EDA技術(shù)實驗教學(xué)改革探討

凌云+王曉麗

摘要：目前《EDA技術(shù)實驗》課程的教學(xué)內(nèi)容存在很多問題，主要體現(xiàn)在：該課程內(nèi)容與其他課程結(jié)合少、實現(xiàn)項目沒有突顯專業(yè)特色、實驗手段單一、實驗內(nèi)容與生產(chǎn)實際結(jié)合不緊密以及實驗創(chuàng)新性不強等問題，本文提出采用與多門課程相結(jié)合，增加專業(yè)特色實驗項目，引入Nios、Multisim和SignalTap II工具，引入生產(chǎn)實踐內(nèi)容以及增加創(chuàng)新性項目，以培養(yǎng)“理論基礎(chǔ)實、專業(yè)技術(shù)精、實踐能力強、綜合素質(zhì)高”的應(yīng)用型人才。

關(guān)鍵詞：EDA；SignalTap II；生產(chǎn)實例；創(chuàng)新實驗

TN02-4

《電子設(shè)計自動化（EDA）技術(shù)》是電子科學(xué)與技術(shù)、電子信息工程、信息對抗技術(shù)、自動化、光信息科學(xué)與技術(shù)、信息顯示與光電技術(shù)、生物醫(yī)學(xué)工程、微電子學(xué)、集成電路設(shè)計與集成系統(tǒng)等電類專業(yè)基礎(chǔ)主干課程。該課程開設(shè)的目的是使學(xué)生掌握采用硬件描述語言、借助EDA工具進行電子電路設(shè)計的方法。該課的實踐性極強，實驗環(huán)節(jié)在整個教學(xué)中占的比重很大，對培養(yǎng)學(xué)生動手能力和電路設(shè)計知識的綜合運用能力能起到較強的作用，學(xué)生普遍反映該課的開設(shè)對就業(yè)有較大幫助，被譽為“飯碗”課程。

一、與多門課程相結(jié)合

目前《EDA技術(shù)實驗》課程的實驗項目往往只是專門針對于《EDA技術(shù)》課程，很少與其他課程聯(lián)系在一起的項目。EDA技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域是非常廣泛的，在電子、通信、醫(yī)療、軍事、機械以及生物等領(lǐng)域都有應(yīng)用。如果實驗項目中沒有與這些領(lǐng)域相關(guān)課程聯(lián)系在一起的項目，會導(dǎo)致學(xué)生學(xué)了這門技術(shù)卻不知道如何應(yīng)用。因此，將《EDA技術(shù)實驗》課程與多門課程相結(jié)合，有利于學(xué)生將EDA技術(shù)應(yīng)用于各個領(lǐng)域。可以與以下課程相結(jié)合：

1.與《單片機技術(shù)》課程結(jié)合，如利用FPGA和單片機實現(xiàn)DDS信號發(fā)生器；

2.與《通信原理》課程結(jié)合，如2FSK（二進制頻移鍵控）的FPGA實現(xiàn)、幀同步的實現(xiàn)等通信有關(guān)的簡單算法實驗；

3.與《數(shù)字信號處理》課程結(jié)合，如利用FPGA實現(xiàn)FFT（快速傅里葉變換）；

4.與《嵌入式系統(tǒng)》課程結(jié)合，設(shè)計FPGA與ARM芯片協(xié)同工作的項目，以達到速度、面積等各方面的性能需求。

二、針對不同的專業(yè)，增加與專業(yè)相關(guān)的特色實驗項目

《EDA技術(shù)實驗》課程是強電類專業(yè)（如自動化專業(yè)、電氣工程專業(yè)）和弱電類專業(yè)（如電子信息工程、通信工程專業(yè)）學(xué)生必修的一門實驗課，但是目前該課程不同專業(yè)的實驗項目卻完全一樣，沒有針對不同的專業(yè)而開設(shè)一些特色的實驗項目。有的學(xué)校這門課的實驗項目沒有一個是針對強電類的實驗項目，導(dǎo)致強電類的學(xué)生認為這門課對他們不重要，無法將這門技術(shù)應(yīng)用于自己的專業(yè)，不利于應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。因此，可以增加與專業(yè)相關(guān)的特色實驗項目，比如對于通信工程專業(yè)，可以增加利用VHDL實現(xiàn)QPSK（四相相移鍵控）、偽隨機序列以及直接序列通信系統(tǒng)的設(shè)計，對于電子信息工程專業(yè)，可以增加信號發(fā)生器、電子元件測量儀以及多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等的設(shè)計，對于電氣工程及其自動化專業(yè)，可以增加利用FPGA控制步進電機等內(nèi)容。

