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模擬電子技術和數字技術是電子技術的兩大組成部分，長期以來這兩個部分都是相互獨立的。隨著科技的不斷發展，大規模集成電路以及微電子電路的出現，相互獨立的局面已被打破，同時也改變了電路元器件以及電子控制等系統限制。在現代的電子技術中模擬電子技術部分包括為半導體PN結、微變等效電路、電路的控制與正負反饋電路、集成運放等效電路、偏置電路等內容。模擬數字技術則強調電路的規律性與控制性，由于在模擬電子技術中的使用的半導體晶體都是非線性器件，因此產生的控制信號都是非線性信號，各種放大電路的組成都是通過加偏執電路，利用半導體的單向導電性以及穩壓性來實現的。因此將eda技術引入到電子技術理論教學，重點要放在各種放大電路的處理、分析以及衍生，因為所有的放大電路以及偏置電路運用的都是最基本的二級管放大原理。在教學上要將各種離散的電子技術知識串接起來進行教學，使得包括邏輯電路、定時器和觸發器以及數模轉化等知識在EDA這一主線能夠統一起來，更好地提高電子技術教學質量。在進行理論知識教學的同時要配合適當的實驗講解，培養學生良好的思考能力與動手分析能力。

2.基于EDA技術的電子技術實踐教學

電子技術實驗教學是輔助電子技術理論教學，是提高學生靈活運用所學的理論知識的實踐，而EDA技術的引入更是給傳統的電子技術實踐教學帶來了全新的體驗。在傳統的電子技術教學實驗中，學生使用分開的電子元器件在實驗臺上進行搭線橋接各種電路，即使在進行數字技術實驗也是通過接線的方式來進行試驗。這種搭積木式的試驗方式大大降低了學生對于電子技術試驗的興趣。同時這種實驗方法對于電子元器件、試驗臺等精度要求較高，學生在實驗中遇到的問題較多，而老師則是把主要精力放在處理學生實驗中遇到的各種實驗問題，如接線錯誤以及元器件損壞等，這樣極大地降低了電子技術實驗效果。在采用EDA技術后，老師通過運用強大的EDA仿真軟件以及EDA實驗平臺，可以大大提高電子技術的實驗效果。在進行試驗之前，學生利用EDA進行模擬實驗，可以提前發現試驗中的問題，并且進行獨立思考。進而在實際的硬件試驗中，學生可以更快更好地完成電子技術相關實驗內容。利用這種EDA仿真軟件以及EDA實驗平臺和硬件實驗相結合的方式，既鍛煉了學生綜合運用EDA技術的能力，也使得學生對于電子技術的相關知識掌握得更加牢固。

二、促進EDA在電子技術教學中的應用的措施

EDA技術教學在電子技術教學中有著重要的運用，但是受制于傳統電子教學中存在的問題，EDA技術教學不能夠很好地開展開來，因此我們需要改變現有的電子技術教學狀況，促進EDA在電子技術教學中的應用。

（一）改革目前的應試考試制度

考試是檢驗學生對于知識的掌握情況，是教學成果中重要的一個環節。在電子教學中不僅要讓學生掌握最基本的計算機內部結構理論知識，更要讓學生具備較強的實踐能力、思考能力、自我總結能力以及創新能力，這些綜合能力才能體現出學生綜合素質。但是目前的考試制度是一張試卷定分數，僅僅體現出學生的考試能力，其他能力體現不出來，因此需要改革現有的應試考試制度。

1.在實驗考核中

應該包含各個方面的考核，才能體現出學生對于知識的掌握程度以及運用程度。應該包括實驗報告、實驗操作、實驗總結等，這樣才能體現出教學過程中的以人為本思想，提高學生的創新能力。只有在制度上有了創新，才能提高學生將理論知識運用在實際中的能力。

2.在考試中

應該加大開放性試題以及實驗性試題在總分數中的比例，引導學生不斷在學習過程中注意觀察，不斷思考，細心總結。提高學生發現問題以及解決問題的能力，培養學生自我思考的能力。

（二）通過教育媒體的運用來提高教學效果

隨著網絡的發展，多媒體教學已經越來越廣泛地被運用到教學中來。所以我們在電子技術這門課程中，可以運用多媒體來進行輔助教學。通過在多媒體上展示出電子技術的基本原理以及這些原理在電子設備上的運用，然后對于電子設備進行模擬拆解，并且將這些拆解后模塊各自的功能以及在使用中容易出現的問題等進行分析。而EDA技術作為較新的技術，融合了應用電子技術、計算機技術、信息處理及智能化技術等高新技術，因此通過EDA技術可以自動地完成邏輯編譯、化簡、分割、綜合及優化、布局布線、仿真以及對于特定目標芯片的適配編譯和編程下載等工作。所以在多媒體這一平臺進行EDA電子技術教學比單純的講解教學效果要好得多，學生更能清晰明了地掌握電子技術相關知識。所以老師要學會借助多媒體來進行EDA電子教學，不僅要考慮到教學的方法，也要考慮到教學的效果。只有學生真正掌握了電子技術知識，老師的教學任務才算完成了。

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現代EDA技術的基本特征是采用高級語言描述，具有系統級仿真和綜合能力。EDA技術研究的對象是電子設計的全過程，有系統級、電路級和物理級各個層次的設計。EDA技術研究的范疇相當廣泛，從ASIC開發與應用角度看，包含以下子模塊：設計輸入子模塊、設計數據庫子模塊、分析驗證子模塊、綜合仿真子模塊和布局布線子模塊等。EDA主要采用并行工程和“自頂向下”的設計方法，然后從系統設計入手，在頂層進行功能方框圖的劃分和結構設計，在方框圖一級進行仿真、糾錯，并用VHDL等硬件描述語言對高層次的系統行為進行描述，在系統一級進行驗證，最后再用邏輯綜合優化工具生成具體的門級邏輯電路的網表，其對應的物理實現級可以是印刷電路板或專用集成電路。

二、EDA技術的發展

EDA技術的發展至今經歷了三個階段：電子線路的CAD是EDA發展的初級階段，是高級EDA系統的重要組成部分。它利用計算機的圖形編輯、分析和存儲等能力，協助工程師設計電子系統的電路圖、印制電路板和集成電路板圖。它可以減少設計人員的繁瑣重復勞動，但自動化程度低，需要人工干預整個設計過程。

EDA技術中級階段已具備了設計自動化的功能。其主要特征是具備了自動布局布線和電路的計算機仿真、分析和驗證功能。其作用已不僅僅是輔助設計，而且可以代替人進行某種思維。

高級EDA階段，又稱為ESDA(電子系統設計自動化)系統。過去傳統的電子系統電子產品的設計方法是采用自底而上(Bottom-UP)的程式，設計者先對系統結構分塊，直接進行電路級的設計。EDA技術高級階段采用一種新的設計概念：自頂而下(TOP-Down)的設計程式和并行工程(ConcurrentEngineering)的設計方法，設計者的精力主要集中在所設計電子產品的準確定義上，EDA系統去完成電子產品的系統級至物理級的設計。此階段EDA技術的主要特征是支持高級語言對系統進行描述。可進行系統級的仿真和綜合。

三、基于EDA技術的電子系統設計方法

1.電子系統電路級設計

首先確定設計方案，同時要選擇能實現該方案的合適元器件，然后根據具體的元器件設計電路原理圖。接著進行第一次仿真，包括數字電路的邏輯模擬、故障分析、模擬電路的交直流分析和瞬態分析。系統在進行仿真時，必須要有元件模型庫的支持，計算機上模擬的輸入輸出波形代替了實際電路調試中的信號源和示波器。這一次仿真主要是檢驗設計方案在功能方面的正確性。仿真通過后，根據原理圖產生的電氣連接網絡表進行PCB板的自動布局布線。在制作PCB板之前還可以進行后分析，包括熱分析、噪聲及竄擾分析、電磁兼容分析和可靠性分析等，并且可以將分析后的結果參數反標回電路圖，進行第二次仿真，也稱為后仿真，這一次仿真主要是檢驗PCB板在實際工作環境中的可行性。

可見，電路級的EDA技術使電子工程師在實際的電子系統產生之前，就可以全面了解系統的功能特性和物理特性，從而將開發過程中出現的缺陷消滅在設計階段，不僅縮短了開發時間，也降低了開發成本。

2.系統級設計

系統級設計是一種“概念驅動式”設計，設計人員無須通過門級原理圖描述電路，而是針對設計目標進行功能描述。由于擺脫了電路細節的束縛，設計人員可以把精力集中于創造性概念構思與方案上，一旦這些概念構思以高層次描述的形式輸入計算機后，EDA系統就能以規則驅動的方式自動完成整個設計。

系統級設計的步驟如下：

第一步：按照“自頂向下”的設計方法進行系統劃分。

第二步：輸入VHDL代碼，這是系統級設計中最為普遍的輸入方式。此外，還可以采用圖形輸入方式(框圖、狀態圖等)，這種輸入方式具有直觀、容易理解的優點。

第三步：將以上的設計輸入編譯成標準的VHDL文件。對于大型設計，還要進行代碼級的功能仿真，主要是檢驗系統功能設計的正確性，因為對于大型設計，綜合、適配要花費數小時，在綜合前對源代碼仿真，就可以大大減少設計重復的次數和時間，一般情況下，可略去這一仿真步驟。

