EDA电子技术

EDA电子技术（精选12篇）

EDA电子技术 第1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课程设计 电子琴 第2篇

----结题报告

学号：110342241

姓名：章译文

一．设计要求

1.能发出1234567基本音。

2.能自动播放《偶像万万岁》和《梁祝》。3.能在数码管上显示弹奏时的音名。

二．设计原理分析

1.音阶的获得

系统要求要求用7个按键控制发声，我们用7个键盘来控制产生低音（或中音）段的7个音阶频率。所有的音名频率都是通过一个基准频率经过分频得到的。但部分分频过大的音频直接输出给扬声器，频率信号脉冲的占空比会非常窄，不能驱动扬声器工作。于是，我们设计了一个“带有预置数的计数器”来简化整个设计过程。将原频率分频成期望值的2倍频率信号。再通过二分频，驱动扬声器工作。

简易电子琴控制流程图

2.MUSICAL_NOTE内部电路

MUSICAL_NOTE内部电路

使用MUSICAL_NOTE电路，实现初值可变的计数器，并对音阶实现二分频，使电子琴实现正常发音。

按键播放部分电路

3.自动播放功能的实现

自动播放部分电路

Hebing.mif文件（偶像万万岁&梁祝）

歌曲长度为352位，利用三个74261设计0~352的计数器，自动寻址，将音频导入lpm_rom，与MUSICAL_NOTE相互作用，实现自动播放。

按键除颤电路原理图

作为机械开关的键盘，在按键操作时，机械触点的弹性及电压跳动等原因，再触点闭合或者开启的瞬间会出现电压的抖动，如果不进行处理就会造成误操作。按键去抖动的关键在于提取稳定的低电平状态，滤去前沿后沿的抖动毛刺。4.在数码管上显示弹奏时的音名

显示部分电路图

Display内部电路

电路中的74161是16进制的计数器，它的低三位接到3—8译码器模块74138的地址输入端，这样就可以实现74138的8个输出端轮流输出低电平，恰好用来控制“位码”DIG7~DIG0。LPM_MUX是QuartusⅡ中的宏模块，用来实现多位的“多选一”，它的数据位数可以以及数据的数量可以任意设定。

电路中使用了与非门，实现发音与现实同时实现，在此要注意的是，因为使用了与非门，静态字符现实数码管管脚的设定值应该与原值相反。

三．设计原理图

简易电子琴原理图

根据以上分析，将三个模块组合，便得到了简易电子琴的整体设计。在整体设计的过程中，要注意三个模块之间的关系，使其能够相互作用，正常发音和显示。

四．实验总结 在这三天的实验过程中，通过对于实验目的的分析，有目标的查找资料，研读教材，在分清楚模块的基础上，写下了实验计划，规划好时间，确定每天要做的事。在实验的第一天，实现了按键发音，同时，也基本弄清楚了自动播放的原理，有了设计思路，第二天上午，完成了自动循环播放的功能，下午在同学的帮助下，确定了数码管显示的基本思路，通过对于以前知识的复习和查找，成功实现了数码管的显示功能。

在实验的过程中，也遇到很多的困难。在自动播放的时候，由于没有修改hebing.mif的进制，音乐总不能正常播放。还有就是在数码管显示的时候，一开始没有弄清与非门的作用，显示的数字总是反着的。后来经过冷静的分析，在老师和同学的帮助下，成功完成了电子琴的设计，实现了所有的功能。当然，设计也还有很多可以完善和改进的地方，在以后的学习过程中，我会更加用心，多做，多思考。

浅析电子设计中EDA技术的应用 第3篇

【关键词】电子设计;EDA技术;技术应用

引言

电子技术在信息化时代得到了高速发展，各类电子产品成为了人们生活中不可或缺的一部分，随着电子产品附带的功能逐渐增多以及性能方面的拓展，人们对电子技术提出了更高的要求。集成电路制造技术和电子设计是推动电子产品发展的主要动力，其中电子设计更是以前沿尖端的EDA技术为核心，在电子技术不断取得突破的今天，CPLD、FPGA可编程逻辑器件也越来越多的应用于电子设计，为电子设计带来了广阔发展空间和适应各项需求的灵活性。

1.EDA技术的特点与应用

（1）FPGA/CPLD的编程方式较易实现无线编程、红外编程、超声编程，或通过电话线远程在线编程，并且具有良好的加密功能。

（2）不存在MCU所特有的复位不可靠和PC跑飞等固有缺陷，还可将整个系统下载于同一芯片中，缩小了体积，易于管理与屏蔽，从而具有高可靠性。

（3）对于复杂多变的通信协议来说，利用VHDL进行FPGA编程高效、灵活，并且能够快速适应标准的升级，实际上FPGA的大容量、高速、高性能的发展趋势正是为了迎合通信领域应用的需要。

（4）器件的功能块可以同时工作，能够实现指令级、比特级、流水线级甚至是任务级的并行执行，加快了运算速度，由FPGA实现的运算系统可以达到现有通用处理器的数百甚至上千倍。将EDA技术应用于电子系统设计，能减小设备体积，降低功耗，提高电路的可靠性，减少上市时间，将设计风险降至最小，是数字系统设计的发展方向。在数字信号处理领域，传统的设计方法有2种：

a.采用DSP处理器，如TMS320系列微处理器;b.采用固定功能的DSP器件或ASIC器件。随着DSP系统复杂程度和功能要求的提高，这些DSP解决方案暴露出缺陷：DSP处理器方案成本低，但软件处理数据不可能有很强的实时性能，限制了在高速和实时系统中的应用;固定功能的DSP器件或ASIC器件可以提供很好的实时性能，但灵活性太差。相对DSP处理器，FPGA可以由设计者根据算法的内在并行结构设计合适的处理阵列，避免前者串行执行指令的低效;相对ASIC，FPGA可避免初期巨大的开发投资，并且拥有如微处理器的通用性和灵活性。加之FPGA内部大都提供了RAM、双口RAM和FIFO-RAM等存储体结构，所以FPGA可以完全取代通用DSP芯片或作为通用DSP芯片的协处理器进行工作。如果将通用DSP和FPGA融合在一起，把需要多个时钟周期的运算交给FPGA完成，DSP芯片主要完成单时钟的运算并控制FPGA的“可再配置计算”功能，可更好地把二者的优势发挥出来。

2.电子设计中EDA技术应用需注意的问题

在电子设计中应用EDA技术需要注意以下几点：

①在电子电路设计的时候，延时时间具有不确定性的特征，以及自动编译的部分电路可能会成为赘余，所以电子设计中采用EDA时，反向器的个数不易为偶数并联连接;②输入引脚要保持接地，不能处于悬空的状态，驱动的时候要保证是有源信号;③各个器件的电源要保持接地状态，需要的时候要对各个连接进行滤波和解耦处理;④设计的过程中，逻辑单元和引脚都要留出多余的部分，便于后期的扩展设计或者是设计修改;⑤需要采取一定的冷却处理，避免各个器件使用的时候过热。

3.EDA技术设计流程解析

3.1 源程序的编辑、编译及行为仿真

一项工程的设计首先需利用EDA工具的文本编辑器或图形编辑器将它用文本方式（VHDL程序方式）或图形方式（流程图方式和状态图方式）表示出来。这两种表达方式必须首先通过EDA工具进行排错编译，变成VHDL文件格式，为进一步的逻辑综合作准备。在逻辑综合以前可以先对VHDL所描述的内容进行行为仿真，即将VHDL设计源程序直接送到VHDL仿真器中仿真。

3.2 目标器件

逻辑透配就是将由综合器产生的网表文件针对某一具体的目标器件进行逻辑映射操作，其中包括底层器件配置、逻辑分割、逻辑优化、布线与操作等，配置于指定的目标器件中，产生最终的下载文件。随后，可进行时序仿真。时序仿真是将布线器/适配器所产生的VHDL网表文件送到VHDL仿真器中所进行的仿真。该仿真已将器件特性考虑进去了，因此可以得到精确的时序仿真结果。如果编译、综合、布线/适配和行为仿真、功能仿真、时序仿真等过程都没有发现问题，即满足原设计的要求，就可以将由CPLD/FPGA布线/适配器产生的配置/下载文件通过编程器或下载电缆载入目标芯片CPLD或FPGA中。

3.3 硬件仿真与测试

在电子设计当中，经常会通过FPGA来完成对电子系统设计的功能检测，检测完成之后通過VHDL进行设计，最后呈现结果。这是硬件的仿真过程。而硬件的测试过程是指针对于CPLD以及FPGA直接应用到设计的过程当中，将文件下载之后，对电子设计过程进行功能检测。在对EDA技术进行的功能及时序仿真阶段，如果在仿真过程中没有发现任何问题，就可以将生成的文件下载到目标芯片当中。在这个过程中，应当注意以下几个重要事项：

①不可以采取反相器串联法来构成“延时电路”。

②在输入引脚时不可以悬空，必须通过有源信号进行驱动，将不使用的引脚进行接地。

③器件电源和接地的地线引脚应当要可靠连接。

④为了方便EDA技术应用的扩展和设计，在对要使用的器件进行选择时，要使得逻辑单元以及引脚要有一定的数量余量。

⑤要注意把握好环境的变化，防止对器件造成过热引起故障。

4.8255A芯片设计中EDA技术的应用分析

4.1 8255A端口及构造体说明

该设计模块中PPI端口一共定义了40个引脚，定义与8255A是相同的。端口的构造体许多都是输入输出的双向引脚，其端口是相互对应的。在芯片端口的构造体内部，都是通过bus-in和bus-out总线来实现。

4.2 构造体进程说明

PPI的构造体包括5个进程，主要是读进程、写进程以及形成pa、pb、pc三态输出进程。其中pa、pb和pc进程比较简单，不需要做详细说明，在这里主要分析读、写两个进程。

（1）读进程工作就是指在片选信号和读信号都有效时，从各个端口对外部设备提供的信息数据进行读入。此外读进程对数据线总线的信息数据进行描述并且通过三态缓冲器进行实现。

（2）写进程工作就是在片选信号和写信号有效时，将总线上的数据信息写入到bus-out总线上，与此同时，将总线上的最高数据位进行寄存器保存，便于以后对使用方式的判别。因为在写进程中，VHDL语言编程方法与读进程中的十分相似，再加上源程序比较长，所以本文没有给出详细的源程序。

5.结语

可以说EDA技术的应用为电子设计行业带来了一次技术上的革新，这就要求电子设计工程师要熟练掌握好EDA技术，在提高效率的同时，开发出更多具有高性能的电子产品。使得EDA技术更好地适应社会发展，增强自身竞争实力，并推动电子系统不断向集成化、大规模化的方向快速发展。

参考文献

[1]卢紫毅，肖梓祥.对可编程ASIC发展新趋势的探讨[J].现代电子技术，2001（3）：11-13.

