EDA技術(shù)在數(shù)字電路設(shè)計(jì)一體化教學(xué)中的應(yīng)用

田殿棟　黃彥

摘 ?要：現(xiàn)階段我國的電子產(chǎn)品發(fā)展中所應(yīng)用的先進(jìn)技術(shù)就是EDA技術(shù)，這一技術(shù)的參與可以使電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作中的大部分環(huán)節(jié)都能通過EDA技術(shù)完成，并且能夠在沒寫硬件電路的情形下可以對系統(tǒng)的功能以及錯(cuò)誤診斷，在程序中直接完成。這樣既減少了時(shí)間，也實(shí)現(xiàn)了對投入成本的有效降低。結(jié)合職業(yè)院校的數(shù)字電路設(shè)計(jì)課程教學(xué)，尤其是該課程的一體化教學(xué)改革，EDA技術(shù)顯得尤為重要。本文主要從數(shù)字電路設(shè)計(jì)著手研究，并分析EDA技術(shù)在其中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：電路設(shè)計(jì)，EDA技術(shù)，一體化

引言：隨著微電子技術(shù)的快速發(fā)展使得對于大數(shù)字電路設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度日益加深，從而進(jìn)一步加速了電子產(chǎn)品的更新與發(fā)展。EDA技術(shù)在電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中具有一定的優(yōu)勢，使得經(jīng)過EDA技術(shù)設(shè)計(jì)的電子產(chǎn)品具有高質(zhì)量、高效率以及低成本的特征。在職業(yè)院?！稊?shù)字電路設(shè)計(jì)》課程中，EDA技術(shù)輔助課程理實(shí)一體化教學(xué)，不僅能夠讓學(xué)生了解掌握理論知識(shí)，而且還能夠直觀地獲取數(shù)字電路設(shè)計(jì)的過程和結(jié)果采用理實(shí)一體化教學(xué)，不僅能夠讓學(xué)生了解掌握理論知識(shí)，而且還能夠直觀地獲取數(shù)字電路設(shè)計(jì)的過程和結(jié)果。

一、EDA技術(shù)在我國的發(fā)展概況

在運(yùn)用EDA技術(shù)進(jìn)行電路設(shè)計(jì)時(shí)，通常設(shè)計(jì)文件都是在此平臺(tái)上進(jìn)行并完成的，并且通過其他種類的語言或者原理圖就能完成對文件的具體設(shè)計(jì)過程。設(shè)計(jì)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中需要完成的本職工作是利用軟件的形式在進(jìn)行具體設(shè)計(jì)時(shí)描述需要信息設(shè)計(jì)的系統(tǒng)本身的硬件功能，而最終的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員則可以通過CPLD/PPGA器件等相應(yīng)工具的輔助使用條件下可以得出來。而使用EDA技術(shù)所得到的優(yōu)勢有以下幾點(diǎn)：

（一）由于EDA技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)運(yùn)用具有模塊化設(shè)計(jì)方式特點(diǎn)的從頂部到下方的方式，因此EDA技術(shù)自身就兼具模塊化設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)。

（二）設(shè)計(jì)人員在數(shù)字電路設(shè)計(jì)中運(yùn)用EDA技術(shù)時(shí)，在初步設(shè)計(jì)階段因?yàn)榕c器件結(jié)構(gòu)可以獨(dú)立存在的高層設(shè)計(jì)人員就不需要在需求進(jìn)行最優(yōu)化設(shè)計(jì)的過程中將器件限制作為設(shè)計(jì)依據(jù)，這類涉及方式和設(shè)計(jì)思路不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對成本投入的減少，還能將設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行有效降低。

（三）各種集成電路以及變成控制器件中間可以在數(shù)字電路通過EDA技術(shù)平臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行移植工作，這也是因?yàn)橄到y(tǒng)本身運(yùn)用的硬件描述語言設(shè)計(jì)可與實(shí)現(xiàn)與目標(biāo)器件結(jié)構(gòu)的完全獨(dú)立。

（四）在設(shè)計(jì)數(shù)字電路時(shí)需要依據(jù)并行設(shè)計(jì)原則使用EDA技術(shù)進(jìn)行全面設(shè)計(jì)，也就是說在進(jìn)行相關(guān)的設(shè)計(jì)工作時(shí)可以同時(shí)由很多設(shè)計(jì)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)。

二、數(shù)字電路中運(yùn)用EDA技術(shù)進(jìn)行一體化教學(xué)設(shè)計(jì)的具體應(yīng)用，下面主要通過對交通燈控制系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)計(jì)過程具體體現(xiàn)EDA技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用。

（一）設(shè)計(jì)交通燈控制器

該交通燈控制器處于十字路口并對兩邊倒街道a和b通過交通燈中的不同顏色實(shí)現(xiàn)行人和車輛的安全管理。

（二）對交通燈控制系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)