三、引入Nios、Multisim設(shè)計內(nèi)容，利用SignalTap II邏輯分析儀

目前《EDA技術(shù)實驗》課程的實驗項目大多都是利用Quartus II軟件的基本功能實現(xiàn)，手段太單一，學(xué)生只掌握了Quartus II軟件的基本操作。事實上，Quartus II軟件的功能十分強大，可以與Nios、Multisim結(jié)合，完成目前最熱門的技術(shù)—SOPC嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計，還可以在沒有邏輯分析儀的情況下，利用SignalTap II完成電路邏輯分析。而手段單一的實驗項目，導(dǎo)致學(xué)生無法掌握Quartus II軟件的這些非常有用的功能。因此，可以增加基于SOPC的Nios實驗，并利用Multisim對電路進行仿真，利用SignalTap II對硬件進行邏輯分析，以達到設(shè)計要求?；贜ios的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計近年來是EDA技術(shù)的熱門方向之一，有必要讓學(xué)生了解基于Nios的FPGA系統(tǒng)設(shè)計，Multisim有著強大的電路仿真功能，是電路設(shè)計不可或缺的利器，而SignalTap II是在沒有邏輯分析儀的實驗環(huán)境下最好的硬件邏輯分析工具。

四、 引入生產(chǎn)實際應(yīng)用實例

《EDA技術(shù)實驗》課程實驗教學(xué)內(nèi)容沒有或較少向生產(chǎn)應(yīng)用延伸，當(dāng)學(xué)生走出校門，面對社會實踐，無從下手，缺乏把所學(xué)知識應(yīng)用于社會實踐的能力，不能很快地為生產(chǎn)實際服務(wù)。因此，可以增加生產(chǎn)實際應(yīng)用項目和相關(guān)研究新進展，培養(yǎng) “專業(yè)技術(shù)精、實踐能力強”的應(yīng)用型人才。如引入基于FPGA的出租車計費器、交通燈控制系統(tǒng)、洗衣機控制器、波形發(fā)生器、頻率測量儀等等的設(shè)計項目。

五、增加開設(shè)綜合創(chuàng)新性實驗

由于目前部分EDA技術(shù)實驗指導(dǎo)書的內(nèi)容過于詳盡，學(xué)生只要按照指導(dǎo)書步驟就能得到實驗結(jié)果，使的實驗演變成輸入程序連接導(dǎo)線的“機械性實驗”，難于調(diào)動學(xué)生對實驗的積極性，不利于活躍學(xué)生思維，使的學(xué)生缺乏獨立分析問題、解決問題的能力，難于提高實踐動手能力。因此這樣的實驗很難發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和能動性，阻礙了學(xué)生創(chuàng)新思維的發(fā)揮和實踐能力的提高。因此，可以增加開設(shè)綜合創(chuàng)新性實驗，如數(shù)字電子鐘、電子萬年歷、智能密碼鎖、數(shù)字化語音存儲與回放系統(tǒng)、以及數(shù)字幅頻均衡功率放大器等等。根據(jù)EDA技術(shù)主要面向工程實際的特點和電子設(shè)計的自主創(chuàng)新性，在實驗過程中注重學(xué)生自主設(shè)計能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，以及與工程實際相結(jié)合的動手能力的培養(yǎng)。

六、結(jié)語

通過對EDA技術(shù)實驗課程的教學(xué)改革與實踐，改善目前EDA技術(shù)實驗課程中存在的一些問題，從而提高EDA技術(shù)實驗課程的教學(xué)效果，提高學(xué)生的實踐動手能力，促進學(xué)生所學(xué)知識與生產(chǎn)實際緊密結(jié)合，使學(xué)生成為名符其實的應(yīng)用型人才。

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作者簡介：

凌云（1986.07），女，湖南衡陽人，碩士，講師，研究方向：電子設(shè)計自動化與測試。