第四步：利用綜合器對VHDL源代碼進行綜合優化處理，生成門級描述的網表文件，這是將高層次描述轉化為硬件電路的關鍵步驟。綜合優化是針對ASIC芯片供應商的某一產品系列進行的，所以綜合的過程要在相應的廠家綜合庫支持下才能完成。綜合后，可利用產生的網表文件進行適配前的時序仿真，仿真過程不涉及具體器件的硬件特性，較為粗略。一般設計，這一仿真步驟也可略去。

第五步：利用適配器將綜合后的網表文件針對某一具體的目標器件進行邏輯映射操作，包括底層器件配置、邏輯分割、邏輯優化和布局布線。:

第六步：將適配器產生的器件編程文件通過編程器或下載電纜載入到目標芯片FPGA或CPLD中。如果是大批量產品開發，通過更換相應的廠家綜合庫，可以很容易轉由ASIC形式實現。

四、前景展望

21世紀將是EDA技術的高速發展時期，EDA技術是現代電子設計技術的發展方向，并著眼于數字邏輯向模擬電路和數模混合電路的方向發展。EDA將會超越電子設計的范疇進入其他領域隨著集成電路技術的高速發展，數字系統正朝著更高集成度、超小型化、高性能、高可靠性和低功耗的系統級芯片(SoC，SystemonChip)方向發展，借助于硬件描述語言的國際標準VHDL和強大的EDA工具，可減少設計風險并縮短周期，隨著VHDL語言使用范圍的日益擴大，必將給硬件設計領域帶來巨大的變革。

參考文獻：

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EDA技術是以數字電子技術課程知識為基礎，具有較強實踐性、工程性的專業課程。將數字電路設計從簡單元器件單元電路設計，EWB軟件仿真提到了更高一級的可編程操作平臺上，進一步鞏固和提高學生電子電路綜合設計能力。但是，傳統的教學模式是將兩門課程分開，先上數字電路，后上EDA技術，分兩學期授課。這樣的教學模式存在弊端，減弱了課程之間的聯系，降低了學生對數字電路理論的認識程度。通過對EDA技術課程的教學改革，以實訓的方式采用項目教學法，使學生在較短的時間內掌握EDA技術基礎及其實驗系統，從數字系統的單元電路，如譯碼器、計數器等入手，加深對數字電路基礎理論的認識，逐漸完成數字系統設計。

1. EDA技術及其在教學中的應用

1.1 EDA技術

EDA技術即電子設計自動化(Electronic DesignAutomation)是以計算機為工作平臺，融合了應用電子技術、計算機技術、信息處理及智能化技術的最新成果而形成的一門新技術畢業論文格式，是一種能夠設計和仿真電子電路或系統的軟件工具。采用”自頂向下”的層次化設計，對整個系統進行方案設計和功能劃分，系統的關鍵電路用一片或幾片專用集成電路（ASIC）實現，然后采用硬件描述語言（HDL）完成系統行為級設計，最后通過綜合器和適配器生成最終的目標器件。圖1為一個典型的EDA設計流程。

圖1 EDA設計流程圖

1.2 EDA技術在教學中的應用

在教學過程中，EDA技術利用計算機系統強大的數據處理能力，以及配有輸入輸出器件(開關、按鍵、數碼管、發光二極管等)、標準并口、RS232串口、DAC和ADC電路、多功能擴展接口的基于SRAM的FPGA器件EDA硬件開發平臺，使得在電子設計的各個階段、各個層次可以進行模擬驗證，保證設計過程的正確性。從而使數字系統設計起來更加容易，讓學生從傳統的電路離散元件的安裝、焊接、調試工作中解放出來，將精力集中在電路的設計上。同時，采用EDA技術實現數字電路設計，不但提高了系統的穩定性，也增強了系統的靈活性，方便學生對電路進行修改、升級，讓實驗不在單調的局限于幾個固定的內容，使教學更上一個臺階，學生的開發創新能力進一步得到提高。

2.課程教學改革實施

2.1課程改革思路

課程改革本著體現鞏固數字電路基礎，掌握現代電子設計自動化技術的原則來處理和安排EDA技術教學內容。打破傳統的從EDA技術概述、VHDL語言特點、VHDL語句等入手的按部就班的教學方法，以設計應用為基本要求，開發基于工作過程的項目化課程，以工作任務為中心組織課程內容，讓學生在完成具體項目的過程中來構建相關理論知識。將EDA技術分為四個方面的內容，即：可編程邏輯器件、硬件描述語言、軟件開發工具、實驗開發系統，其中，可編程邏輯器件是利用EDA技術進行電子系統設計的載體，硬件描述語言是利用EDA技術進行電子系統設計的主要表達手段，軟件開發工具是利用EDA技術進行電子系統設計的智能化的自動設計工具,實驗開發系統則是利用EDA技術進行電子系統設計的下載工具及硬件驗證工具。采用項目化教學方法，以實訓的方式展開，讓學生在“學中做，做中學”。

2.2課程改革措施

以電子線路設計為基點，從實例的介紹中引出VHDL語句語法內容。在典型示例的說明中，自然地給出完整的VHDL描述，同時給出其綜合后的表現該電路系統功能的時序波形圖及硬件仿真效果。通過一些簡單、直觀、典型的實例畢業論文格式，將VHDL中最核心、最基本的內容解釋清楚，使學生在很短的時間內就能有效地掌握VHDL的主干內容，并付諸設計實踐。這種教學方法突破傳統的VHDL語言教學模式和流程，將語言與EDA工程技術有機結合，以實現良好的教學效果，同時大大縮短了授課時數。表1為課程具體內容及實訓學時分配。

 

能力

目標

學習情境

項目載體

課時

QuartusⅡ開發工具使用能力

QuartusⅡ開發環境、實驗系統

二選一音頻發生器設計

6

VHDL語言編程能力

VHDL語言基本結構

計數器電路設計

6

VHDL語言并行語句

8位加法器設計

8

VHDL語言順序語句

7段數碼顯示譯碼器設計

8

VHDL語言綜合運用

數控分頻器的設計

8

層次化調用方法

4位加減法器的設計

4

綜合開發調試能力

8位16進制頻率計設計；

十字路通燈設計；

數字鐘設計；

波形信號發生器設計，等。

(任選一題)

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總計

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1 EDA實驗環境的建設

EDA(實驗)中心的建設起始于1998年初，學校先后投入資金近百萬元，第一期工程建立起配備有40臺Pentium 166MMX微機的多媒體實驗室和硬件實驗室各一個;1999年進行了第二期工程，又建起了一個包含40臺PentiumⅡ400微機和兩臺專用服務器的網絡實驗室和一個管理辦公室。并進行了軟件建設和有關實驗項目的開發。到目前為止已建立起的軟硬件環境如表1。

在EDA中心的建設中，我們遵循以下原則:

(1)創建一流具有EDA特色的實驗環境。EDA的實驗環境的好壞在某種程度上直接影響電類學生對現代化技術的掌握，同時EDA的實驗環境也是一個窗口，代表了一個學校現代化教學的形象。EDA中心的建設不應等同于一般的計算中心或機房的建設，應該具有EDA特色，那就是要有豐富的EDA軟硬件支持，要有得力的指導開發力量。為了建設好一流的EDA實驗環境，我們成立了專家指導小組指導環境的建設，并多次派人到EDA教學較好的學校去參觀學習。為了體現時代的特點，我們將中心80臺機器內部互連，整個內部網絡完全按照Internet技術規范設計，能提供全套Internet服務。中心內部網絡還通過Linux網關與校園網相連。服務器采用Windows NT4.0、Linux 5.0、Net-ware 3.12，工作站安裝了DOS 6.22、Win-dows 98(中、英文)、Windows NT、Linux等操作系統。

(2)嚴把質量關，高質量完成建設。EDA所有軟硬件設備的引進都經過認真市場調查研究，并嚴格的檢測，對不合格的產品堅決清除。如曾進一批微機，檢測后發現配置與樣機不符，立刻退貨，重新購置。軟件的建設對EDA來說是體現特色的關鍵性建設，盡管EDA軟件投資較大，為保證實驗質量，劃出專項資金，引進許多最新的正版EDA軟件。

(3)加強外聯，尋求多方支持。EDA教學的開展需要許多方面的技術支持，為了做好這方面的工作，我們加強了校際之間的技術交流以及與EDA軟硬件開發商家的聯系，可以從中得到了許多必不可少的幫助，如東南大學贈送給我們不少非常有用的EDA軟件和設備，美國Altera公司通過其大學項目贈送給我們專業版和網絡版的Max+PlasⅡ軟件開發工具等。

(4)鼓勵師生開發EDA教學項目。我校EDA教學項目的開發進行得比較早，并已取得了不少成就，EDA中心成立后更加強了這方面工作的開展，目前已自行開發并用于教學有ISP和FPGA等實驗裝置，全定制的A-SIC實驗環境也正在緊鑼密鼓地準備中。

(5)勤儉節約，變廢為寶。EDA的某些硬件實驗對微機要求并不高并且有可能對微機產生傷害，為此我們從校計算中心等地方找來約20臺淘汰了的386和486微機，建成了硬件機房，很好地解決了這類問題并節約了不少資金。

2 EDA實驗環境的管理

我校的EDA實驗環境主要面向電子工程系和自動控制系學生，行政上掛靠電子工程系。為了便于協調管理，兩系分別任命了兼職正副主任負責中心的建設和日常管理。

在EDA(實驗)中心的日常管理中我們努力做到:

(1)全心全意為EDA教學服務。EDA(實驗)中心建立的主要目的之一就是為全校師生的EDA教學實驗提供方便。為了做好服務工作，我們盡力滿足師生的要求。如有教師希望通過網絡授課，我們引進了Lanstar網絡教學系統軟件。有教師需要提供語音教學服務，我們購買了無線話筒。有一些國外引進的EDA軟件需要用英文操作系統，中心工作人員經過多次試驗，使中英文操作系統能夠方便地切換。中心的Internet網及打印機等設備也均向師生開發。

(2)開放式的實驗環境。中心除正常設備維護日外，保持全日制開放。開放時除了安排一般值班人員外，還經常安排對EDA技術熟悉的教師或研究生進行現場指導，學生可以自由地上機實習。

(3)不斷推廣EDA新技術。EDA技術的發展速度非常快，我們利用中心與外界聯系較多的優勢，不斷向師生推薦EDA新技術和新方法。如我們曾請經銷商來介紹最新版本的PADS、EWB等EDA軟件的特點和使用方法，與東南大學EDA實驗中心合作舉辦了兩期全國性的EDA研討班。

3 效果分析

(1) EDA中心自投入使用以來，已為電類專業的學生開設了“電路”、“電子線路”、“數字電路”、“信號與系統”等十多門課程的上百個實驗，部分實驗還延伸到非電類專業的“電工學”課程中;每年還有幾十名本專科生和研究生在這里進行畢業設計和課題上機。總上機時數已達4萬機時。

(2) EDA中心的構建，推動了我校多門類課程的教學內容、教學方法的改革。就數字電子課程而言，迫切需要充實現代化的設計思想和設計方法，EDA中心的服務為此創造的必要的條件。由于EDA中心的大量工作，使教師可以在課常上集中精力和時間與學生一起共同體驗前人創造知識的途徑與方法，而把一些繁瑣的計算交給EDA工具，學生通過EDA工具的使用去實踐他們在課堂上學到的方法和思路。對電路分析、模擬電子線路、數字系統設計等課也起到了同樣的作用。

(3)開放式的管理，方便了學生，激發了學生的學習熱情和求知欲。如有一位在給電類提高班講課的教師發現，原擬定通過Lanstar授課系統對學生講授EWB的使用方法，結果在現場卻發現，不少學生已初步學會了EWB的使用，其原因是他們已主動地到EDA中心，通過自學，進入了EDA環境。這是一個學生主動學習的例子。通過這樣的學習客觀上提高了學生的自學能力，反映了他們高度的學習熱情和求知欲，這也為他們將來自行掌握更現代化、更復雜的EDA工具打下了基礎。

(4) EDA中心成為學生第二課堂的場地，培養學生從事科學研究的能力。如數字系統設計的老師利用EDA中心進行電子設計競賽，取得很好的效果，受到了學生的歡迎。

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1 引言

隨著電子技術的發展及電子系統設計周期縮短的要求，EDA技術得到迅猛發展。

EDA是ElectronicDesign Automation(電子設計自動化)的縮寫。EDA技術，就是以大規模可編程邏輯器件為設計載體，以硬件描述語言為系統邏輯描述的主要表達方式，以計算機、大規模可編程邏輯器件的開發軟件及實驗開發系統為設計開發工具，通過使用有關的開發軟件，自動完成電子系統設計的邏輯編譯、邏輯化簡、邏輯分割、邏輯綜合及優化、邏輯布局布線、邏輯仿真，直至對于特定目標芯片的適配編譯、邏輯映射、編程下載等工作，最終形成集成電子系統或專用集成芯片的一門新技術[1]。

目前，幾乎所有高校的電類專業都開設了EDA課程，為加強教學效果，通常都使用專門的EDA實驗箱來輔助教學，但是實驗箱采用了一體化結構，所有的電路和器件都在一塊電路板上，在功能上難以根據需要進行擴展，不利于學生的創新設計，復雜系統難以實現；實驗箱體積較大，不便攜帶；EDA 實驗箱、單片機實驗箱、DSP實驗箱、ARM實驗箱中很多功能模塊的硬件電路是相同的，但不同實驗箱上相同模塊不能共享，存在資源浪費。由于實驗箱的上述缺點，很多高校都紛紛開始設計開發自己的實驗系統模塊，提高實驗箱的利用率，提高學生的工程創新能力[2][3]。

2 EDA實驗系統開發的特點

EDA實驗系統的開發具有以下特點：

（1）實驗內容由單一性向綜合性發展

早期開發的EDA實驗系統主要是學生用來學習EDA課程、下載程序、進行仿真的工具；使用實驗系統是老師用來培養學生設計數字電路的能力、幫助學生學習和掌握開發語言的手段。因此EDA實驗系統僅在電子類專業的EDA課程中使用，系統所提供的實驗內容僅限于簡單的數字電路設計，包括計數器、編碼譯碼器的設計、數碼管的顯示等。隨著EDA技術的發展，電信、通信等專業紛紛引入EDA實驗系統，在“通信原理”等課程的實驗教學中被廣泛應用于實踐[4]，實驗內容也從單一的基本數字電路的設計發展到集EDA技術實驗、單片機實驗、DSP實驗等為一體的綜合性的實驗平臺[5]。因此，EDA實驗平臺逐漸面向電子信息類相關專業的學生進行課程的學習，課外競技活動，電子類設計比賽，并逐漸用于教師進行科研。

（2）系統結構從一體化向模塊化發展

早起開發的EDA實驗系統在結構上采用一體化的實驗箱設計，所有的電路和器件都在一塊電路板上[6]。這樣，系統的使用雖然可以幫助學生掌握軟件的應用，但也使學生對硬件電路不了解；另外，系統在功能上難以根據需要進行擴展，不利于學生進行創新設計，復雜的系統則難以實現。因此在后來的EDA實驗系統的開發上，大都都采用了模塊化的結構[7][8]，即FPGA、單片機等做在一塊核心板上，其IO口以插針形式引出，以方便和外圍電路的連接；外圍電路則以模塊的形式單獨做在不同的電路板上，比如數碼管顯示模塊、按鍵模塊、LED顯示模塊等；根據不同的實驗摘要的模塊搭建自己設計的電路，從而提高學習興趣，增強實驗教學的效果；此外，模塊化的設計還方便老師對學生設計的重復實現，有利于教學水平的提高雜志鋪。

（3）核心芯片由單一化向豐富化發展

早期開發的EDA實驗系統由于僅用于EDA課程的學習，其核心芯片大都為Altera公司的FPGA等可編程邏輯器件，開發語言環境主要為界面友好、操作簡便的Maxplus Ⅱ和Quartus Ⅱ。隨著EDA技術向不同學科不同專業的滲透，核心芯片逐漸發展為FPGA、單片機和DSP器件的綜合使用，開發語言也逐漸開始使用C語言或匯編語言等。這樣，實驗系統能提供的實驗內容和規模均有所增加，除了基本的數字電路設計實驗模塊以外，還可以增設調制解調模塊、幀同步模塊、信號波形產生模塊等，擴大了實驗系統的使用率，使實驗設備向大型化、先進化發展。

（4）使學生的學習由被動向主動發展

電子技術的發展日新月異，早期的實驗平臺由于其電路設計的封閉性，實驗內容只停留在驗證實驗上，很難加入自己設計的外圍電路。而模塊化數字電路開放實驗平臺由于其接口電路的開放性，有能力的學生可以自行設計外圍電路達到提高的目的，對于成功的設計還可以加到以后的實驗教學中，成為具有自主知識產權的模塊。

另外，由于整合了單片機、DSP等芯片的功能模塊，實驗內容得到很大擴展，學生在實驗過程中可以拓寬知識面，主動去學習了解實驗所需要的知識，學習的主動性得到很大的提高，并且，由于實驗由簡單的驗證實驗向綜合的大型設計過渡，學生在實驗過程中更容易理解數字電路設計中硬件的概念以及工程的概念。

學生在設計實驗時，可能會用到一些實驗系統沒有開發出的模塊，這時，學生需要自己設計該電路模塊的電路圖以及制作PCB板，直至實際制作出該功能模塊。這樣，學生除了掌握編程、還需要去學習怎樣設計并制作電路板、學習該模塊與核心板的接口電路設計等相關知識，因此，在實驗過程中，學生的積極性和主動性得到提高。同時，由于實驗的規模逐漸增加，同學之間需要團結合作才能共同完成一個實驗，因此也鍛煉了同學之間的團結合作精神。

3 結論

一個好的EDA實驗平臺，能培養學生開拓創新精神和團結協作精神、很強的實踐操作能力、工程設計能力、綜合應用能力、科學研究能力以及獨立分析問題和解決問題的能力。我國高校現階段所研制開發的EDA綜合實驗平臺，能有效整合和優化多個電子類實驗課程的功能，為單片機和 EDA技術等課程提供了綜合實驗平臺，為高校培養創新性人才提供良好的實驗條件和氛圍。隨著電子技術的發展以及EDA技術的不斷深入發展，EDA實驗平臺的開發也將會日益完善：大規模可編程器件將被使用；實驗系統將向體積小、功耗小的便攜式嵌入式系統發展。

參考文獻：

[1]廖超平,等著.EDA技術與VHDL實用教程[M]. 北京: 高等教育出版社, 2007:1

[2]劉延飛,等著.開發EDA綜合實驗平臺，提高學生工程創新能力[J]. 實驗室研究與探索, 2009,26(8):63-64.