EDA技术教学探索 第4篇

随着信息技术的发展, EDA技术 (EDA即电子设计自动化<ElectronicDesign Automation>的缩写, 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VHDL完成设计文件, 然后由计算机自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局、布线和仿真, 直至对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载等工作) 已经普及到各个领域。当今国内各大高校电子信息类专业都开设了EDA技术课程, 它因理论性和实践性强而迅速取代了传统的电子设计方法, 是当今电子技术设计的趋势, 但其面临的最大问题是技术更新速度快, 需要教学内容、教学思想和教学资源都不断更新。如何将新技术有效传输, 如何让EDA技术与现实生产生活中的例子结合起来, 让学生能够从认识技术到理解技术转变, 使学生能够很快利用该技术解决现实生活中的问题这些都值得我们思考。

●EDA技术的教学现状及存在的问题

长期以来, 由于各高校对本科生实验投入有限, 教师无法做到手把手带领学生进行一个完整的项目, 学生在学习的过程中大多是应付学习, 缺乏寻找硬件进行实训的主动性, 以致学生学完以后仍然无法独立进行FPGA项目的开发。同时, 学生在学习关于可编程逻辑阵列的结构特点、相互交叉点可编程内容时, 往往不知道从何下手, 但这些内容对硬件电路设计, 以软件语言的思维去改变硬件电路结构至关重要。可因为在理论课上一般是使用国内高校流行的教学硬件语言VHDL语言进行教学, 会使学生错以为前后两个部分没有联系, 进而感觉索然乏味, 造成学习兴趣缺乏。

EDA教学主要是利用现代电子系统的设计方法, 使用可编程逻辑器件实现逻辑设计, 同时也会讲授一些电路制作软件的使用以及仿真工具的使用。而因在市面上流行的硬件开发语言还有Verilog语言, 加之各高校的教师掌握语言的熟练程度不一, 也缺乏统一的教学指导, 就导致各高校在讲授该门课程的时候, 使用的平台各异, 学生在学该门课程的时候往往满怀信心去学, 结果到实际工作中却是面对另外一门语言。后续课程中, 如SOPC系统设计, 对学生和教师的要求很高, 一般EDA课堂上也较少涉及SOPC的知识。学生在学习了EDA课程以后, 往往感觉知道了一些, 也会完成一些实训的小项目, 但牵涉到如IP核等方面的技能时却不知从何下手。另外, 由于FPGA设计的教学涉及方面很多, 有理论学习部分, 有实践应用环节, 需要掌握新的计算机语言, 熟练使用专业的软件平台, 了解FPGA硬件内部结构, 熟悉FPGA与外围电路的硬件设计, 对理论教学、软硬件实验都有较高要求。除此以外, 可编程逻辑器件的基础结构、FPGA芯片内部硬件结构等内容的教学难度大, 硬件程序语言的语法规则较多, 而所有的这些都是为了硬件开发能更快上手, 可是, 高校现今往往在讲述这些前述基础知识后课时也基本完了, 这样就使得学生少了一些时间进行系统的开发, 也没有时间深入理解软核知识对FPGA开发的重大作用。

●改进EDA技术教学的方法

EDA技术教学主要依托的器件是可编程逻辑阵列, 其课程结构可以分为:芯片内部结构演变发展及原理;硬件描述性语言;可编程片上系统设计。这三部分在EDA课程中有不同的比例。有的高校将这三个部分合为一门课程讲授, 在笔者所在学校, 是将前两个部分归为一门课程, 后一部分归为一门课程。不论采用哪一种课程归属方式, 这三部分都是相互联系、相互依存的。其目标是要让学生快速理解可编程器件的基本原理, 从而能够自主完成系统设计。这就需要一个又一个系统的真实的实训案例教学, 让学生能从原理理解、程序设计、系统分析等方面得到训练。使学生从孤立的设计到系统设计的转变, 利用“逐项引导+项目驱动”的教学模式, 培养学生的自主学习能力、系统设计能力和语言表达能力。

1.结合项目开发的课堂引导教学

笔者在多年的教学过程中, 发现从可编程逻辑阵列的原理入手, 引导学生进入FPGA的教学中, 效果甚微, 学生感觉无法理解, 也不知这些原理究竟有何妙用, 无法真正熟知FPGA的强大魅力所在。为此, 后续教学中, 我们试图引入案例教学, 因为在学习EDA课程之时, 学生基本上都有单片机学习的经验和过程。在给出案例的时候, 有意识地让学生去思考, 如果这个项目用单片机开发该如何进行?何处需要改进?耗费资源多少?速度多快?当学生已经进入硬件设计的殿堂之后, 让学生首先观察同一个项目, 用FPGA开发有何精妙之处。第一个项目一般是由教师给出, 引导学生逐步讨论, 然后自学、归纳、找出与单片机的相同与不同。让学生在有一个感性的认识后, 变被动学习为主动学习。这样可以激发学生主动思考、发现问题、解决问题、归纳和总结问题经验的能力。例如, 在学生的第一次课中, 教师给出多路彩灯的实际案例, 先让学生以单片机的思维去解决问题, 他们一般能够很快入手。当换成FPGA的思维后, 学生突然之间就能感觉到FPGA的强大, 花样彩灯在变换过程中, 利用硬件描述性语言并行思维的好处。教师可鼓励学生多提方案, 并对方案论证辩论和反驳, 得出最优方案。通过这样的一个简单但是却完整的过程, 学生对FPGA的设计有了一个深刻的认识, 同时也加深了理解。再来学习FPGA的原理、相互交叉逻辑点的编程组合, 学生就会非常有兴趣, 也不会望而生畏, 这样就很好地解决了入门引导的学习问题。

2.组建兴趣小组, 进行以学生为主的项目实践教学

我校的FPGA教学配备了Altera公司的实验套件, 同时, 也为每五人一个兴趣小组配备了简易的FPGA开发板, 实验室同时也配备了SOPC实验平台。这些成梯队的实验设备的配备, 不论从性能上还是拓展学习上, 已能完全满足学生学习FPGA的需要, 学生平时在课堂上学习理论知识, 课下兴趣小组进行实践开发验证, 笔者鼓励他们扩展外围应用, 解决一些学科方面的问题, 如林业物联网监控系统、数据处理等。学习之余, 优秀团队提前进入毕业设计以及参与到教师的科研团队中, 收到了很好的教学效果。学生也真正感受到FPGA的魅力所在, 自觉钻研, 动手能力得到了很大提高。对于动手能力特强的学生来说, 简易的FPGA开发板已不能满足其需求, 学生就会转移学习兴趣到SOPC实训中去。学生在一年多的训练中, 已俨然达到了对一个初级工程师的要求, 工作也是得心应手。这种课下兴趣小组以及我校本科生创新基地的教学模式, 不仅能很好地训练学生, 同时, 也可有效激发不同层次学生的学习热情, 带动一大批学生积极学习, 培养了学生的团队精神、动手能力和创新能力, 也能带动整个专业良好的学习风气。

3.建立网络教学体系, 弥补学时不足的问题

当前, 全球正流行MOOC教学模式, 我校在探讨MOOC模式教学过程中, 也根据自身的特点, 开设了第二课堂。平时课堂上的讲授, 学生都会产生很多问题, 在课下通过实验验证中, 也还会有一些不同问题。针对这个特点, 我校充分利用网络资源, 鼓励学生创建FPGA的QQ讨论群, 让教师也加入其中, 这样能够最大限度地解决问题, 同时, 要求教师将关键知识点、设计过程中的重要之处, 都放在网络教学平台上, 供学生下载查看, 并提供讨论区供师生交流互动。另外, 为了弥补教师工程实训经验不足的问题, 我们广泛联系, 邀请了很多FPGA企业中的工程师加入这个平台讨论。这种网络形式的教学, 在很大程度上提高了教学效率, 也使教学质量有了很大的提升。