1.由六個(gè)交通管理燈、控制器以及三個(gè)定時(shí)器組建而成的器件就是交通燈控制系統(tǒng)管理器，由圖1 可知甲道與乙道中三個(gè)定時(shí)器的具體通行時(shí)間為t3，公共停車時(shí)間為黃燈時(shí)間，就是t2，而這三個(gè)定時(shí)器在通過時(shí)鐘作為計(jì)數(shù)器時(shí)通常都是將秒信號(hào)作為計(jì)數(shù)方式，這三個(gè)定時(shí)器的使用信號(hào)在工作中則是C1、C2與C3，因此當(dāng)用定時(shí)器在C1、C2或C3中進(jìn)行相應(yīng)計(jì)數(shù)時(shí)指示信號(hào)在定時(shí)器中則表示為W1、W2與W3，在使用計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)時(shí)零就是開始相應(yīng)的指示信號(hào)，一則代表了計(jì)數(shù)的結(jié)束時(shí)刻。

2.當(dāng)甲道的紅燈與乙道的綠燈亮起時(shí)定時(shí)計(jì)數(shù)器則開始為時(shí)三十秒的計(jì)時(shí)，因此車輛的通行時(shí)間就不能超過這三十秒，這就是So狀態(tài);當(dāng)乙道結(jié)束通車時(shí)乙道黃燈與甲道紅燈亮起，開始五秒的定時(shí)器計(jì)時(shí)過程就是S1狀態(tài);當(dāng)乙道黃燈超時(shí)五秒時(shí)一道紅燈與甲道綠燈亮起就能夠開始三十秒的定時(shí)器計(jì)時(shí)過程為S2狀態(tài);乙道紅燈與甲道綠燈在甲道超過三十秒的通車時(shí)間中亮起就能夠開始五秒的定時(shí)器計(jì)時(shí)，這就是S3狀態(tài)，而S0狀態(tài)是指定時(shí)器對加到黃燈計(jì)時(shí)超出五秒的過程;R2，Y2，G2和R1，Y1，G1則是紅綠黃三色燈在甲乙兩道的具體表示，因此信號(hào)燈在兩個(gè)方向中通過燈亮（為1）與燈不亮（為0）等方式可以劃分成四種狀態(tài)。

3.在這一系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中分別有count26s、count30s與Count5s三個(gè)定時(shí)單元模塊，把那個(gè)三個(gè)模塊具有不同的定時(shí)時(shí)間。設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)count26s、count30s與Count5s三個(gè)定時(shí)單元時(shí)可以利用加法計(jì)數(shù)的方式在設(shè)計(jì)過程中通過減計(jì)數(shù)的具體方式來滿足設(shè)計(jì)過程中的各種需求。

（三）仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

當(dāng)乙道處于通行狀態(tài)甲道禁止?fàn)顟B(tài)時(shí)g2與rl是高電平;在三十秒后甲道通行狀態(tài)乙道停車狀態(tài)則rl與y2是高電平;在五秒之后乙道禁止?fàn)顟B(tài)甲道通行狀態(tài)則r2與91是高電平;二十六秒后乙道禁止?fàn)顟B(tài)甲道停車狀態(tài)則r2與yl是高電平;五秒后甲道禁止?fàn)顟B(tài)乙道通行狀態(tài)則g2與rl是高電平;乙道處于通行時(shí)g2則是高電平。這就是工作過程的一個(gè)循環(huán)，只有滿足后才能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

結(jié)束語：由于EDA技術(shù)在數(shù)字電路設(shè)計(jì)中有效運(yùn)用的優(yōu)勢，通過在設(shè)計(jì)交通燈控制系統(tǒng)時(shí)，有效地運(yùn)用EDA技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用，對系統(tǒng)仿真、定時(shí)單元模塊、交通控制模塊等環(huán)節(jié)的具體分析，使EDA技術(shù)本身的優(yōu)勢得以明確證明。在數(shù)字電路設(shè)計(jì)課程教學(xué)過程中，教師采用一體化教學(xué)手段，讓學(xué)生從灌輸式的被動(dòng)學(xué)習(xí)，轉(zhuǎn)變到主動(dòng)式思維引導(dǎo)學(xué)習(xí)，這一轉(zhuǎn)變不僅體現(xiàn)一體化教學(xué)的傳統(tǒng)優(yōu)勢，更能體現(xiàn)EDA技術(shù)在數(shù)字電路設(shè)計(jì)的關(guān)鍵作用。只有在設(shè)計(jì)數(shù)字電路中，充分發(fā)揮和利用EDA技術(shù)的作用和優(yōu)勢，從而使電子產(chǎn)品能夠不斷加強(qiáng)自身的競爭力，進(jìn)而促進(jìn)市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

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