[3]范勝利.一種基于模塊的EDA教學實驗系統[J]. 讀與寫雜志, 2009,6(11):102

[4]韓偉忠著.EDA,DSP技術與通信實驗裝置的總體設計[J]. 金陵職業大學學報, 2002,17(1),52-54

[5]孫旭,等著.單片機、DSP、EDA的綜合實驗系統的設計[J]. 實驗科學與技術, 2008, 6(6): 55-57

[6]雷雪梅,等著.EDA教學實驗箱的設計[J]. 內蒙古大學學報(自然科學版), 2004, 35(3): 344-347

[6]劉建成,等著.EDA實驗系統的設計與實現[J]. 實驗室研究與探索, 2009, 28(1): 86-88

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1EDA實驗環境的建設

EDA(實驗)中心的建設起始于1998年初,學校先后投入資金近百萬元,第一期工程建立起配備有40臺Pentium166MMX微機的多媒體實驗室和硬件實驗室各一個;1999年進行了第二期工程,又建起了一個包含40臺PentiumⅡ400微機和兩臺專用服務器的網絡實驗室和一個管理辦公室。并進行了軟件建設和有關實驗項目的開發。到目前為止已建立起的軟硬件環境如表1。

在EDA中心的建設中,我們遵循以下原則:

(1)創建一流具有EDA特色的實驗環境。EDA的實驗環境的好壞在某種程度上直接影響電類學生對現代化技術的掌握,同時EDA的實驗環境也是一個窗口,代表了一個學校現代化教學的形象。EDA中心的建設不應等同于一般的計算中心或機房的建設,應該具有EDA特色,那就是要有豐富的EDA軟硬件支持,要有得力的指導開發力量。為了建設好一流的EDA實驗環境,我們成立了專家指導小組指導環境的建設,并多次派人到EDA教學較好的學校去參觀學習。為了體現時代的特點,我們將中心80臺機器內部互連,整個內部網絡完全按照Internet技術規范設計,能提供全套Internet服務。中心內部網絡還通過Linux網關與校園網相連。服務器采用WindowsNT4.0、Linux5.0、Net-ware3.12,工作站安裝了DOS6.22、Win-dows98(中、英文)、WindowsNT、Linux等操作系統。

(2)嚴把質量關,高質量完成建設。EDA所有軟硬件設備的引進都經過認真市場調查研究,并嚴格的檢測,對不合格的產品堅決清除。如曾進一批微機,檢測后發現配置與樣機不符,立刻退貨,重新購置。軟件的建設對EDA來說是體現特色的關鍵性建設,盡管EDA軟件投資較大,為保證實驗質量,劃出專項資金,引進許多最新的正版EDA軟件。

(3)加強外聯,尋求多方支持。EDA教學的開展需要許多方面的技術支持,為了做好這方面的工作,我們加強了校際之間的技術交流以及與EDA軟硬件開發商家的聯系,可以從中得到了許多必不可少的幫助,如東南大學贈送給我們不少非常有用的EDA軟件和設備,美國Altera公司通過其大學項目贈送給我們專業版和網絡版的Max+PlasⅡ軟件開發工具等。

(4)鼓勵師生開發EDA教學項目。我校EDA教學項目的開發進行得比較早,并已取得了不少成就,EDA中心成立后更加強了這方面工作的開展,目前已自行開發并用于教學有ISP和FPGA等實驗裝置,全定制的A-SIC實驗環境也正在緊鑼密鼓地準備中。

(5)勤儉節約,變廢為寶。EDA的某些硬件實驗對微機要求并不高并且有可能對微機產生傷害,為此我們從校計算中心等地方找來約20臺淘汰了的386和486微機,建成了硬件機房,很好地解決了這類問題并節約了不少資金。

中國-2EDA實驗環境的管理

我校的EDA實驗環境主要面向電子工程系和自動控制系學生,行政上掛靠電子工程系。為了便于協調管理,兩系分別任命了兼職正副主任負責中心的建設和日常管理。

在EDA(實驗)中心的日常管理中我們努力做到:

(1)全心全意為EDA教學服務。EDA(實驗)中心建立的主要目的之一就是為全校師生的EDA教學實驗提供方便。為了做好服務工作,我們盡力滿足師生的要求。如有教師希望通過網絡授課,我們引進了Lanstar網絡教學系統軟件。有教師需要提供語音教學服務,我們購買了無線話筒。有一些國外引進的EDA軟件需要用英文操作系統,中心工作人員經過多次試驗,使中英文操作系統能夠方便地切換。中心的Internet網及打印機等設備也均向師生開發。

(2)開放式的實驗環境。中心除正常設備維護日外,保持全日制開放。開放時除了安排一般值班人員外,還經常安排對EDA技術熟悉的教師或研究生進行現場指導,學生可以自由地上機實習。

(3)不斷推廣EDA新技術。EDA技術的發展速度非常快,我們利用中心與外界聯系較多的優勢,不斷向師生推薦EDA新技術和新方法。如我們曾請經銷商來介紹最新版本的PADS、EWB等EDA軟件的特點和使用方法,與東南大學EDA實驗中心合作舉辦了兩期全國性的EDA研討班。

3效果分析

(1)EDA中心自投入使用以來,已為電類專業的學生開設了“電路”、“電子線路”、“數字電路”、“信號與系統”等十多門課程的上百個實驗,部分實驗還延伸到非電類專業的“電工學”課程中;每年還有幾十名本專科生和研究生在這里進行畢業設計和課題上機。總上機時數已達4萬機時。

(2)EDA中心的構建,推動了我校多門類課程的教學內容、教學方法的改革。就數字電子課程而言,迫切需要充實現代化的設計思想和設計方法,EDA中心的服務為此創造的必要的條件。由于EDA中心的大量工作,使教師可以在課常上集中精力和時間與學生一起共同體驗前人創造知識的途徑與方法,而把一些繁瑣的計算交給EDA工具,學生通過EDA工具的使用去實踐他們在課堂上學到的方法和思路。對電路分析、模擬電子線路、數字系統設計等課也起到了同樣的作用。

(3)開放式的管理,方便了學生,激發了學生的學習熱情和求知欲。如有一位在給電類提高班講課的教師發現,原擬定通過Lanstar授課系統對學生講授EWB的使用方法,結果在現場卻發現,不少學生已初步學會了EWB的使用,其原因是他們已主動地到EDA中心,通過自學,進入了EDA環境。這是一個學生主動學習的例子。通過這樣的學習客觀上提高了學生的自學能力,反映了他們高度的學習熱情和求知欲,這也為他們將來自行掌握更現代化、更復雜的EDA工具打下了基礎。

(4)EDA中心成為學生第二課堂的場地,培養學生從事科學研究的能力。如數字系統設計的老師利用EDA中心進行電子設計競賽,取得很好的效果,受到了學生的歡迎。

篇7

EDA是（ElectronicDesignAutomation）的縮寫即電子設計自動化。EDA的關鍵技術之一就是IP核（IntellectualProperty)。IP核是一段具有特定電路功能的硬件描述語言程序，具有可移植性，并具有很高的通用性和靈活性，可以通過軟件編程完成用戶需要的，不同的，特定的功能，可以任意使用在各種嵌入式微控制系統中。嵌入式IP核的應用，大幅降低了設計成本，縮短了設計周期，成為當今SOC的重要設計手段。在EDA技術和開發中占有重要的地位。

2系統介紹

本文的設計工具是Altera公司的QuartusII，用VHDL語言進行描述，采用自頂向下的設計原則。MC8051IPCore頂層結構圖如圖1所示，圖1中指示了mc8051_core的頂層結構以及與三個存儲模塊的連接關系，同時顯示了頂層的輸入輸出I/O口。定時器/計數器和串行接口單元對應于圖1中的mc8051_tmrctr和mc8051_siu模塊，數量是可選擇的，在圖中用虛線表示。MC8051IPCore核心由定時器/計數器、ALU、串行接口和控制單元各模塊組成。ROM和RAM模塊不包括于核心內，處于設計的頂層，方便于不同的應用設計及仿真。

圖1MC8051IPCore頂層結構圖

3系統實現

3.1可編程時間間隔定時/計數器8254的設計

任何微型計算機系統中都存在定時控制問題，可編程時間間隔定時/計數器8254的設計是在使用軟件控制下的精確時間延遲，這樣可以解決定時控制問題。內部結構如圖2所示。

圖28254內部結構圖

3.28259的設計

分析8259A的功能和內部結構可知，本單元應分成五個部分三個模塊來實現，模塊層次關系如圖3所示：

圖38259層次關系圖

各模塊的主要功能如下：

數據緩沖模塊：對8259A數據緩沖和暫存。

讀寫控制模塊：負責8259A的所有初始化工作及讀寫操作。

中斷請求模塊：負責中斷詢求、中斷信號的產生及判優。

中斷控制模塊：完成中斷應答功能，中斷向量的生成，級聯選通，主從功能設置等這一系列功能。

優先級控制模塊：設定實現不同的優先級判別方式。

3.3MCS-51IP核的設計

按照自頂向下的設計原則，整個系統分為：控制模塊、定時/計數模塊、算術邏輯模塊ALU、串行通信模塊四個功能模塊，而RAM和ROM在使用時，只根據需要進行定制。系統核心由定時器/計數器、ALU、串行接口和控制單元各模塊組成。ROM和RAM模塊為方便各種應用設計和仿真，處于設計的頂層。在本設計中控制單元主要完成操作指令譯碼、時序邏輯控制、中斷響應優先順序處理和微操作控制等功能。它分為中斷的響應及指令的譯碼子模塊和微操作控制模塊兩個子模塊。其中，ontrol_fsm模塊產生各指令的控制信號并主要實現MCS-51中斷的響應，ontrol_fsm模塊產生微操作信號的具體操作過程，控制RAM存儲器的讀寫地址及數據傳輸、PC寄存器的賦值、串口與定時器的中斷信號處理、中斷的查詢、SFR的讀寫等功能。在定時/計數器單元，本設計能保證計數速率為1/12個振蕩器頻率。計數脈沖在選擇計數器工作模式時在來自相應的外部輸入引腳T0或Tl。對外部輸入信號的占空比這一電平至少要保持一個機器周期，因為必須確保某一給定的電平在變化之前至少被采樣一次。算術邏輯運算模塊設計調試以優化后綜合后產生的模塊符號圖如圖4所示，該工程項目文件可在其它邏輯電路設計中直接調用。