4.引导学生逐渐掌握Verilog语言

目前, 电子技术的飞速发展, 各大公司也相继转型使用Verilog语言, 而纵观国内高校的教学, 很大一部分高校还在使用VHDL语言。究竟是选择VHDL还是Verilog语言, 笔者认为都是可以的, 但是, 如果高校在教授VHDL语言中, 引导学生形成正确的硬件开发思维后, 也应该要讲授Verilog语言, 毕竟从主流发展来说, Verilog语言已有逐渐上升的趋势。同时, 因Verilog语言是以C语言为基础, 学生也很容易接受, 这样, 语言教学学时就会减少很多, 可以将更多的精力放到其他实践中去。同时, EDA的后续课程中如SOPC设计也有很多是从Verilog语言的角度去讲授的。我们的思路是语言是载体, 不要花大力气去讲授, 而应多花时间去引导学生如何进行硬件开发。VHDL和Verilog语言都应该花些时间告知学生, 让学生能有一个全方位的认识, 以后走上工作岗位, 才不会感觉到对某门语言非常陌生而不知从何下手, 能极大地提高学生工作的上手能力和应聘的成功率。

5.将SOPC教学引入到EDA教学中

SOPC技术是当今电子设计的主流方向, 很多计算机类学生, 他们没有电路基础的知识, 也无法理解CMOS、TTL等原理, 但是他们的强项是计算机语言编程, 而SOPC正好提供了这样一个平台, 可以将软件思维编程以硬件结构实现, 这是以后硬件电路设计发展的一个方向。没有SOPC的体系, EDA就会逊色不少。随着FPGA技术的成熟, SOPC教学也逐渐引入到本科教学中, 教学重点也不再关注基础性知识学习, 而应该将重心放在系统设计领域, 从硬件语言的设计转移到C/C++语言设计, 使SOPC的功能能够以C/C++语言的形式体现, 使功能更具体化。在这个阶段的教学中, 要力求使学生体会到各个专业课程之间的联系与融合, 进而感受到FPGA的强大魅力, 自觉产生学习的兴趣和意愿。只有这样, 才能真正学习好EDA。

●结束语

EDA技术是一门技术性很强的学科, 有它自身的系统性和要求, 目前, 很大一部分高校在教学过程中都将精力放在语言教学上, 容易使学生认为这是一门硬件语言课程。我们要改变这种思维, 合理安排语言教学学时, 以案例教学为出发点, 引导学生理解FPGA的原理和特点, 并在此基础上, 完成一个又一个的项目实训, 而后, 将学生引入到SOPC的体系和思维中, 让学生深刻理解一个系统不仅有“器官”, 而更重要的是有“心脏”。真正达到锻炼学生动手能力的目的, 让学生身临项目实训之中, 更好更快地掌握技能。同时, 教师也要改变以往总是讲授VHDL的思维定势, 逐渐引导学生掌握Verilog语言, 这样, 学生在以后的工作中, 才不会对自己没有见过的语言产生陌生感。EDA技术课程, 前沿性很强, 待学习待掌握的方面还有很多, 学生要学习, 教师更要学习, 只有这样, 才能把这门专业课程讲授好, 才能使学生学有所用。

摘要：EDA技术有很强的综合性和实践性, 有其特殊性和要求。本文分析了目前EDA技术教学的现状和存在的问题, 指出了硬件语言教学学时过多的弊端, 以学生真正系统地掌握该技术入手, 从组建兴趣小组、不同梯队配备实验平台、Verilog语言与VHDL语言并重讲授、SOPC的重要性等方面讨论了EDA技术教学的改革思路。

关键词：EDA,教学,探索

参考文献

[1]张玉叶.《EDA技术》课程教学思路与创新方向探索[J].太原师范学院学报, 2013 (3) :142-144.

[2]晏伯武, 田嵩.EDA技术及其教学相关问题的探讨[J].黄石理工学院学报, 2010 (2) :63-67.

[3]高飞.EDA技术课程改革与实践[J].大学教育, 2013 (11) :85-86.

[4]贾佳.EDA技术课程教学改革研究[J].大众科技, 2011 (4) :168-169.

[5]周莉莉, 周淑阁, 井娥林.FPGA课程教学方法的探讨与研究[J].实验室科学, 2013 (6) :65-66.

[6]余能辉.关于FPGA课程教学的实践及其探索[J].南昌教育学院学报, 2012 (11) :49-50.

《EDA技术》课程设计教学大纲 第5篇

课程设计名称： 《EDA技术课程设计》 课程代码： 学 分： 1 总学时/周数： 1周

适用专业： 电子工程、通信工程、自动化等专业

一、课程设计目的与任务

本课程设计是在学完EDA技术课程后的必修课程，它的教学目的和任务是综合利用所学EDA技术知识完成一个具有完整功能的电子系统设计，从系统顶层模块的划分、各功能模块的硬件语言描述（编程）、各模块及整体电路仿真、到最后下载到可编程器件实现真实的电路，让学生亲自体验一次采用现代电子设计自动化技术完成一个电子系统设计的全过程。让学生得到一次自主使用VHDL语言描述电路功能的训练机会，从而提高对VHDL语言的使用能力，加深对仿真在设计中的重要作用的认识，提高对使用Max+plus2EDA软件工具的熟练程度，最终获得初步的电子系统设计经验，为毕业设计和将来从事电子设计的相关工作打下基础

二、课程设计基本要求

本课程设计，采用以学生自主设计为主教师指导为辅的原则，让学生有一个充分发挥自我想像的空间，设计分阶段进行，在独立力完成了方案设计后，组织一次交流讨论会，互相启发开阔设计思路，尽可能使学生在这个具有创新思维、难度最高的设计环节获得更多的收益，通过该课程设计更深入更全面地提高使用Max+plus2软件工具完成设计全过程的熟练程度，尤其是要提高仿真和试验开发系统的使用能力，设计最终要做出真实电路并上电检测其功能和性能指标是否达到了预定的目标，最后写出课程设计报告。

三、课程设计选题原则

所选题目应是社会生活、生产中常见的、学生易于理解和把握且感兴趣的、对所学知识尽可能综合全面派上用场的、难易程度适中的、一周时间能够完成的的题目。

四、课程设计内容及时间安排

1．设计内容：根据具体设计题目和提出的功能性能指标要求，查阅相应参考资料，将所设计的电路系统划分成若干功能模块完成顶层结构设计（方案设计），对各功能模块用硬件描述语言描述以完成程序设计，对个功能模块及电路系统整体做仿真设计以验证其正误，将设计文件下载至可编程逻辑器件在实验开发装置上检测功能性能指标以完成真实电路的设计。写出课程设计报告，其中要有顶层结构图，各功能模块的程序，各功能模块和整个电路系统的仿真波形图，并对这些设计图纸和设计程序所表达的逻辑思想、工作原理给以说明，写出设计步骤和设计心得。2．课程设计时间：开始设计的前一周公布设计题目下达设计任务，用半周时间完成方案设计、程序设计，另外半周完成仿真、下载、测试。

五、课程设计主要参考资料

潘松 黄继业 编著《EDA技术使用教程》（第二版）科学出版社 2005。

王振红主编《VHDL数字电路设计与应用实践教程》机械工业出版社，2006年。

六、课程设计考核方式及成绩评定

考核成绩由两部分组成：现场检测设计出的真实电路占50%，课程设计报告占50%。

大纲撰写人： 杨显富 系（教研室）：（签字）学院学术委员会意见：（签字）

学院审核：（签字、盖章）年 月 日

EDA电子技术 第6篇

关键词：EDA技术；数字电子技术；实验中学；电子设计自动化；计算机；电路实验 文献标识码：A

中图分类号：G632 文章编号：1009-2374（2016）15-0047-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.15.022

1 概述

数控机床是当代加工精度最高的设备，在整个制造业中运用最广泛。采用宏程序编程能加工几何形状比较复杂的零件，尤其是具有列表曲线、非圆曲线和曲面的不规则零件，如此能更高效地利用数控系统的性能，提高数控机床的生产效益。宏程序编程是根据加工零件图形轮廓规律运用数学公式、参数方程、微积分方程等有关数学知识利用基本计算方法来编写加工程序，解决实际工程问题。抓住图形轮廓规律，巧妙运用数学公式，灵活地运用好变量，可使宏程序编写得更灵活简便。宏程序编程千变万化，但万变不离其宗，掌握零件轮廓规律及其数学公式，就掌握了宏程序编程的方法。

2 宏程序

宏程序在制造业中运用广泛、实用性大，在宏程序的编写过程中能将数学定理、公式、微积分方程等相关知识点很好地运用到程序中，宏程序也是利用最基本的数学运算方法去解决实际工程制造问题的方法。宏程序编程变化灵活，可以活学活用，掌握零件轮廓特征和规律是宏程序编程的关键。利用数学知识，灵活运用变量，可以实现多种编程方法解决实际问题。

2.1 宏程序定义

使用宏变量编写出来的程序叫宏程序。编写一般的程序时，程序地址符后为常量，一个程序只能加工一个固定形状的零件，适用范围狭小。宏变量就是宏程序地址符后的变量，宏变量的改变可以运用赋值语句改变赋值的方法实现，使宏程序具有一般程序不能实现的通用性。合理调用子程序语句、配合循环语句和分支语句，可以编写出各种复杂零件、不规则曲面的加工程序。

2.2 宏程序的特点

宏程序和一般数控程序的主要区别在于能支持变量、运算及程序的流程控制。

2.3 宏程序的使用过程

使用宏程序时，首先要对参数变量进行赋值，其次对各个参数变量关系进行运算，最后通过逻辑判断达到控制程序跳转，达到对程序的控制。

2.4 宏程序指令格式（以FANUC 0i系统为例）

变量：就是取值能变化的量。当指定一个变量时，要在符号（#）的后面指定变量号。不能像通用程序语言那样给变量起名字。[例如]#1。

表达式也可用来指定变量号，但此时必须要将表达式放在方括号里面。[例如]#[#1+#2-10]。

运算命令：变量之间可以进行下列运算。右边的表达式可通过常数、变量、函数和算符结合。表达式中的变量#j和#k可用常数替代，另外也可以将表达式使用于左边表达式的变量号中。

