EDA技術(shù)在數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)改革中的應(yīng)用

摘 要：介紹了數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)的情況，分析了EDA技術(shù)的分類及在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：數(shù)字電路;實(shí)驗(yàn)教學(xué);EDA

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.16.195

1 引言

數(shù)字電子技術(shù)是電工電子及計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程。其目的是為培養(yǎng)應(yīng)用型電子及計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)人員提供必要的理論基礎(chǔ)和實(shí)踐技能。學(xué)習(xí)本課程將使學(xué)生掌握電子技術(shù)的相關(guān)基礎(chǔ)理論知識(shí)，掌握基本工作原理和分析方法，為相關(guān)課程的后續(xù)學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

在傳統(tǒng)的課程安排中，理論課和實(shí)驗(yàn)課通常分為兩個(gè)單獨(dú)的課程。通過(guò)多年的教學(xué)實(shí)踐，我們發(fā)現(xiàn)這種教學(xué)方式存在許多不足之處。從數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)課的基本要求來(lái)看，實(shí)驗(yàn)課后，學(xué)生應(yīng)學(xué)會(huì)用實(shí)驗(yàn)方法驗(yàn)證所學(xué)的理論。掌握各種測(cè)量?jī)x器和集成電路的功能和用途，開(kāi)發(fā)綜合分析和設(shè)計(jì)能力。傳統(tǒng)的教學(xué)方式不能將理論知識(shí)與實(shí)踐緊密結(jié)合，不能把學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣完全激發(fā)出來(lái)，難以達(dá)到最佳的教學(xué)目的和要求。另一方面，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)之前，實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)資源沒(méi)有得到充分及有效利用。經(jīng)過(guò)多年的擴(kuò)招，許多學(xué)校實(shí)驗(yàn)設(shè)備陳舊，數(shù)量不足，資金不足，嚴(yán)重影響了實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量和實(shí)驗(yàn)室的發(fā)展。如何優(yōu)化課程的實(shí)踐教學(xué)，提高課程質(zhì)量變得更加至關(guān)重要。

EDA（Eletronics Design Automation）技術(shù)是一種以計(jì)算機(jī)為工作平臺(tái)的電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)。EDA通過(guò)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、拓?fù)溥壿媽W(xué)、計(jì)算數(shù)學(xué)和人工智能學(xué)等多種先進(jìn)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)，開(kāi)發(fā)出了一套電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的綜合工具，為電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了重大的幫助。

2 EDA技術(shù)概述

“數(shù)字電路”實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的基本思路是將EDA（電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化）技術(shù)的最新成果應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)，建立先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)和現(xiàn)代化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境。在現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)上，提高了學(xué)生的設(shè)計(jì)水平和實(shí)驗(yàn)效率，使學(xué)生的綜合素質(zhì)得到了提高。

EDA技術(shù)利用計(jì)算機(jī)作為工作平臺(tái)。大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷‵PGM/CPLD）用作實(shí)驗(yàn)載體，把ASIC和SOC芯片作為目標(biāo)器件。

3 EDA分類

（1）Electronics Workbench（簡(jiǎn)稱EWB）。EWB是IIT推出的用于電路仿真和設(shè)計(jì)的EDA軟件。該軟件系統(tǒng)集成度較高，軟件使用界面友好，操作方便;具有數(shù)字、模擬和數(shù)字—模擬結(jié)合電路等多種仿真功能;多種電路分析方法;多種輸入、輸出接口。

（2）Multisim。Multisim是一種基于EWB的大規(guī)模變化開(kāi)發(fā)的仿真設(shè)計(jì)軟件，對(duì)于模擬和數(shù)字電路設(shè)計(jì)均適用。Multisim在保留EWB圖像可視化優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上，對(duì)其功能和操作進(jìn)行了許多改變：增加了射頻電路仿真功能;擴(kuò)充了元件數(shù)據(jù)庫(kù);允許用戶自定義元器件的屬性;擴(kuò)充電路的測(cè)試功能;改善組件之間的連接，允許連接到任何地方;專業(yè)版的Multisim還支持VHDL、Verilog HDL的電路仿真與設(shè)計(jì);提高了數(shù)字電路仿真的速度。大大增強(qiáng)了軟件的仿真測(cè)試和分析功能，擴(kuò)展了組件庫(kù)中的組件數(shù)量，特別是增加了與實(shí)際組件對(duì)應(yīng)的大量組件模型。使仿真設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加直觀準(zhǔn)確，更具有實(shí)際應(yīng)用性。

（3）MAX+plusⅡ。MAX+plusⅡ是Altera公司提供的FPGA/CPLD開(kāi)發(fā)集成環(huán)境。

1）MAX+plusII友好且易于使用，是被業(yè)界認(rèn)為最簡(jiǎn)單易用的EDA軟件。

2）MAX+plusⅡ編譯器支持的硬件描述語(yǔ)言有VHDL、Verilog HDL及AHDL。

3）MAX+plusII與來(lái)自第三方的EDIF文件兼容，可以與其他相關(guān)的EDA操作軟件相連接。

4）MAX+plusII可以進(jìn)行分層設(shè)計(jì)，可用于在新的編輯界面中調(diào)用由不同設(shè)計(jì)方法完成的工程模塊（組件）。使原理圖和HDL混合輸入設(shè)計(jì)的問(wèn)題得到了很好解決。

4 EDA實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特點(diǎn)

EDA作為數(shù)字電路的教學(xué)和實(shí)驗(yàn)已經(jīng)變得尤為重要，是電子設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)。使學(xué)生開(kāi)闊了視野，擺脫了傳統(tǒng)的人工設(shè)計(jì)思維方式，從而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，極大地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

（1）大大增加了實(shí)驗(yàn)開(kāi)出項(xiàng)目。由于實(shí)驗(yàn)時(shí)間和其他原因，傳統(tǒng)的數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目學(xué)生完成較少。使用EDA技術(shù)作為實(shí)驗(yàn)工具后，對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行了提升，并相應(yīng)增加了綜合性的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。

（2）培養(yǎng)和提高了學(xué)生的創(chuàng)新能力。在使用EDA技術(shù)進(jìn)行數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)時(shí)，有許多不同的設(shè)計(jì)方案可用于實(shí)現(xiàn)相同的功能，使設(shè)計(jì)更具靈活性。

（3）極大地提高了復(fù)雜實(shí)驗(yàn)的成功率。以前對(duì)于更復(fù)雜的綜合性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，由于使用了膝部線進(jìn)行連接，有很多失敗，學(xué)生很難在規(guī)定時(shí)間內(nèi)成功實(shí)驗(yàn)。EDA實(shí)驗(yàn)不需要搭接線，從而極大地提高了實(shí)驗(yàn)的成功率。

（4）提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。由于場(chǎng)地和設(shè)備等各種原因，原有的數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)無(wú)法全面培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際操作能力。EDA實(shí)驗(yàn)使用計(jì)算機(jī)模擬，實(shí)驗(yàn)室只需要配備一臺(tái)傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)，就可以完成每個(gè)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，EDA在電子設(shè)計(jì)教學(xué)中的應(yīng)用將變得越來(lái)越深入，必將引起電子設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的變革。

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作者簡(jiǎn)介：李健敏（1980-），男，江蘇宜興人，碩士研究生，講師，汽修專業(yè)班主任，研究方向：電工電子。