圖4ALU模塊符號圖

通過前面的模塊設計和綜合后生成MSC-51單片機系統，如圖5所示：

圖5mc8051最終圖形

4．結束語

EDA技術近年來發展速度令人驚奇，它作為當下電子設計技術的核心，被廣泛的應用在電子系統設計中。

本文創新點：1.采用完全同步設計，即整個SOC系統都是在統一工作時鐘的協調下工作的。內部采用鎖相環進行分頻得到其它工作頻率。2.指令集和標準8051微控制器完全兼容。3.優化的CPU時序使得完成一條指令最多只需1~4個時鐘周期，執行性能優于標準8051微控制器8倍左右，提高其運算速度。4.用戶可選擇定時器/計數器、串行接口單元的數量。5.新增了特殊功能寄存器用于選擇不同的定時器/計數器、串行接口單元。6.可選擇是否使用乘法器（乘法指令MUL）。7.可選擇是否使用除法器（除法指令DIV）。8.可選擇是否使用十進制調整功能（十進制調整指令DA）。9.I/O口不復用。10.內部帶256BytesRAM。11.最多可擴展至64Kbytes的ROM和64Kbytes的RAM。12.最多可擴展至64Kbytes的ROM和64Kbytes的RAM。

參考文獻

1 唐穎.EDA技術與單片機系統[J].現代電子技術,2002,11(3):31-32.

2 譚會生,張昌凡.EDA技術及應用[M],西安:西安電子科技大學出版社,2004.4:15-18.

篇8

前言

VHDL是超高速集成電路硬件描述語言（VeryHighSpeedIntegratedCircuitHardwareDescriptionLanguage）的縮寫在美國國防部的支持下于1985年正式推出是目前標準化程度最高的硬件描述語言。IEEE（TheInstituteofElectricalandElectronicsEngineers）于1987年將VHDL采納為IEEE1076標準。它經過十幾年的發展、應用和完善以其強大的系統描述能力、規范的程序設計結構、靈活的語言表達風格和多層次的仿真測試手段在電子設計領域受到了普遍的認同和廣泛的接受成為現代EDA領域的首選硬件描述語言。目前流行的EDA工具軟件全部支持VHDL它在EDA領域的學術交流、電子設計的存檔、專用集成電路（ASIC）設計等方面擔任著不可缺少的角色。

數字頻率計是數字電路中的一個典型應用，實際的硬件設計用到的器件較多，連線比較復雜，而且會產生比較大的延時，造成測量誤差、可靠性差。隨著復雜可編程邏輯器件（CPLD）的廣泛應用，以EDA工具作為開發手段，運用VHDL語言。將使整個系統大大簡化。提高整體的性能和可靠性。

本文用VHDL在CPLD器件上實現一種2b數字頻率計測頻系統，能夠用十進制數碼顯示被測信號的頻率，不僅能夠測量正弦波、方波和三角波等信號的頻率，而且還能對其他多種物理量進行測量。具有體積小、可靠性高、功耗低的特點。

目錄

摘要………………………………………………………………………1

前言……………………………………………………………………2

目錄……………………………………………………………………3

第一章設計目的………………………………………………………5

1.1設計要求……………………………………………………5

1.2設計意義……………………………………………………5

第二章設計方案………………………………………………………6

第三章產生子模塊……………………………………………………7

3.1分頻模塊……………………………………………………7

3.2分頻模塊源代碼………………………………………………8

3.3仿真及波形圖…………………………………………………9

第四章計數模塊………………………………………………………9

4.1．計數模塊分析…………………………………………………9

4.2．計數模塊源代碼………………………………………………10

4.3計數模塊的仿真及波形圖……………………………………12

第五章顯示模塊……………………………………………………12

5.1七段數碼管的描述……………………………………………13

5.2八進制計數器count8的描述…………………………………14

5.3七段顯示譯碼電路的描述……………………………………15

5.4計數位選擇電路的描述………………………………………16

5.5總體功能描述……………………………………………18

5.6顯示模塊的仿真及波形圖………………………………19

第六章頂層文件…………………………………………………20

6.1頂層文件設計源程序…………………………………………20

6.2頂層文件的仿真及波形圖………………………………………21

結語…………………………………………………………22

參考文獻……………………………………………………23

致謝…………………………………………………………24

附件…………………………………………………………25

第一章設計目的

1.1設計要求

a.獲得穩定100Hz頻率

b.用數碼管的顯示

c.用VHDL寫出設計整個程序

1.2設計意義

a.進一步學習VHDL硬件描述語言的編程方法和步驟。

b.運用VHDL硬件描述語言實現對電子元器件的功能控制

c.熟悉并掌握元件例化語句的使用方法

篇9

目前，我們正處在瞬息萬變的信息時代，信息時代對教育教學方法提出了挑戰。教師要清醒地認識到除了掌握本學科的專業知識外，還必須學習現代教育技術的知識。現代教育技術在課堂上的運用能實現教學方式的變革，增強教學的直觀性，充分發揮學生的想象力，調動學生學習的積極性，從而提高教育教學質量和效率，作為中等職業學校電子技術專業課教師，應該學習學習哪些教育技術能力，掌握何種適合電子技術專業課程教學的教學軟件，是我們應當研討的課題。下面介紹一些常用的計算機軟件，說明其在電子技術專業教學中的簡單應用。

1 Microsoft Office辦公套裝軟件

Microsoft Office是微軟公司開發的辦公軟件。Microsoft Office擁有許多組件，如Word、Excel、PowerPoint、Access、FrontPage等，在教學中應用最為廣泛和有效的是Word、PowerPoint和Excel。

Word是一個文字處理軟件，不僅能夠進行文本處理，還能夠將文字、圖形、圖像、表格混合編排，制作成版面整齊美觀、視覺效果強化、主題鮮明突出的圖文并茂的電子文本。教師主要用來編寫電子教案、論文、總結、試卷等。

Excel是電子表格制作軟件，利用該軟件，不僅可以制作各類精美的電子表格，還可以用來組織、計算和分析各種類型的數據，方便地制作復雜的圖表和統計表。教師用來制作學生成績表、并且可以分析統計學生總分、平均分、排名等，再者可以根據實驗數據制作分析圖表和趨勢曲線等。

PowerPoint主要用于制作演示文稿。它雖然不是專業的多媒體課件制作軟件，但是它具有多媒體課件制作軟件的大部分功能。與其他多媒體課件制作軟件相比，它簡單易學、高效便捷，是零基礎的教師學習課件制作的首選軟件。它能夠將文字、圖形、圖像、影片和聲音等媒體組合在一起，制作成課件，很好地表達特定的教學內容。利用多媒體課件輔助教學，以快捷、簡便、明了的特點替代一些耗時的板書和作圖，在完成每課時的教學任務外，還可以擴充一些現代的科學知識，這對于培養學生的能力和提高綜合素質，發揮著積極作用。

2 Flash動畫制作軟件

Flash是有美國的Macromedia公司推出的優秀網頁動畫設計軟件，目前的最高版本為Flash CS3。它是一種交互式動畫設計工具，用它可以將音樂、聲效、動畫以及富有新意的畫面融合在一起，以制作出高品質的動畫。Flash與其他動畫工具相比，具有矢量描述、播放流暢、數據量小、色彩鮮明等特點。Flash可以把圖像、動畫、聲音、文字及交互按鈕融合在一起，制作出界面美觀且交互功能強大的多媒體教學課件。作為教師，掌握了Flash的基礎后，只要發揮自己的想象力，一定能夠按照自己的構思，制作出滿意的動畫效果。電子技術課程教學的內容，有微觀的、漸變的、動態的等抽象過程，用傳統的教學方法很難講授，若通過動畫來形象地模擬出這些過程，則能夠激起學生學習興趣，達到理解這些知識的目的。例如，在講解三極管放大電路的工作原理時，僅僅用教學掛圖來說明就顯得蒼白無力，如果用動畫來模擬三極管內部電子的流向和分配關系，就能夠幫助學生更好的理解三極管的電流放大作用。

3 EDA軟件

EDA是電子設計自動化（Electronic Design Automation）的縮寫。EDA技術就是以計算機作為工具，在EDA軟件平臺上，用硬件描述語言完成設計文件，然后由計算機自動地完成邏輯編譯、化簡、分割、綜合、優化、布局、布線和仿真，直至對于特定目標芯片的適配編譯、邏輯映射和編程下載等工作。