运算符：包括算术运算符、条件运算符和逻辑运算符等。每个算符由两个字母组成，用来比较两个值，决定它们是否相等或一个值比另一个值小或大。

注意：不能用不等号。

循环语句：由循环判断语句、循环体和结束语

组成。

IF[〈条件表达式〉]GOTOn：如果指定的条件表达式满足，则转移到序列号为n的语句；如果条件表达式不满足，程序执行下一程序块。

循环（WHILE语句）：在WHILE后指定条件表达式。如果当指定的条件表达式满足时，程序从DO执行到END。如果指定的条件表达式不满足，程序执行END后面的程序块。

备注：当指定的条件表达式满足时，执行WHILE后，程序从DO执行到END。如果指定的条件表达式不满足，程序执行与DO对应的END后面的程序块。条件表达式和算符与IF语句相同。DO和END后面的数值是指定执行范围的识别号，可用1、2、3作为识别号。

识别号（1～3）在DO～END循环中可多次使用，使用时注意程序中不能含有交叉循环。

3 椭球面方程及其参数方程

在空间直角坐标系下：

由式（1）所表示的曲面叫做椭球面或称椭圆面，其中a、b、c为任意正常数，通常假定a≥b≥c>0。该方程叫做椭球面的标准方程。

假设椭球面上任意一点P（x，y，z）如图1（a），设式（1）中a>b>c。如图1（b）所示，以O为球心，分别以a、b、c为半径作三个同心球，从O任引射线ON，设分别交三球面于A、B、C，则OA=a、OB=b、OC=C，将射线ON向XOY平面投影，设A、B、C的射影分别为A′、B′、C′，设∠ZON= ，∠XON=φ，过A′、B′分别作A′A1⊥XO、B′B1⊥XO，过A作平面⊥X轴，过B作平面β⊥Y轴，过C作平面γ⊥Z轴，设三平面交于一点P（x，y，z），则有：

4 应用实例

加工一个凸椭球，椭球的长半轴轴长为25mm，短半轴长为15mm，椭球高10mm，要求使用宏程序编写凸椭球加工的程序。

4.1 椭球加工思路

在椭球面高度范围内（0～10mm）垂直Z轴将椭球分为N份，所得所有截面与X0Y平面平行，截面与椭球相交曲线为椭圆，此椭圆轨迹可利用宏程序进行加工都与XY轴平行，N值越大加工效果越接近椭球形状的，加工精度越高。

4.2 选取宏变量

宏程序编制根据零件规律灵活选取宏变量是关键，选取宏变量不同，加工程序编写方法就不同。利用椭球面高度范围内（0～10mm）垂直Z轴将椭球分为N份加工凸椭球宏变量选取有两种：一种是等距法，将椭球面高度平均分为N等份，这种方法计算每份Z轴坐标较繁琐；另一种方法是等角度法，所分椭球截面曲线同一方向与椭球心夹角相等，都为 ，如图2所示。这种方法刚好套用得上椭球面的参数方程，计算Z轴坐标方便，所以加工凸椭球选用等角度法取宏变量，由上往下加工，采用了等角度增量，确保凸椭球各加工部位保持加工精度一致。根据凸椭球的参数方程可知，每增加一个转角 （0≤θ≤90°），就能计算出节点坐标P（x，y，z），P点的轨迹z=f（x）就是一个椭圆垂直Z轴的截面。增加的 越小，加工凸椭球的精度越高，表面粗糙度越好。

4.3 加工程序

5 结语

宏程序编程其关键在于宏变量的选取，选取不同的宏变量，编写的方法也不相同。编程时，要根据零件的结构特征，分析零件所需加工表面的几何关系，运用数学公式推导出所选参数宏变量间的关系。有效利用零件轮廓规律及其数学公式编写宏程序，大大提高了手工编写宏程序效率，解决了手工编写某些复杂零件、不规则曲面加工程序难题。

参考文献

[1] FANUC 0i-MC操作 B-64144CM/01[S].

[2] 赫英歧.巧用宏程序加工椭球面[J].科技经济市场，

2008，（10）.

[3] 安春香.椭球面参数方程的推导及其参数方程的几何

意义[J].洛阳师范学院学报，1998，（2）.

作者简介：何祥财（1981-），男，广西贺州人，上汽通用五菱汽车股份有限公司助理工程师，研究方向：汽车发动机制造设备维修。

EDA在电子技术中的应用 第7篇

传统的电子技术培训课程, 包含数电、模电和高频电子三块。电子技术作为电子信息类专业极其重要的学科基础课, 在教学中很受重视, 它的教学质量将直接影响专业课的学习水平和实践能力的培养, 对电子类各专业人才培养目标的实现起着关键作用。

2、传统电子技术培训的缺点

(1) 教材基本内容已不能与当今的电子技术接轨; (2) 传统电路的设计方法不适合大型项目的设计; (3) 传统教材的内容和培养模式将会影响良好实践能力的培养; (4) 内容抽象, 实践以验证为主, 创新设计为辅; (5) 实训所需设备不足, 仅局限于验证性实验和基于“电路模块式 (板级) ”设计项目。

3、现代EDA技术的含义及特点

电子设计自动化 (EDA) 技术以软硬件为工作平台, 在电子产品系统设计中, 能够将电路设计、性能分析、仿真验证、电路优化及设计印制板的整个过程利用计算机自动处理完成, 代表了现代电子设计的主流趋势。

“EDA技术”课程兼具理论性和实践性, 且实践强于理论。因此, 针对电子技术教学环节改革与探索, 结合办学目标, 拓宽学习者的思路, 摆脱传统理论的束缚, 实现从分析到设计的升华, 是电子技术信息类专业建设的一项重要任务, 有着积极的现实意义。

4、EDA在电子技术中的应用

4.1 通过仿真软件代替硬件

EDA技术中有着大量专业的仿真软件, 如SPICE/PSPICE、EWB、Multisim等, 可构建多种形式的实验、实习平台, 进行电路仿真测试、交直流分析、频率响应分析、电路参数扫描分析、电路容差分析等。“以软代硬”弥补了实训设备的不足, 使实训不再受到硬件条件的限制, 促进高校教学手段现代化。

4.2 利用EDA软件将硬件设计转换为软件设计

E D A技术的应用减少了实训对硬件设施的依赖, 学员可凭借EDA软件平台进行电子产品的设计。例如Protel、PowerPCB、Layout等, 通过设计, 拔高了综合技能, 且极大程度调动了学习的兴趣, 激发了主观能动性。

4.3 设计性实验、电路设计方案可通过EDA技术验证正确性

利用EDA技术可采用系统仿真或结构模拟的方法来验证实验或综合设计方案的可行性, 这只需确定系统各环节的子项目和子模块便可轻松实现。仿真之后对构成系统的各子电路结构进行必要的模拟分析, 以此来判断电路结构设计的正确性及各项性能指标的实现性。EDA技术的量化分析方法对于提高工程电子技术设计水平和电子产品质量, 有着重要的指导意义。

4.4 利用EDA技术优化设计电路的特性

众所周知, 电子元器件的容差以及工作环境温度会对电路的稳定性产生极大的影响。传统的设计方法很难对环境影响进行全面而彻底的分析, 但采用EDA技术中的温度分析、统计分析功能, 可以方省了培训设备的投入, 降低了管理成本和维护费用, 丰富了实训内容, 逐步地培养了学员的工程意识和创新能力, 实现了由分析到设计的质变。

参考文献

[1]孙加存, 吴晓帆.EDA技术实训教学体系的构建[J].中国现代教育装备, 2007 (55) .

[2]潘松, 黄继业.EDA技术与VHDL (3) [M].北京:清华大学出版社, 2009.9.

[3]祁鸿芳, 余正洋.EDA技术在高校实践教学中的应用[J].仪器仪表用户, 2009, 1.

谈电子EDA技术的应用与发展 第8篇

关键词：电子,EDA,应用与发展

1. 引言

作为信息产业来说是近些年来的国家的朝阳企业, 电子信息的制造业更是信息产业的一个中坚力量。电子信息的制造业通过用先进的科学计算机技术、通信技术、微电子技术渗透的发哦国民企业当中的每一个部门, 从而来感受到电子信息高科技带给我们国家的改变。所以说对电子信息制造业发展的加快是推动整个社会信息化的基础。

2. 概述

EDA是英文Electronic Design Automadon的缩写指的就是设计自动化, 它是在90年代初期的时候从CAD、CAM、CAT以及CAE都是关于计算机类的概念发展过来的。

EDA技术是通过计算机作为一个辅助工作平台, 通过将先进的微电子技术、计算机技术、智能化技术的最新的研究成果根据硬件的描述语言将HDL完成的设计文件, 自动的完成逻辑的编辑进行化简、分割综合, 还有优化、布局布线、仿真还有对于特定目标芯片的适配变异还有编程下载这样的工作, 知道实现既定的电子线路的系统的功能。可以说EDA是一项综合的学科技术, 它将软件和硬件之间的壁垒打破了, 当然这也代表了电子设计技术还有应用技术的发展方向。EDA技术它所主要能对电子系统进行三个方面的辅助设计的工作。也就是IC的设计、电子电路的设计还有就是PCB的设计了。

