA技术, 是走向市场、走向社会、走向国际的基本技能, 依靠传统的实验教学已远不能满足社会对高新技术人才培养的需要。EDA技术在实验教学中的应用是现代教育发展的一种趋势, 不仅可以让学生了解EDA开发的基本过程, 而且也可以加深学生对电路的理解, 从而加学生的学习兴趣, 提高学生分析和解决实际问题的能力。

注重EDA技术课程的实验教学, 加强对学生动手创新能力的培养, 是EDA技术课程建设的重点内容。对于各种高级专门人才的发源地———高等院校来说, 不断改进教学方法和教学手段, 加强和巩固学生电子技术的专业基础知识是十分必要的。

1 EDA简介

EDA是电子设计自动化。由于它是一门刚刚发展起来的新技术, 涉及面广, 内容丰富, 理解各异, 所以目前尚无一个确切的定义。但从EDA技术的几个主要方面的内容来看, 可以理解为:EDA技术是以大规模可编程逻辑器件为设计载体, 以硬件描述语言为系统逻辑描述的主要表达方式, 以计算机、大规模可编程逻辑器件的开发软件及实验开发系统为设计工具, 通过有关的开发软件, 自动完成用软件的方式设计电子系统到硬件系统的一门新技术。可以实现逻辑编译、逻辑化简、逻辑分割、逻辑综合及优化, 逻辑布局布线、逻辑仿真。完成对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射、编程下载等工作, 最终形成集成电子系统或专用集成芯片。EDA就是能够帮助人们设计电子电路或系统的软件工具。该工具可以在电子产品的各个设计阶段发挥作用, 使设计更复杂的电路和系统成为可能。在原理图设计阶段, 可以使用EDA中的仿真工具论证设计的正确性;在芯片设计阶段, 可以使用E-DA中的芯片设计工具设计制作芯片的版图:在电路板设计阶段, 可以使用EDA中电路板设计工具设计多层电路板。特别是支持硬件描述语言的EDA工具的出现, 使复杂数字系统设计自动化成为可能, 只要用硬件描述语言将数字系统的行为描述正确, 就可以进行该数字系统的芯片设计与制造。有专家认为, 21世纪将是EDA技术的高速发展期, EDA技术将是对21世纪产生重大影响的十大技术之一。

2 实验教学中应用EDA技术的必要性

2.1 传统实验教学弊端

1) 一般院校的实验室的规模和开放时间是有限的, 所以学生的实践动手就受到了时间和地点的限制。同时电路的测试也需要用到许多专门的仪器, 学生在课后的大量时间没有这些仪器都无法继续自己的设计, 不利于学生学习的巩固和提高。

2) 传统实验室中有些仪器设备价格昂贵, 难以进入学生实验室, 而且实验室储备的电子元器件也有限的, 无法满足各种电子电路的设计和试验要求。

3) 对于一些较复杂的实验, 学生需要用大部分的精力和时间进行电路连接和线路的检查, 而用于实验出现的问题进行分析、解决的时间不足, 实验效果不理想。

2.2 EDA技术实验教学的优点

1) 利用EDA技术能够很直观、形象地进行实验, 让实验教学更加方便有趣。与在真实实验室工作一样, 任意设计电路、运行、数据分析, 许多的教学内容在课堂上就能解决, 教学效果好、教学效率高。运用了仿真软件进行教学, 学生对运动的版面将会产生浓厚的兴趣, 对教师讲解的课程内容 (电路的功能、性能指标) 非常直观地就能理解, 并且可以提出更换电路参数试试, 增加教学的互动性和学生进入教学的积极性, 有利于培养学生的兴趣。

2) 学生实践突破空间、时间与人员的限制, 实现实验教学的开放性。采用EDA技术可以建立开放式EDA教学管理中心, 克服了传统教学中实验教学必须在规定时间到规定地点进行这一弊端, 学生可以在家里、办公室等可以上网的环境中不受时空限制来完成实验环节。教师也可通过上网来组织、管理教学。引入自主学习的开放式EDA教学模式, 是解决学时不足与信息量增多的矛盾的有效途径, 也是一种“授人以渔”的教学方法。教学形式更为灵活;实验或者教学结论可以引导学生自行论证, 摆脱教学的枯燥性和深奥感;学生进入设计者角色等等。

3) 对教师来说, EDA技术也是一个新事物, 在教学过程中, 为了达到好的教学效果, 教师必须选择恰当的EDA软件, 结合书本挖掘实例, 并进行恰当的综合设计。这样的过程本身就是一个学习知识、提高理论层次和教学水平的过程。21世纪我国电子技术领域将飞速发展, 而这方面的人才还十分匮乏, 作为高校, 除了要搞好教学以外, 同时也必须开拓进取、强化科研, 新的EDA技术可以让教师及时了解电子技术领域一些相关的前沿动态、用新的方法和工具来研发产品, 从传统的通用集成电路的应用转向可编程逻辑器件的应用;从系统的硬件设计转向硬件、软件高度渗透的设计, 以提高和拓宽电子系统的设计能力。

4) 丰富了实验教学内容, 提高了实验成功率。随着教学要求的不断提高及电子技术的迅速发展, 实验设备的先进性面临着新的挑战。传统的实验是以实物为主, 由于采用搭接线路进行调试, 设备易磨损老化, 出现故障较多, 对于较为复杂的实验, 学生在规定时间内难以调试成功;用EDA软件工具做实验, 实验环境是一个虚拟环境, 克服实验室仪器设备与元器件在品种、规格和数量上不足的限制。随着软件的不断发展和完善, 能够做的实验不断的增加和扩展, 把以前繁琐的实验室验证调试和人工制板全部在电脑上完成, 在短暂的实验时间里快速完成较复杂的电路连接、测试工作, 避免元器件损坏、接触不良、仪器损坏等不利因素。

3 结论

21世纪是电子技术高速发展的时代, 各种新器件、新技术、新方法层出不穷。人们开发的电子系统也越来越庞大、越来越复杂、要求也越来越高, 要分析和设计复杂的电子系统, 人工的方法已不再适用。为适应这种现状, 日趋完善的EDA技术正在逐步取代传统的电子设计方法。EDA是目前最新最全面的电子设计技术及工具, 它的出现为电子设计工作者提供了一种全新的设计方法, 因此, 掌握EDA技术, 是走向市场、走向社会、走向国际的基本技能, 依靠传统的实验教学已远不能满足社会对高新技术人才培养的需要, 在实验教学中引入EDA技术, 使学生能全面了解电子技术的发展, 适应信息社会对设计人员的要求。S

参考文献

[1]徐光辉.CPLD/FPGA的开发和应用[J].电子工业出版社.

[2]潘松.EDA技术应用与发展之管窥[J].电子世界.

[3]王锁萍, 龚建荣.EDA技术及发展趋势[J].电子世界.

[4]汉泽西.EDA技术及其应用[M].北京航空航天大学出版社.

[5]谭会生, 张昌凡.EDA技术及应用[M].西安电子科技大学出版社.