3.1 MultiSim——虛擬電子實驗臺

Multisim是加拿大Interactive Image Technologies公司出品的電路仿真模擬軟件，被稱為“虛擬電子實驗臺”，早期版本為Electronics Workbench，這是一種新型的虛擬電子實驗技術，在創建實驗電路時，元器件和測量儀器直接從屏幕圖形中選取，且軟件提供的測量儀器的圖形界面和實際測量儀器非常相似。利用MultiSim來進行電子技術實驗課程的仿真教學，不僅可以彌補實驗室儀器不足、元器件短缺或不合規格等因素，還能利用軟件提供的不同分析方法，輔助學生又快又好地理解教學內容，加深對原理和概念的深入理解，并且能夠使學生學習常用儀器如函數信號發生器、示波器的使用方法，進而激發學生的探索欲望，有利于培養學生的創新能力。

3.2 Protel DXP 2004軟件

Protel是Aitium公司在上世紀80年代末推出的一款功能強大的電路CAD軟件，是目前國內電子行業使用最廣泛的電子電路設計軟件。有多種版本，現在教育行業普遍使用的版本是Protel DXP 2004，主要用于繪制電路原理圖、電路仿真、PCB板設計等。電子技術專業課教師運用Protel軟件可以快速繪制規范的電路圖，在小制作中可以制作成規范的PCB板，恰當利用Protel的仿真功能，既可以使學生較好地掌握理論知識，提高實驗教學的效率，而且為學生的以后的設計開發奠定基礎。

電子技術專業課教師要正確認識電路仿真軟件的作用，充分利用這種現代化教育手段來輔助實驗教學，與學科教學相結合，而不是片面夸大這種輔助手段的作用、功效。用軟件進行教學、實驗，固然有很多優點，但不能完全替代實際操作，因為那樣無助于提高學生的思考能力和實際動手能力。

4 結束語

作為中等職業學校電子技術專業的教師，必須提高自身現代化教育技術水平，學習一些教學輔助軟件，努力根據講授內容和學生的實際探索新的、易于被學生接受的教學方法，提高課堂教學效果，達到預期的教學目標，只有這樣，才能使中職電子技術專業課堂教學的質量和效益不斷躍上一個新的臺階。

篇10

電設計自動化技術（EDA）是電氣信息類實驗教學中很重要的內容（如圖1），本文將探討EDA教學改革。實驗教學中主要探討實驗室開放模式和課題式教學法的特點和意義，并通過實踐說明該方法的具有較好的效果。理論教學中，采用多樣化多媒體課件和電子教案為主進行課堂教學，同時借助BB網絡課程建設輔助教學。

1 開放實驗室教學法及其實踐

開放實驗室是教學體系的一個重要組成部分，它在培養學生實踐能力和創新能力方面有著舉足輕重的作用。《EDA技術》課程教學需要根據本校實際來進行改革，我校《EDA技術》課程以系統級的設計為中心，以抽象、高層次的設計描述為重點，以當前最流行的FPGA/CPLD器件為驗證、實現載體，熟練掌握最先進的EDA開發工具，利用EDA工具和所學的系統級的設計思想與設計方法，高效地完成實際電子系統的設計、驗證與實現。這些實現必須借助大量各級各類實驗。除了課堂教學、課內實驗之外，必須加大實驗室的開放力度。

1.1 開放實驗室項目規劃

電氣、電子等熱門專業，近幾年學生人數增加較快，實驗設施的配置應考慮到資源共享，開放實驗室必須以教學任務為目標，提高資源利用率，減少重復建設。

1.2 規范日常管理

為了促進EDA教學效果，對EDA實驗室采用開放式管理，在班級中成立EDA興趣小組等方法，能夠讓學生能夠根據興趣愛好和業余時間在教師指導下持續地學習EDA技術，這樣能促進理論與實踐相結合，達到培養具有應用能力學生的目的。同時，還需要對這些日常事務建立規范的操作流程和實施細則，明確責任和義務，確保實驗室開放的質量。

1.3 實驗室向學生開放

鼓勵學生參加開放實驗。學生進入開放實驗室之前，應該了解各種規章制度，儀器的使用規范的實驗操作流程，規章制度和操作規范可以訂制成手冊，讓學生自行學習。

開設選修實驗課程。從2009年開始就在電子類相關專業選修實驗課程，在先修數字電路課程的基礎上講授EDA工具及數字系統設計方法。作為選修課實驗課，目前學生的重視程度不夠，受益面不夠廣泛，主要針對還沒有學習數字電路課程的低年級自覺的學生。

2 課題式教學法及其實踐

為了能更好地達到教學效果，在教學中采用課題教學法，讓學生帶著問題進行實驗探究。具有多種優勢：一是輔助設計軟件安全可靠，當學生在課題探索初期，即使考慮不周，也不會造成安全事故；二是直觀高效，通過仿真運行，可以立即得出數據，觀測信號圖像等；三是元器件庫的可選擇面廣，并且容易修改，有利于學生的自主探索。

2.1 EDA與數字電路課程多種教學模式結合

在EDA教學中引入課題式教學法，務必要注意和數字電路課程相結合的方式。使學生在掌握傳統的數字系統設計方法的基礎上進一步學習現代最新的數字系統設計方法，既實現了傳統與現代的有機結合，又保持了數字電路課程教學內容的連貫性。

2.2 課題式教學法的三個層次

EDA教學突出實踐，強調學生多動手，所以引入的課題根據學生和教師的作用不同，分為三個層次。其中前兩個層次為關鍵層次，第三個層次為提高層次，在EDA實驗教學中發揮重要的作用。

第一個層次為基本應用型課題為主。課程開始，采取教師課內實驗中現場授課和指導實驗的教學方式，以便迅速引導學生入門。主要用EDA來實現常用的功能器件，比如計數器、多路選擇器、交通燈控制器、分頻器等。這個器件通過數字電路課程可以找到理論支撐。

第二層次為教師指導的擴展型課題為主。在學生熟悉實驗環境后，采取布置課題，學生自主完成、教師指導的教學模式，引導、培養學生自己獲取知識的能力。

第三層次以學生自主創新、自我發揮型課題為主。該階段以學生自主綜合創新設計型實踐為主，采取引導、探索性方法。引導學生發揮個性，培養學生的知識應用能力、信息獲取和選擇能力、動手實踐能力、創新能力。

2.3 課題式教學模式實踐效果及總結

較長期的教學實踐證明，這套課題式教學方法對于學生理論知識的學習和實踐動手能力的培養是非常有效的。在后續課程、學生畢業設計、電子設計競賽等環節得到了廣泛的應用，取得了較好的效果，受到了多方面的好評。

大部分學生在畢業設計中用到EDA技術，部分以VHDL進行數字系統設計為課題的同學出色的完成了設計，被評為優秀畢業論文。

學生在全國大學生電子設計競賽中，廣泛使用EDA技術，進行電路仿真、設計印刷線路板，并利用VHDL進行設計，在2011年全國大學生電子大賽中獲得省級一、二、三等獎共6項。

3 建立網絡教學平臺和考試方法的改革

網絡教學平臺是課堂教學的有力補充，網絡教學資源非常豐富，包括網絡課程、教學資源、EDA技術實例、習題庫及網絡互動平臺等。可以隨時下載各種學習資料、練習系統，方便學生自主學習，擴展了學生的知識面，培養了學生的信息素養搭建各種網絡教學平臺如作業提交、郵件服務、軟件上傳下載、信息、輔導答疑平臺等，做到了師生互動，對教學的各個環節給予了有力的支持，保證了教學質量。

參考文獻

[1] 譚雅莉.課題式教學法在電工電子EDA實驗教學中的實踐[J].中國現代教育裝備，2011（19）：73-77.

[2] 張宇.電子通信類的實驗室開放管理[J].實驗室研究與探索，2011，10，30（10）：173-175.

[3] 王智勇.電氣類專業開放式實踐教學管理模式的研究[J].實驗室科學，2011，2（1）：52-54.