3. 关于EDA技术的应用

可以说现在的EDA技术的发展史非常迅猛的, 而且应用也非常的广泛。在教学这一方面, 特别是搞笑的电子类的专业的时间当中几乎是所有的理工科类的高校都会开设EDA的课程。开设的目的主要就是为了能够让学生更加的了解EDA的基本原理以及基本概念, 让它更容易掌握描述系统的落机方法, 不仅能够让实验设备或者是设计出的电子系统能够更加具有高的可靠性, 不仅又经济、快速而且很容易实现, 修改起来也很方便。与此同时能够大大的提高学生的实践动手能力、创新能力以及计算机应用能力, 从而为今后的工作打下扎实的基础。就譬如说在学习CDMA的无线通信系统的当中, 所有的移动手机以及无线基站都在一个相同的频谱工作, 也是为了区别开来呼叫的不同性, 每一个手机都拥有一个唯一的码序列, CDMA基站必须要能够将这些不一样的观点的码序进行分辨才能够辨别出不同的传呼进程, 这样就是为了能够通过匹配的滤波器的输出现实在出入数据流当中能够探测到一个固定的码序列:FPGA。也是为了能够获取良好的滤波器的设计而完成的DSP的高级数据处理的功能, 所以在FPGA的现代通信领域上面说获得的广泛的应用。在产品设计以及制造方面, 从高性能的微处理器、数字信号处理器最后到彩电、音响还有电子玩具的电路等方面, EDA的技术不仅仅是应用在前期的计数机模拟仿真、产品调试, 并且也是在电子设备的研制还有生成、电路板的焊接到呢个方面有着非常重要的作用。总的来说电子EDA的技术依然成为了电子工业领域不可或缺的一部分了。

EDA技术发展非常迅速, 渐渐地在教学、科研、产品设计还有制造等方面都发挥了非常巨大的作用。在科研方面:主要利用的就是通过利用电路的仿真工具所进行的电路设计以及仿真, 通过利用虚拟仪器进行产品的调试等方面。

EDA在产品的设计还有制造方面的应用也是非常好的:先是从高性能的微处理器、数字信号处理器一直到彩电、音响还有带你玩具电路这样的, EDA技术不仅仅是将前期的计算机模拟仿真进行应用, 更是将PCB的制作、电子设备的研发、电路板的焊接还有ASIC的流片过程等这些都发生了非常重要的作用。可以说电子EDA技术已经成为了电子工业领域当中的一项不可或缺的技术了。

4. 关于电子EDA技术的发展趋势

EDA技术在进入了21世纪之后, 因为受到更大规模的FPGA以及CPLD的期间的不断的推陈出新使得支持标准硬件面熟的语言的功能越来越强大, 使得EDA的软件不断地更新、增加, 更使得电子EDA的技术得到了更大的发展。

并且伴随着半导体技术、集成技术还有计算机技术的飞速发展, 传统的设计方式越来越不能适应当今的发展。并且基于芯片的设计方法越来越成为了现代电子系统设计的主流。而且随着因特尔公司的奔腾处理器的推出使得Xilinx等多家公司上市了大规模的芯片组以及高速、高密度的印刷电路板的应用, EDA技术在仿真、时序分析、集成电路自动设计还有高速印刷电路板设计以及操作平台的扩展等方面都面临了相当大的挑战。这样的问题其实就是EDA技术未来所发展的趋势。

我们有理由相信21世纪必定是EDA技术的高速发展的阶段。它通过硬件的面熟语言将其作为罗技面熟的主要表达方式, 通过计数机、大规模的可编程逻辑器件的开发软件还有实验开发系统作为了设计的工具, 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的技术。

参考文献

[1]擦光辉.CPLD/TPGA的开发与应用[M].北京:电于工业出版社, 2002.

EDA电子技术 第9篇

在信息社会中, 数字化是电子产业发展的必然趋势, 因此在电子信息及相关专业的教学中也越来越看重数字技术, 数字电子技术作为数字技术中一门极其重要的学科基础课在本科教学中很受重视。EDA (Electronic Design Automation) 技术作为数字电子技术的延伸, 已经引入到电子信息类本科教学中[1,2,3]。目前, 单独针对数字电子技术课程和EDA课程的教学改革比较多, 但是对于将两门课程结合起来有何优势的研究还有待教师探索[4,5,6]。因此, 通过使用常用的EDA工具软件, 结合实例, 就数字电子技术与EDA技术相结合做一探讨。

1 常用EDA工具软件简介

常用的EDA软件有加拿大IIT公司推出的EWB (Electronics WorkBench) , 在EWB基础上形成的Multisim以及美国Altera公司开发的Max+Plus Ⅱ [7]。

目前, 我校EDA实验室所使用的软件是美国Altera公司开发的Max+Plus Ⅱ, 所以本文中的例子都是基于此平台进行的。

Max+Plus Ⅱ (Multiple Array and Programming Logic User System) 具有Windows操作系统的程序界面, 采用全菜单操作和鼠标操作方式, 是一个方便、易学易用、功能全面的EDA工具。Max+Plus Ⅱ支持原理图、VHDL语言和Verilog语言文本文件, 以及波形EDIF等格式化的文件作为设计输入[7]。使用Max+Plus Ⅱ进行电路设计的流程简单, 经过设计输入、设计编译、设计仿真、下载即可完成。

2 数字电子技术与EDA技术相结合的几点益处

2.1 将数字电子技术中难以实现的硬件设计转换为软件设计

在传统的数字电子技术教学中, 讲授组合逻辑电路设计时, 首先分析设计要求, 按照要求列出真值表;然后进行逻辑函数表达式的化简, 得出表达形式最简的输出函数表达式, 最后画出逻辑图。当输入变量比较少时, 这种方法无疑是简单有效的, 但是, 当输入变量比较多时, 这种方法就显得很吃力。下面以设计8位奇校验电路为例进行说明。

若采用传统的设计方案, 首先需要画出8变量真值表, 8变量真值表需要28行 (即256行) , 这就非常麻烦, 而逻辑函数的化简更是难上加难。如果借助Max+Plus Ⅱ软件, 使用VHDL语句, 按照8位奇校验逻辑功能, 用软件方法来实现硬件设计。8位奇校验电路的VHDL程序如下所示[8]:

library ieee;

use ieee.std-logic-1164.all;

entity p-check is

port (a:in std-logic-vector (7 downto 0) ;

y:out std-logic) ;

end p-check;

architecture art of p-check is

begin

process (a)

variable tmp:std-logic;

begin

tmp:='1';

for i in 0 to 7 loop

tmp:=tmp xor a (i) ;

end loop;

y<=tmp;

end process;

end art;

其中:a表示8位输入信号;y表示奇校验输出, 通过观察该程序可以发现, 程序逻辑性强, 简单易读。

对上述程序进行仿真, 仿真波形如图1所示。

通过观察可以看出, 该仿真波形完全符合奇校验逻辑功能。在Max+Plus Ⅱ软件下进行综合, 可以得到8位奇校验电路的逻辑符号, 当其他的设计工作中需要用到8位奇校验功能时, 可以直接调用此元器件, 不必重新设计, 简化了设计工作。

通过EDA技术实现数字电路设计, 可以让学生尝试用软件代替硬件, 实现硬件电路软件化。学生应用EDA技术除了可以实现小规模的电子电路设计, 还可以通过对CPLD, FPGA编程, 设计复杂的电路系统。

2.2 应用Max+Plus Ⅱ 分析电路现象

在日常生活中, 数字电路随处可见, 这就要求理论教学必须与实践教学相结合, 达到理论联系实际的目的。但是通过总结学生的学习情况发现, 学生并不能很好地将理论与实际联系起来, 特别是当学生设计好电路进行实验时, 经常出现与他们自己分析的理论结果不一致的现象。如果单纯的进行理论讲解, 难以让学生理解清楚。如何把电路的工作过程形象地展示给学生, 对于学生对电路现象的理解至关重要。

例如, 在实验课中使用集成电路74160设计一个模4计数器, 模为4即说明计数器中应有4个状态, 共占有4个时钟周期。在实验过程中, 采用异步清零法设计的学生发现, 他们所设计的电路输出状态为000, 001, 010, 011, 100, 其中, 前4个状态中每个状态占用一个时钟周期, 第五个状态中100的持续时间非常短, 而后计数器的输出状态为000。面对这种实验现象, 单纯从理论的角度出发讲解, 学生接受起来很困难。下面, 以此为例, 通过在Max+Plus Ⅱ平台下进行原理图设计和仿真分析, 帮助学生进行电路现象的观察。

图2是使用74160的异步清零功能设计的模4计数器。其中, A, B, C, D是并行数据输入端;ENT和ENP是使能端;LDN是同步置数端;CLRN是异步清零端;QA, QB, QC, QD为计数器的输出[9,10], 仿真波形如图3所示。

从图3中可以看出, 当ENT和ENP 接高电平时, 第一个计数脉冲到来时计数器从000开始计数, 此后每来一个计数脉冲, 计数器的输出状态加1, 当第五个计数脉冲 (例如在170 ns时) 到来时, 计数器的输出为100, 由于通过非门将QC信号反馈给CLRN, CLRN此时得到低电平, 74160的异步清零端有效, 则计数器立即被清零, 计数器的输出状态为000, 回到计数器的初始状态。在此工作过程中, 100状态持续的时间非常短, 与随后出现的000状态共同占有一个时钟周期。通过对仿真波形的分析, 学生能够比较形象地理解“异步清零”的工作过程, 也能够解释在实验过程中所观察到的实验现象。

2.3 “开放的”数字电子技术实验室

目前, 我校数字电子技术课程的实践环节主要是由实验课、课程设计构成的。由于课时固定, 学生的实际动手机会有限, 而数字电子技术课程是一门实践性很强的课程, 它主要是为学生今后从事电子设计打好基础。如果学生没有机会进行实际操作, 就无法进行电子设计, 更谈不上“设计好电路”。