篇11

在教學過程中，具備數字系統設計實踐工程能力，涉及相關數字系統課程體系教學與實踐，在各高校的電氣、電子信息類專業中，數字電路是一門專業基礎課程，隨著數字技術應用領域的不斷擴大，在后續專業課程中，顯而易見，隨著電子產品數字化部分比重增大，它在數字系統設計中基礎性地位越來越突出。

因此，培養適合現代電氣、電子、信息技術發展的卓越人才，創新數字電路的課程幾次理論與工程實踐教學迫在眉睫。

根據我校近幾年電氣、電子課堂教學的實踐情況，數字電路課程應該以面向應用的數字電路設計為核心，在熟練掌握基本電路教學內容的基礎上引入先進的數字系統設計方法的課程教學和實踐內容。

工程實踐過程中，逐步從自底向上的設計方法逐步轉變到自頂向下的設計方法中來，以教師科研應用來拓展，以全面培養優秀數字設計卓越技術人才[1]。

2探索構建數字電路教學中的多層次的創新實踐平臺

2.1多層次的數字電路創新實驗平臺構思。

面向卓越人才培養的數字電路課程創新實踐教學，可以分層次進行在各個教學階段逐步推進，包括：面向基礎的數字設計的基本原理與工程創新實驗教學模塊、面向應用的數字電路課程設計教學和結合科研項目的創新實踐平臺[2][6]。

多層次的數字電路創新實驗平臺架構如圖1所示。

2.2數字設計的基礎原理與實驗教學。

數字電路基礎原理和實驗教學是數字系統設計的課程體系的基礎入門階段，是培養數字邏輯代數與邏輯電路的重要過程，大類可分為時序邏輯電路和組合邏輯電路，其中時序邏輯電路主要包括：鎖存器、觸發器和計數器，組合邏輯電路包括，編譯碼器、多路復用器、比較器、加（減）法器、數值比較器和算術邏輯單元等。教學的目的是訓練學生掌握組合和時序邏輯電路堅實理論基礎，使學生掌握數字電路的基本概念、基本電路、基本分析方法和基本實驗技能，不但要注重基本數字電路與系統設計理論的理解，同時讓學生在學習中逐步了解面向應用和現代科技進步數字電路新的設計理念[2][3]。

2.3面向應用的數字電路課程設計實踐教學。

隨著電子設計自動化技術（EDA）和可編程器件（CPLD）的不斷發展和應用，以EDA技術為主導的數字系統理念已經成為企業工程技術的核心。數字電路課程設計主要培養學生利用中小規模數字集成電路器件和大規模可編程器件進行數字電路設計和開發能力。在卓越工程師培養背景下，結合前階段數字電路課程理論教學和實驗教學的實際情況及EDA技術的發展狀況，適時進行數字電路課程設計和EDA技術課程的綜合銜接，以及課程深度融合[4]。主要內容包括：

2.3.1基于Multisim等相關軟件的數字系統仿真實驗。可以構建虛擬數字實驗系統，不但較好地模擬實物外觀外，還可以利用系統提供的實驗平臺開展實驗的設計、仿真，進行實驗內容的邏輯驗證。

2.3.2基于通用和專用數字芯片的數字系統設計。其主要特點是有很好的直觀性和具體性。

2.3.3基于硬件描述語言（HDL）的數學系統硬件描述。采用硬件描述語言實現數字邏輯設計，基于EDA環境仿真和驗證。可以結合上述（1）和（2）的優點，采用硬件設計軟件化技術應用于數字電路課程設計的實驗教學中，通過綜合性實驗的自行設計和實驗，對實驗內容、實驗規模、實驗方法進行了綜合創新設計[5]。

2.4結合科研項目的數字設計實驗創新平臺。

在高等院校，教師即承擔教學任務，同時有各自的科學研究方向，同學們可以根據自己的研究興趣，加入教師的科研團隊，形成教學與科研互利的良性循環。面向卓越工程師培養的數字系統設計，可以借助橫向或縱向科研項目形成綜合教學體系。比如：搭建在線可編程門陣列（FPGA）創新實驗平臺，形成數字電路、電路線路課程設計、可編程邏輯器件以及集成芯片系統設計，形成面向數字系統設計的課程體系[3]。同時，應用高校與知名企業建立的校企合作平臺，把企業界的研究信息和研發需求引入到教學平臺，開拓了學生的研究思路和視野，提升了學生設計復雜數字系統的能力；目前，我校正在與國際知名的半導體公司Xilinx、Altera和Cypress陸續建立卓越人才大學培養計劃，利用大學設置小學期，在FPGA和PSoC開發平臺上進行了面向實際應用的數字系統設計，在實踐平臺上不僅有學校的任課教師，還有知名企業派來的一線工程師指導同學們的實踐，相比改革前，取得很好的實踐效果，同學們的數字系統設計水平得到了提高，同時在編程、接口、通信協議等方面也有了深刻的認識。

對于優秀的學生，借助全國各種形式的大學生電子（信息）設計競賽這個創新平臺，組織他們積極參與，激發他們的學習研究興趣和創新意識，綜合所應用的數字系統設計知識，發揮競賽團隊的協作精神。每年，我們都有部分優秀學生通過努力，創新設計的作品獲得專業認可，并取得了良好的參賽成績，也使得數字設計課程體系的建設上了一個新的臺階。

3基于創新平臺的課程體系優化與實踐

卓越工程師培養要求的數字電路系統設計課程體系協調好相關電氣、電子類專業上下游相關理論課程、實驗綜合性設計同時得到協調發展。如何實踐論文所提到的創新實驗平臺，應該引進現代數字設計理念，重點把EDA軟件、設計工具、開發平臺與傳統的數字電路基礎理論教學相銜接。我們在這幾年對數字系統設計課程體系、創新實踐教學內容等方面的進行了改革與探索，取得了一定的成效。經過這幾年的實踐，我們逐步構建了面向應用的數字系統設計課程優化體系[5]，如圖2所示。

4不斷探索數字電路理論教學內容的改革與實踐

4.1以數字電路設計為目的強化基本邏輯電路理論教學。

在進行復雜數字系統設計之前應該熟練掌握這些常用基本組合和時序邏輯電路，包括電路的功能、電路的描述以及電路的應用場合等。

樹立電路設計思想首先需要熟練掌握一些基本的邏輯功能電路。其次，樹立電路設計思想需要理論講解與實踐相結合，逐步熟悉硬件描述語言的描述方式。數字系統設計強調采用硬件描述語言來對電路與系統進行描述、建模、仿真等[2][3]。

4.2掌握面向應用的數字系統工程設計方法。

學生在掌握數字電路基本概念和一般電路的基礎上，進一步掌握數字系統設計的方法、途徑和手段。其主要內容包括：數字系統與EDA的相關概念、可編程邏輯器件、硬件描述語言、電路元件的描述、數字系統的設計方法、開發環境與實驗開發平臺以及應用實例的介紹等。這些課程內容涉及面較廣，為了提高教與學的效果，探索總結了以下的教學重點內容，并作為教學實踐中的教學切入點[1]。

隨著電子技術不斷發展與進步，現代數字系統設計在方法、對象、規模等方面已經完全不同于傳統的基于固定功能的集成電路設計[1][2]。現代數字系統設計采用硬件描述語言（HDL）描述電路，用可編程邏輯器件（PLD）來實現高達千萬門的目標系統。這一過程需要也應該有先進的設計方法。根據硬件描述語言的特性和可編程邏輯器件的結構特點以及應用的需要，在教學過程中闡述了先進設計方法。例如：采用基于狀態機的設計方法設計復雜的控制器（時序電路），應用或設計鎖相環或延時鎖相環來處理時鐘信號，應用自行設計（IPcore）軟核來提高數據吞吐量[1][2][3]。

4.3深化數字電路實驗教學改革。

實驗實踐教學過程中，注重基礎訓練與實踐創新相結合的實驗教學改革思路，加強學生工程思維訓練、新平臺工具的使用、遇到邏輯問題的綜合分析能力，理論與實踐相結合的分析能力。在實踐過程中的提高創新性和綜合性能力，面向應用的數字電路創新平臺建設，需要不斷提高課程試驗、實驗和實踐過程在教學中的比例，在符合認知規律的同時，逐步加強來源與實際需要的綜合性數字設計實驗。

5結語

數字電路是電氣、電子信息類專業的一門重要的專業基礎課程，論文針對當今卓越工程師培養的要求，以及在教學過程中遇到的主要問題，探討了面向應用的數字電路課程創新實踐平臺。提出了多層次的數字電路創新實驗平臺結構和面向應用的數字系統設計課程優化體系。目的在于，通過課程及相關課程體系改革與創新，使得學生更快、更好的適應現代數字技術發展的需求。

參考文獻

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篇12

教學方法與教學手段的改進

隨著信息技術的發展，世界各國高校都在大力開展網絡化教學應用，然而海量的數字化資源會使學生感到無所適從。為此，筆者通過網絡輔助教學平臺給學生提供少而精的數字化資源，與課堂教學相輔相成。除了教學大綱、教學日歷和教學課件，網絡輔助教學平臺提供的數字化教學資源還包括教學輔助軟件、往屆試卷及答案詳解、國家級電子技術精品課程和國際一流大學電子技術課程的網址，方便學生進行自主學習。網絡輔助教學平臺還提供與課程相關的在線輔導答疑，并通過微博、QQ群、飛信群等網絡互動方式開展憶阻器、在系統可編程模擬器件、新型傳感器等前沿技術的專題討論，并讓學生通過網絡調查模擬電子技術的相關專利與應用，撰寫調研報告，促進學生開展研究性學習。EDA技術是電子設計領域的一場革命，改變了以變量估算和硬件實驗為基礎的電路設計方法。在理論教學中引入重點內容的EDA仿真演示，有利于快捷地將理論性和應用性融于一體，實現理論教學的拓展，并為實踐教學打下基礎。由于學時與場所限制，教師需要在備課時充分考慮課堂投影演示與本機顯示的不同，精心設計演示范例與互動環節，引導學生思考，由學生得出結論，并事先做好演示范例的中間版本以便重點演示關鍵步驟。