将EDA技术与数字电子技术结合起来, 相当于将数字电子技术实验箱“搬移”到电脑上, 学生可以根据自身的情况, 依托Max+Plus Ⅱ软件平台, 结合所学习的内容, 及时地进行接近于实际电路的设计、仿真、分析, 加深对理论的理解, 若仿真结果不正确, 学生可以在电脑上修改电路, 不会造成硬件资源的浪费。当仿真结果完全正确时, 学生就可以非常放心地进行实际电路的搭接、使用, 这一过程可以将理论与实际真正联系起来。通过这个“开放的”数字电子技术实验室, 可以激发学生的电子设计创作灵感, 提高学生的创新能力和综合素质。

3 结 语

将数字电子技术与EDA技术结合, 可以使学生不拘泥于只有靠“芯片+连线”才能设计数字电路的想法, 开阔了学生的设计思路。 通过EDA工具对电路进行仿真, 教师可以对学生难以理解的电路现象进行直观的讲解, 加深学生对理论知识的掌握。同时, 引入EDA技术, 可以使学生有更多的机会动手设计电路, 验证自己的想法, 激发了学生的热情, 为设计复杂的数字系统打下基础。充分发挥数字电子技术与EDA技术相辅相成的特点, 对“教”与“学”都有积极作用。

摘要：针对目前电子信息工程专业《数字电子技术》课程和《EDA技术》课程相结合的研究比较少的现状, 对两课程相结合的益处进行了探讨。通过介绍常用的EDA软件Max+PlusⅡ, 结合例子, 通过仿真分析得出EDA技术与数字电子技术相结合具有如下三点益处:实现硬件电路设计软件化, 分析疑难电路现象, 实现“开放”的数字电路实验室。通过将两课程相结合, 可以使教师对理论知识的讲解更透彻, 使学生有更多的机会设计并验证电路, 对“教”与“学”都具有积极作用。

关键词：数字电子技术,EDA技术,结合,仿真

参考文献

[1]李东生, 尹学忠.改革传统课程教学, 强化EDA和集成电路设计[J].实验技术与管理, 2005, 22 (4) :1-2, 5.

[2]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.

[3]袁新娣, 杨汉祥.EDA在《数字电路》教学中的应用[J].现代电子技术, 2006, 29 (4) :47-48, 51.

[4]覃善华, 欧阳义芳, 吴伟明, 等.EWB在《数字电路》教学中的应用[J].现代电子技术, 2004, 27 (1) :100-102.

[5]杨汉祥.数字电路课程交叉知识的教学研讨与实践[J].赣南师范学院学报, 2005 (6) :107-109.

[6]徐鲁雄.数字电路课程建设的新观点[J].计算机教育, 2007 (8) :35-37.

[7]赵刚, 张志亮, 张菁, 等.EDA技术简明教程[M].成都:四川大学出版社, 2004.

[8]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.

[9]杨志忠.数字电子技术基础[M].北京:高等教育出版社, 2004.

应用EDA技术培养学生创新能力 第10篇

1 传统电子设计的缺点与不足

要把一个电子产品从设计图转化为实物, 传统的制作方法是先制作印刷电路板, 然后将选用的电子器件按照电路设计焊接好之后, 再验证设计的正确性。在这个过程中, 往往会出现以下问题:

1.1 设计图的正确性

一个电子产品的设计是否正确, 对于学生来说, 验证的方法就是将设计图付诸于实践, 然后通过实物的执行过程来看结果。对于一个设计来说, 一旦设计图出现问题, 那么所有的工作都将付之一炬。

1.2 元器件的参数选择

对于较精密的电子产品来说, 元器件的参数精度要求是非常高的, 选择的参数是否合适、元器件的延迟时间会不会影响设计结果, 这些问题在传统的电子产品制作过程中都是无法进行验证的。

以上这两个问题往往限制了学生们的一些想法, 使得他们的设计只停留在设计图纸阶段。如果能够很好的解决这些问题, 将会极大地调动学生学习《数字电子技术基础》的积极性, 鼓励他们的创造性, 从而培养出理论知识过硬、实践动手能力强的高技术人才。

2 EDA技术的发展与使用现状

EDA技术 (电子设计自动化Electronic Design Automation) 是以微电子技术发展为物理层面, 现代电子设计技术为灵魂, 计算机软件技术为手段, 最终形成集成电子系统或专用集成电路ASIC (Application Integrated Circuit) 为目的的一门新兴技术。简单的说, E-DA技术就是以大规模可编程逻辑器件为设计载体, 通过硬件描述语言输入相应的开发软件, 经过编译和仿真, 最终下载到设计载体中, 从而完成系统电路设计任务的一门新技术。

随着基于PLD的EDA技术的发展和应用领域的扩大, EDA技术在电子信息、通信、自动控制及计算机应用等领域的重要性日益突出。随着技术市场与人才市场对EDA技术的需求不断提高, 产品的市场效率和技术要求也必然会反映到教学和科研领域中来。

3 EDA技术与电子设计竞赛

从近几届全国大学生电子设计竞赛的题目来看, 需要使用EDA技术的竞赛题目超过全部赛题的三分之一, 其中有的赛题达到了如果没有EDA技术, 将无从下手的程度。事实上, 电子设计竞赛题的内容是市场产品和技术进步的一种反映, 也是对高校相关教学内容改革的要求和促进。对美国一些高校电子与计算机实验室建设情况的调查结果表明, 许多著名院校基于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;二是在实验中EDA实验成为主流, 大部分传统的实验如数字电路、计算机组成、接口技术、通信原理、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。这显然是科技发展和市场需求的结果。

4 EDA教学的三个层次

EDA技术在教学过程中往往还是遵循由简到繁、由单一到综合、由低级到高级的几个阶段, 具体可分为以下三个层次:

4.1 逻辑行为的实现

作为最低层次, 即用EDA工具完成数字电路实验中的部分内容, 如交通红绿灯控制、数码译码显示、逻辑表决期、数字石英钟、普通频率计等纯逻辑行为实现方面的电路设计。其特点是工作频率低, 不用EDA技术及相关器件也能实现, 无法体现EDA技术的优势, 只能作为初学者的过渡。

4.2 控制与信号传输功能的实现

作为第二层, 如A/D高速采样、自动化控制、逻辑分析仪、存储示波器、虚拟仪表、接口与通信模块的设计等, 其特点是必须使用EDA技术才能实现, 技术指标大幅度提高, 能体现EDA的优势, 是电子设计竞赛题最有可能出题的范围。

4.3 算法的实现

作为最高层, 如FIR、FFT、CPU、软核嵌入式系统乃至SOPC的设计开发等, 这个层面的最大特点是对象上升到系统级, 包含软硬件联合设计, 设计技术突破了一般的EDA技术, 而涵盖更广更多的科学分支的理论和技术。

5 EDA技术的教学方法

要注重教学实效。数字电路与EDA技术的侧重点不同, 前者侧重于逻辑行为实现的认知和验证;而后者具有很强的实践性, 侧重于实用电子系统的设计, 侧重于培养学生的自主创新的意识和能力。针对性强的实验应该是教学的重要环节, 因此, EDA实验更应该注重实验的质量, 而绝非注重使用了什么软硬件。

在教学的初级阶段, 完成一些验证性实验, 如用EDA工具重复一些数字电路课程中的实验, 因而可用手工插线方式来完成“设计”, 而不涉及任何技术指标和系统规模。

然而, 众所周知, 实用电子系统的技术指标是十分重要的, 这包括速度、面积、可靠性、容错性、电磁兼容性等。有时指标要求往往决定了所使用的技术, 指标要求推动技术的发展。全国大学生电子设计竞赛题中从来不提使用任何工具或技术来完成赛题, 但参赛者不得不根据给出的技术指标做出选择。因此, EDA课程的实验除了必须完成的基础性项目外, 还引导学生完成一些传统电子设计技术 (包括单片机) 不能实现的内容, 从而突出这一现代电子设计技术的优势。例如UART、PS/2接口或CPU的设计突出了自主知识产权的概念;FIR设计表现了基于EDA技术特有的IP应用技术;纯硬件构成的音乐电路的设计体现了EDA工具面对复杂逻辑电路设计的突出优势。这些实践过程会使学生发现, 诸如ISP下载方式、FPGA、ASIC乃至EDA软件等设计手段都成了配角, 而唯有为更高质量地完成实验项目而不懈追求的设计能动性、创造性和自主应用系统的实现成了主角, 从而有效地提高了这门以培养工程实践能力为主的课程教学效果。

几年来, EDA教学经过了理论和教学实践的检验, 收到了良好的教学效果。在参加的一届全国大学生电子设计竞赛和两届吉林省大学生电子设计竞赛的活动中, 获国家一等奖一项、省一等奖三项、二等奖八项的优异成绩。学生采用EDA技术完成的毕业设计优秀率在60%以上。在近几年学校发起的小发明、小创造的活动中, 采用EDA技术制作的小产品多次获得大学创新奖。

参考文献

[1]高有堂.EDA技术及应用实践[M].北京:清华大学出版社, 2006.[1]高有堂.EDA技术及应用实践[M].北京:清华大学出版社, 2006.

[2]黄仁欣.EDA技术实用教程[M].北京:清华大学出版社, 2006.[2]黄仁欣.EDA技术实用教程[M].北京:清华大学出版社, 2006.

EDA技术实验教学改革探讨 第11篇

关键词：EDA；SignalTap II；生产实例；创新实验

TN02-4

《电子设计自动化（EDA）技术》是电子科学与技术、电子信息工程、信息对抗技术、自动化、光信息科学与技术、信息显示与光电技术、生物医学工程、微电子学、集成电路设计与集成系统等电类专业基础主干课程。该课程开设的目的是使学生掌握采用硬件描述语言、借助EDA工具进行电子电路设计的方法。该课的实践性极强，实验环节在整个教学中占的比重很大，对培养学生动手能力和电路设计知识的综合运用能力能起到较强的作用，学生普遍反映该课的开设对就业有较大帮助，被誉为“饭碗”课程。

一、与多门课程相结合

目前《EDA技术实验》课程的实验项目往往只是专门针对于《EDA技术》课程，很少与其他课程联系在一起的项目。EDA技术的应用领域是非常广泛的，在电子、通信、医疗、军事、机械以及生物等领域都有应用。如果实验项目中没有与这些领域相关课程联系在一起的项目，会导致学生学了这门技术却不知道如何应用。因此，将《EDA技术实验》课程与多门课程相结合，有利于学生将EDA技术应用于各个领域。可以与以下课程相结合：

1.与《单片机技术》课程结合，如利用FPGA和单片机实现DDS信号发生器；

2.与《通信原理》课程结合，如2FSK（二进制频移键控）的FPGA实现、帧同步的实现等通信有关的简单算法实验；

3.与《数字信号处理》课程结合，如利用FPGA实现FFT（快速傅里叶变换）；

4.与《嵌入式系统》课程结合，设计FPGA与ARM芯片协同工作的项目，以达到速度、面积等各方面的性能需求。

二、针对不同的专业，增加与专业相关的特色实验项目

《EDA技术实验》课程是强电类专业（如自动化专业、电气工程专业）和弱电类专业（如电子信息工程、通信工程专业）学生必修的一门实验课，但是目前该课程不同专业的实验项目却完全一样，没有针对不同的专业而开设一些特色的实验项目。有的学校这门课的实验项目没有一个是针对强电类的实验项目，导致强电类的学生认为这门课对他们不重要，无法将这门技术应用于自己的专业，不利于应用型人才的培养。因此，可以增加与专业相关的特色实验项目，比如对于通信工程专业，可以增加利用VHDL实现QPSK（四相相移键控）、伪随机序列以及直接序列通信系统的设计，对于电子信息工程专业，可以增加信号发生器、电子元件测量仪以及多路数据采集系统等的设计，对于电气工程及其自动化专业，可以增加利用FPGA控制步进电机等内容。

三、引入Nios、Multisim设计内容，利用SignalTap II逻辑分析仪

目前《EDA技术实验》课程的实验项目大多都是利用Quartus II软件的基本功能实现，手段太单一，学生只掌握了Quartus II软件的基本操作。事实上，Quartus II软件的功能十分强大，可以与Nios、Multisim结合，完成目前最热门的技术—SOPC嵌入式系统的设计，还可以在没有逻辑分析仪的情况下，利用SignalTap II完成电路逻辑分析。而手段单一的实验项目，导致学生无法掌握Quartus II软件的这些非常有用的功能。因此，可以增加基于SOPC的Nios实验，并利用Multisim对电路进行仿真，利用SignalTap II对硬件进行逻辑分析，以达到设计要求。基于Nios的嵌入式系统设计近年来是EDA技术的热门方向之一，有必要让学生了解基于Nios的FPGA系统设计，Multisim有着强大的电路仿真功能，是电路设计不可或缺的利器，而SignalTap II是在没有逻辑分析仪的实验环境下最好的硬件逻辑分析工具。

四、 引入生产实际应用实例

《EDA技术实验》课程实验教学内容没有或较少向生产应用延伸，当学生走出校门，面对社会实践，无从下手，缺乏把所学知识应用于社会实践的能力，不能很快地为生产实际服务。因此，可以增加生产实际应用项目和相关研究新进展，培养 “专业技术精、实践能力强”的应用型人才。如引入基于FPGA的出租车计费器、交通灯控制系统、洗衣机控制器、波形发生器、频率测量仪等等的设计项目。

五、增加开设综合创新性实验

由于目前部分EDA技术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。因此，可以增加开设综合创新性实验，如数字电子钟、电子万年历、智能密码锁、数字化语音存储与回放系统、以及数字幅频均衡功率放大器等等。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。

六、结语

通过对EDA技术实验课程的教学改革与实践，改善目前EDA技术实验课程中存在的一些问题，从而提高EDA技术实验课程的教学效果，提高学生的实践动手能力，促进学生所学知识与生产实际紧密结合，使学生成为名符其实的应用型人才。

参考文献：

[1]潘松，黄继业.EDA技术实用教程[M].3版.北京：科学出版社，2006.

[2]张波.“EDA技术”课程的创新性实验教学[J].实验室科学，2013，16（4）：71-73.

[3]譚菊.项目驱动模式下EDA技术课程改革探索[J].教育教学论坛，2014（9）：186.

[4]吕晓兰， 左敬龙. 应用型本科院校EDA课程实验教学改革探索 [J].中国电力教育，2013，34：147-149.

[5]金宁治，李文娟，高晗璎，周美兰. 电气专业“EDA技术”课程实验教学的改革[J].电气电子学报，2015，37（4）：86-88.

作者简介：

EDA技术课程教学改革探索 第12篇

EDA技术涉及自动控制、信号处理、机械制造以及汽车等多个领域。EDA技术课程是一门综合性和实践性很强的专业课程, EDA技术的熟练应用需要扎实的基础知识和丰富的经验积累。EDA技术作为高校的一门课程在国内最早开设于20世纪90年代, 经过多年的发展, 已基本覆盖国内大部分高校。基于目前多数高校课程的学时设置, EDA教学的主要目标是使学生了解可编程逻辑器件的基本原理, 掌握硬件描述语言, 并能使用EDA软件工具进行基于FPGA和CPLD芯片的电子系统设计。为适应EDA技术以及高校课程改革的发展情况, 特别是“感知中国中心”在无锡的设立, 我院决定以物联网技术研究为未来主要方向之一, 这对EDA技术课程教学提出了新的要求。笔者总结了现有教学方法存在的不足, 并结合自身教学经验和感悟, 对EDA技术课程的教学提出了建议。

1 存在问题

EDA技术课程在我院是专业选修课, 安排40学时, 其中课堂教学24学时, 实验教学16学时。课堂教学内容主要包括可编程器件基础、硬件描述语言以及软件开发平台使用三大部分, 其中硬件描述语言为课堂教学的主要部分。实验教学以现有FPGA实验箱为平台, 以验证性实验和单元电路设计为对象, 在实验室完成程序编写和调试。课程考核成绩由理论成绩和实验成绩两部分构成, 各占50%。经过多年的实践观察, 现有教学方法暴露出一些不足。

1.1 课堂气氛沉闷

在硬件描述语言的教学中, 编程方法和语法的学习本身比较枯燥, 学生在基本掌握各种语句后, 对编程技巧的进一步提高难以通过课堂学习完成, 导致学生学习兴趣下降, 上课积极性不高。同时, 现有EDA技术课程一般采用多媒体教学, 课堂上播放大量的程序文稿, 师生间的交流和互动较少, 致使课堂气氛沉闷, 教学效果差。

1.2 教学模式层次不明确

EDA技术课程教学包括课堂教学和实验教学。受学时限制, 学生课堂学习以掌握硬件编程语言为主, 对可编程逻辑器件硬件结构以及软件平台使用流程只能基本了解。实验学习主要包括, 熟悉EDA软件平台使用, 常用语法和语句的验证性实验和简单的电子电路设计。本课程教学难度整体偏低, 学习方法以理解性学习为主, 创新性不够, 不能进一步发挥学生的主观能动性。

1.3 考核成绩拉不开档次

在本课程考核中, 课堂考核的签到和作业方式难以精确区别学生的学习效果;而实验教学由于内容比较简单, 大部分学生能正常完成实验, 实验成绩拉不开档次。许多教师在评分环节加入学习态度、实验报告整洁度等主观性比较强的判断因素, 这导致最终的考核成绩不够合理。有些学生感到, 自己平时在这门课程花费的时间和精力明显比另外一名学生多, 可考核成绩却基本相同, 这使他们感到不公平。

2 教改思路

针对以上问题, 我们在不增加学时的情况下, 将课程教学调整为课堂教学、实验教学和实践教学三个部分。课堂教学14学时, 实验教学16学时, 实践教学10学时。

课堂教学以掌握基本的概念、硬件描述语言以及熟悉EDA设计流程为目标。实验教学增加可编程逻辑器件的认识实验和EDA软件平台认识实验, 然后以单元电路的验证性实验为主, 实验题目要预先安排和合理设置, 以使各单元电路可以组合成一个电子系统, 最后一个实验为综合性实验, 学生可在前面单元电路实验的基础上, 使用层次化的EDA设计方法完成一个简单电路系统的设计。实践环节以学生为中心, 以3~5人为一个小组, 完成具体的实践任务。任课教师布置完任务后, 学生在开放性实验室自主完成, 期间任课教师负责答疑指导。

上述三个环节层次分明, 课堂教学和实验教学为基础知识学习环节, 通过前两个环节的学习, 学生可以基本掌握EDA技术的基础知识以及基于大规模可编程逻辑芯片的电子电路开发流程。实践环节以综合提高为目标, 要求学生查阅各种参考资料, 制订系统设计方案, 培养发现问题、分析问题以及解决问题的能力, 掌握EDA实际开发技能。