例如，筆者在課堂上利用EDA仿真軟件邊演示邊講解電路引入負反饋前后各種參數、輸入輸出信號波形、頻率響應特性的異同，學生通過直觀的比較加深了對負反饋作用的理解。此外，筆者在布置書面作業時還鼓勵學生對作業中的疑難問題進行仿真，并在作業本上寫出心得體會。現行的理論教學往往只講器件和基礎電路，很少涉及如何由各種元器件通過某種聯結組成一個實用系統。筆者在緒論課中就結合實際闡明電路系統的組成及各部分的作用，并給出簡圖；之后課程中每一個新內容都會回到系統簡圖上來，逐漸深化、細化，并引導學生尋找反例，這樣不但使學生建立了系統的概念，而且能夠舉一反三。在EDA的輔助下，學生對各種電路無須精確的理論計算，但要掌握近似估算的方法，弄清楚電路系統的設計思路及其局限性、性能指標的折衷考慮。要注意各章節之間的相互配合和銜接，堅持培養學生“系統化模擬電路”的定性思維，強化以集成運放為基礎的知識體系，使學生建立系統觀念、工程觀念，學會定性分析與辯證的思維方法。

多層次的實踐教學

研究型教學是理論和實踐有機結合的一種教學方式。然而由于學時、實驗條件的限制，課內實驗的教學效果難以達到預期目標，利用EDA軟件開展虛擬實驗能夠彌補當前課內實驗的不足。目前EDA軟件的種類很多，其中Multisim軟件提供了多種常用的虛擬電子儀器與元器件，特別適合于模擬電路系統的虛擬實驗。[5]學生可以通過這些儀器觀察電路的運行狀態，查看電路的仿真結果，許多設置、使用和讀數與實際的測量儀器類似。因此，課內實驗是首先在EDA實驗室安排了一節課的Multisim認識實習，隨后按教學日歷分為基礎實驗、綜合實驗、課程設計三個階段。各階段都增加了相應的仿真設計內容。在課內實驗之前，筆者要求學生預習實驗內容并進行Multisim仿真及課外研究，再進入實驗室通過儀器設備進行實際的硬件操作。虛擬實驗和硬件實驗不可重此輕彼，而應軟硬結合。筆者通過實驗課件的演示減少講解時間，讓學生有更多的時間用于實際操作與硬件調試。這種“理論•仿真•硬件”相互融合的教學模式將仿真考核和課外研究作為實驗成績的重要部分，增強了學生對理論知識的理解與掌握，提高了學生的仿真能力、設計能力和系統調試能力。

篇13

Xie Jing， Zhu Hui-ling

（School of Mechanical Engineering， University of South China， Hengyang， Hunan， 421001）

Abstract：According to EDA curriculum-teaching problems，combined with practical situation of measurement and control technology and instrumentation specialty， the paper discusses the necessity of reformation in the EDA curriculum， put forward the "the teaching reform and practice integration aim at the ability " .Through teaching reform， practice reform and Curriculum Evaluation Reform， we obtain quite good effects. First， we guide students to change their academic idea， second， enhance students' innovation capability， finally， emphasize the importance to establish and perfect the practical teaching system.

Key words：the EDA curriculum； teaching reform； innovation capability1緒論

EDA 是英文“Electronic Design Automation（電子設計自動化）”的縮寫[1]， EDA 課程是一門發展迅速、工程性強、緊密結合現代電子技術發展的專業基礎課程。針對目前EDA 課程教學中存在的問題，結合本校測控技術與儀器專業人才培養方案，分析本專業就業需求，對EDA課程進行一系列教學改革，將以學科為主的課程體系，轉變成以能力為目標的一體化教學體系。

2EDA 課程教學中存在的問題

EDA課程以控制理論、數字電子技術、單片機原理及應用、微機原理與接口技術等課程為基礎，將超大規模集成電路課程設計、畢業設計等實踐性課程作為后續課程，在學生能力培養體系中具有承上啟下的作用[2-4]。

從教學效果來看，主要存在以下幾方面問題：（1） 理論教學中，大部分教師教學方法單一，課堂教學枯燥、單調，引不起學生興趣，學生不愿學、學不會。 （2）實踐教學弱化了學生實際能力的培養和訓練。從實踐內容來看，EDA 課程實踐性很強，實驗中驗證性實驗較多，芯片接線復雜，要花費大量精力接線、查錯，缺乏靈活性。因此，造成學生學習的積極性不高。從實踐平臺來看，傳統的電子技術實驗與之相對應的試驗平臺有關，近幾年電子技術發展如此之快，要求實驗平臺更新換代的頻率加快，這無疑增加了學校的經費投入，而多數學校的設備更新換代遠遠跟不上技術的發展，導致學生知識的落后。（3） 難以將學生個人能力的培養和知識傳授二者兼顧在一起。學生滿足于概念、公式、作業、考試的學習過程，不清楚所學知識的應用環境，在電路設計中，缺乏對市場、成本、制造等現實因素的考慮，難以提高工程創新能力。

3EDA課程改革

3.1理論教學模式改革

3.1.1教學方法改革。教學過程中不再區分“理論課”、“習題課”和“討論課”，將教、學、做有機的結合起來。針對學生設計電路時由于參數設置不當可能出現的現象或者故障，理論教學中引入仿真軟件，直觀體現電路的功能以及性能指標，加深學生對于書本知識的理解，同時活躍課堂氣氛，達到激發和調動學生學習的主動性和創造性的目的。

3.1.2教學內容改革。在課本內容之外補充講解“工程應用實例”，并向學生推薦幾篇近期核心期刊上的有關文章， 彌補理論教學內容落后實際的缺陷，擴展學生視野，激發學習興趣。

3.2實踐教學模式改革

實踐課程建立在理論教學的基礎之上，對理論課有畫龍點睛的作用[7-8]。

3.2.1實驗方法改革。本著“少而精、易掌握、重實踐”的原則，鼓勵學生親自動手設計實驗，激發學生標新立異的思維，在實驗中理解、消化和鞏固所學的知識。

3.2.2實驗平臺改革—增加仿真實驗平臺。傳統實驗教學中，實驗項目多為演驗證性內容，實驗結果早已知道，不能激發學生的興趣，導致部分學生做實驗敷衍了事，不能很好的將理論與實踐有機的結合。

仿真實驗平臺是在計算機上虛擬出一個元器件種類齊備、先進的電子工作臺。在硬件實驗實施前，利用 Multisim 軟件和modelsim軟件的仿真功能先進行模擬仿真、調試，成功后再用硬件進行實際實驗。這種教學方式一方面可以克服實驗室各種條件的限制，另一方面又可以針對不同目的（驗證、測試、設計、糾錯和創新等）進行訓練，培養學生分析、應用和創新的能力。與傳統的實驗方式相比，突出了實驗教學以學生為中心的開放模式，不僅實驗效率得到提高，還能訓練學生正確的測量方法和熟練地使用儀器技能。

3.2.3建立創新實驗中心。為了提高學生自主學習意識，培養個性發展，要求創新實驗室做到實驗內容開放、實驗時間開放和實驗室資源開放，營造培養學生創新能力的良好氛圍。

4實施改革后的成效

EDA課程一體化改革改變傳統課程以學科知識為中心的結構，整合了能力和項目要求，解決了教學中知識的傳授與個人能力的培養不能兼顧的這一矛盾。

4.1理論教學方面。 在教學過程中，按照“可編程器件原理+EDA設計環境+VHDL語言+數字系統設計”的思路，系統講述相關課程。在教學開始緒論部分，講述EDA技術在提高電子產品功能、縮短生產周期、提高產品上市的時限性方面具有巨大的優越性，使同學們認識到它已成為電子設計領域的熱門技術，是大規模集成電路設計的必需手段，同時向同學演示交通燈、出租車計價器、搶答器等幾個實驗，激發學生想掌握EDA技術的迫切心情。在良好的課堂氣氛基礎上，由教師為主體，轉變為學生為主體，通過在課堂上搭建仿真實驗平臺，與學生一起設法解決有關問題，捕捉課堂上的奇思妙想，激發學生創新能力。

4.2實踐教學方面

4.2.1實驗平臺建設。開發了一套基于CPLD的VHDL軟件模擬平臺。CPLD芯片可實現上萬次重復編程，使得系統內硬件搭建軟件化，降低實驗成本的同時，擴展了實驗系統的功能，提高了系統的靈活性，實現了實驗的多樣性。

4.2.2通過項目靈活運用課程內容。為彌補傳統教材教學內容滯后當今前沿電子技術應用現狀10-15年的缺陷，在實踐教學中，以項目為驅動，使教學內容與生產實際緊密結合。請校外高級工程師指導學生課程設計與畢業設計，鼓勵學生參加教師科研或教改活動、社會實踐活動、各類學科競賽、學術論文、課外科技活動等。

4.2.3實踐課程效果。以往的課程設計和畢業設計中，很多學生只是照搬書本上的電路，對所設計內容并未真正理解，花了很大功夫最終設計的電路卻錯誤百出，不能運行，導致效果很不理想。將電路仿真軟件作為項目論證、元器件選擇、設計與檢測、改進與優化設計制作的先行手段，運用軟件中提供的各種儀器和電子器件對電路進行仿真分析和實驗，進而深入理解所學電子知識。課程改革后95%學生成功制作了電子作品，提高了學習興趣和信心。

該專業學生在2012年第五屆全國大學生機械創新大賽湖南賽區獲得1個二等獎，衡陽市第五屆大學生科技創新大賽獲得1個二等獎，1個三等獎。

5結束語

本文對EDA課程的教學改革進行探討，主要包括教學模式改革、實踐模式改革以及課程考核方式改革，強調了理論與實踐、教書與育人、學習能力與創新思維培養的有機結合，期望能夠解決EDA課程教學中存在的問題。通過本研究，反思我國目前EDA課程中存在的現實問題并尋找到癥結點，為EDA課程的改革提供一定的指導意義。

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