EDA技术课程的最终考核成绩由上述三个环节的考核成绩构成, 其占比分别为40%, 30%和30%。课堂学习成绩通过考勤和专题小报告进行评价;实验环节通过实验报告进行评价;实践环节以小组答辩形式进行评价, 小组各成员要说明其在整个系统设计过程中负责的任务, 现场演示系统工作原理, 教师对其提问以判断其掌握程度。

3 教改方法

上述三个教学环节逐步递进, 环环相扣。为顺利实施并取得好的教学效果, 我们应从以下几个方面改进教学方法。

3.1 上好第一堂课, 激发学生学习兴趣

兴趣是学生学好一门课程的重要前提[2]。美国著名教育学家杰罗姆·布鲁纳提出, 学习是学习者主动形成认知的一个过程。心理学对兴趣作了界定:兴趣是指一个人经常趋向于认识掌握某种事物, 并且有积极情绪色彩的心理趋向, 是一种强大的内趋力。因此, 学习本身是一个主动的过程, 没有兴趣的学习过程称不上是真正的学习。我国宋朝张载有一句名言:“人若志趣不远, 心不在焉, 虽学无成。”

在EDA技术课堂教学中, 上好第一节课对培养学生的学习兴趣至关重要。作为一门应用性很强的课程, 教师应注重理论联系实际, 启发学生积极思考, 认识所学新知识的应用环境, 并举一反三, 建立新知识和学生已具备的知识的联系纽带。例如:对于单片机技术、电气控制与PLC应用以及EDA技术这三门课程, 多数学生的第一感觉是, 它们的主要内容是编程, 至于其在具体环境下如何选择应用并不清楚。我们以曲柄连杆机构的控制为例, 让学生充分认识基于FPGA芯片的控制器在高速运算方面的优势。曲柄连杆机构把旋转运动转变为直线运动[3], 为使直线运动速度恒定, 必须控制每个旋转角度下的转速。把360度圆周分得越密, 要求控制器的运算速度就越快, 从毫秒提高到微秒, 再到纳秒, 这时PLC和单片机的运算速度就达不到要求了, 而FPGA的优势就显而易见。通过这个例子, 学生对EDA技术这门课程有了深刻的认识, 并期望进一步探究, 亲自验证所设计的电路系统是不是果真如此, 这大大增强了学习者的学习兴趣, 提高了学习信心, 对后续课程的学习有积极的促进作用。

3.2 采用实例教学法, 开展硬件描述语言讲授

硬件描述语言与汇编语言、C语言等虽存在本质上的不同, 但其学习内容都包括文字规则、数据类型、编程语句以及函数等多个部分。在学生已经学过某种语言后, 如果按照传统的顺序逐步讲解硬件描述语言的各个部分, 多数学生的第一感觉是炒冷饭, 因而不重视此部分的学习。

采用实例教学法结合任务思想讲解硬件描述语言知识, 可以有效改善上述不足。实例教学法是教师依据教材内容和教学要求选取合适的题材, 把关键的知识点融合在一起, 形成典型实例, 通过对实例的讲解, 使学生掌握其中的知识点[4]。如在文献[1]中, 三种不同的编程方法实现了相同的数据选择器功能。学生通过电路设计, 掌握了并行语句和顺序语句的用法, 学习了WHEN_ELSE结构语句、IF语句、赋值语句以及进程语句的基本用法。另外, 学生通过实例进一步了解到硬件描述语言使用的灵活性, 即不同的语句可以实现相同的目的, 使用最简单及综合效率最高的语句进行编程将是学习的目标。以此为例, 教师可以归纳总结, 设计多个典型实例, 每个实例需包含EDA设计输入、综合、适配、仿真、编程下载和硬件测试的全过程, 使学生通过这些实例的学习, 基本掌握EDA硬件描述语言的用法。同时, 这种教学方法也是前述课堂教学环节学时压缩的必要手段。

3.3 积极利用网络资源, 紧跟学科发展前沿

E D A技术的发展基于微电子技术和计算机技术的发展, 而这两种技术是当今世界发展最快的两个。课堂教学中使用的教材的更新速度远远滞后于新技术和新工具的发展速度。利用网络教学资源, 及时关注国内外电子元器件和电子技术应用知识, 跟踪学科发展进程, 对及时更新和补充教学内容是一种重要的辅助手段。这不仅可以使学生实时掌握先进的电子电路设计方法, 及时了解本学科最新发展动态和应用热点, 还对培养学生的创新思维和创新能力有积极作用。

网络教学资源为EDA技术课程学习提供了大量的资源。目前关于EDA技术的网站非常多, 但基本上可分为三种。第一种是各主流芯片厂商的公司网站, 如Xilinx公司和Altera公司的网站, 其中文网址分别是:china.xilinx.com和www.altera.com.cn。这两家公司占据了FPGA芯片80%以上的市场份额, 其网站提供了最新的元器件和开发工具信息。第二类是一些电子技术学习网站, 如www.21ic.com, www.eda-china.com和www.edabbs.com等。这些网站不仅包含了芯片、技术论文和应用实例等大量学习资料, 还设有专业的技术论坛, 给学习者提供互相交流的学习平台。第三类网站是实验设备开发公司的网站, 如杭州康芯电子有限公司网站www.kx-soc.com, 该网站不仅包含相关实验系统的使用说明, 还包含国内一些经典教材的教学课件, 可为学生和教师提供大量的学习资源。

3.4 进行学习投资, 购买FPGA开发板

丰富的学习环境和真实的学习材料, 不仅能帮助学生更好地掌握知识和技能, 还能加深其对所学知识和技能的认识与应用。对于EDA技术这类“软件”和“硬件”紧密结合的课程, 实践环节的训练是理论知识和实际操作融会贯通的重要渠道。随着可编程器件的广泛应用, 学习用开发板的价格已经降到大部分学生能够负担得起的程度。我们建议学生在经济条件允许的情况下, 购买一块属于自己的FPGA开发板, 它可以降低学生对EDA技术课程的陌生感, 并且可以成为学生学好该课程的重要工具[5]。

目前FPGA开发板的种类繁多, 价格从几百元到上千元不等。学习用开发板的选购可从以下几个方面考虑。 (1) 核心板芯片类型。主流公司Xilinx和Altera的芯片种类多, 涵盖从低端到高端多个档次的芯片, 学习者可根据价格和功能进行选择。 (2) 使用方向。学习者可根据主要是用于控制器设计、通信算法, 还是图像处理等不同方向, 结合芯片说明书进行选择。 (3) 开发板所附学习资料丰富程度。作为初学者, 多看一些典型电路的程序实例、调试验证, 并和自己的设计进行比较, 是快速提高EDA技术的一条捷径。另外, 我们还可以从电路板外设类型、元器件质量、外观精细度和售后服务等多方面考虑。

3.5 制定公平有效的考核方法

EDA技术作为一门选修课, 同时又具有非常强的实际应用性, 传统教学模式中的试卷加实验报告的考核形式, 难以公平有效地评价学生的学习状况[6]。在新的教改思路下, 我们制定了新的评价机制。专题小报告成绩是课堂评价的一部分, 报告题目由任课教师拟定。由于EDA技术应用十分广泛, 教师可以根据学生人数拟定对应数目的题目, 让每个学生都有自己独一无二的题目。另外, 教师要对题目合理设置, 注意锻炼学生查资料、整理提炼思路、组织文字以及论文排版格式等多项能力。实验环节和实践环节的评价以督促学生端正态度、学以致用以及完成教师布置的任务为目的。为做到尽量公平、公开地对学生的劳动成果进行评价, 教师可根据学生设计制作成功与否、完成的程度进行评分。例如:学生基本完成任务书所提要求, 成绩可评为合格;在此基础上积极思考和比较, 发现不足并提出建议, 可评为良好;进行硬件和软件电路修改, 改进不足并调试通过, 可评为优秀。在这样一种无形引导与激励下, 学生慢慢学会了关注自己、关注他人、尊重劳动, 也深化了师生沟通。学生会主动找教师讨论调试中遇到的问题, 积极思考解决办法。多数学生在成功调试出所设计的电路系统后, 体验到了成功的喜悦, 进一步激发他们的实验兴趣、学习热情和创造热情。

4 结束语

笔者在自己所教班级中进行了两个学期的试验, 实施新教学方法后, 最明显的改变是, 学生对EDA技术课程的学习兴趣大大提高, 课堂气氛活跃, 学生能主动结合自己身边的电子产品进行思考。特别是在实践环节中, 学生的想象力和创新能力得以施展, 笔者经常被学生提出的具有挑战性的问题难倒, 深刻感受到教学相长的含义。另外, 随着学生掌握的EDA技术知识的增加, 部分学生已积极参与到教师的科研活动中, 为今后进一步学习打下了坚实的基础。

摘要：根据EDA技术课程本身的特性, 分析了现有教学存在的问题及产生的原因, 提出了一种包括课堂教学、实验教学和实践教学三个环节的新型教学方案, 并从教师和学生两个角度给出具体的教改方法。新方案不增加教学学时, 易于实施, 实际教学效果良好。

关键词：EDA技术,教学改革,高等教育

参考文献

[1]潘松, 黄继业.EDA技术实用教程[M].北京:科学出版社, 2013.

[2]陈晓华, 崔琳.培养大学生学习兴趣, 提高本科教学质量[J].教育探索, 2010 (3) :94-96.

[3]郑文纬, 吴克坚.机械原理[M].北京:高等教育出版社, 2012.

[4]阚玲玲, 张秀艳, 梁洪卫.“EDA技术与应用”课程教学内容的定位和改革[J].电气电子教学学报, 2010, 32 (3) :27-28.

[5]王媛媛.浅谈FPGA应用与设计实践教学与改革[J].高校实验室工作研究, 2012 (3) :52-53.