EDA技術(shù)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究

李 野

（1.華北電力大學(xué) 河北 保定 071000；2.神華河北國(guó)華滄東發(fā)電有限責(zé)任公司 河北 滄州 061113）

0 引言

電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（EDA）代表了當(dāng)今電子設(shè)計(jì)技術(shù)的最新發(fā)展方向。EDA技術(shù)是一門借助計(jì)算機(jī)來(lái)完成各種電子電路設(shè)計(jì)的自動(dòng)化過程，它可以讓學(xué)生有一個(gè)學(xué)習(xí)知識(shí)，運(yùn)用知識(shí)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，同時(shí)EDA技術(shù)又是一門實(shí)踐性強(qiáng)的技術(shù)。因此掌握EDA技術(shù)，是走向市場(chǎng)、走向社會(huì)、走向國(guó)際的基本技能，依靠傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)已遠(yuǎn)不能滿足社會(huì)對(duì)高新技術(shù)人才培養(yǎng)的需要。EDA技術(shù)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用是現(xiàn)代教育發(fā)展的一種趨勢(shì)，不僅可以讓學(xué)生了解EDA開發(fā)的基本過程，而且也可以加深學(xué)生對(duì)電路的理解，從而加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生分析和解決實(shí)際問題的能力。

注重EDA技術(shù)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生動(dòng)手創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，是EDA技術(shù)課程建設(shè)的重點(diǎn)內(nèi)容。對(duì)于各種高級(jí)專門人才的發(fā)源地——高等院校來(lái)說，不斷改進(jìn)教學(xué)方法和教學(xué)手段，加強(qiáng)和鞏固學(xué)生電子技術(shù)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)是十分必要的。

1 EDA簡(jiǎn)介

EDA是電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化。由于它是一門剛剛發(fā)展起來(lái)的新技術(shù)，涉及面廣，內(nèi)容豐富，理解各異，所以目前尚無(wú)一個(gè)確切的定義。但從EDA技術(shù)的幾個(gè)主要方面的內(nèi)容來(lái)看，可以理解為：EDA技術(shù)是以大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷樵O(shè)計(jì)載體，以硬件描述語(yǔ)言為系統(tǒng)邏輯描述的主要表達(dá)方式，以計(jì)算機(jī)、大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷拈_發(fā)軟件及實(shí)驗(yàn)開發(fā)系統(tǒng)為設(shè)計(jì)工具，通過有關(guān)的開發(fā)軟件，自動(dòng)完成用軟件的方式設(shè)計(jì)電子系統(tǒng)到硬件系統(tǒng)的一門新技術(shù)?？梢詫?shí)現(xiàn)邏輯編譯、邏輯化簡(jiǎn)、邏輯分割、邏輯綜合及優(yōu)化，邏輯布局布線、邏輯仿真。完成對(duì)于特定目標(biāo)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(tǒng)或?qū)Ｓ眉尚酒?。EDA就是能夠幫助人們?cè)O(shè)計(jì)電子電路或系統(tǒng)的軟件工具。該工具可以在電子產(chǎn)品的各個(gè)設(shè)計(jì)階段發(fā)揮作用，使設(shè)計(jì)更復(fù)雜的電路和系統(tǒng)成為可能。在原理圖設(shè)計(jì)階段，可以使用EDA中的仿真工具論證設(shè)計(jì)的正確性；在芯片設(shè)計(jì)階段，可以使用EDA中的芯片設(shè)計(jì)工具設(shè)計(jì)制作芯片的版圖：在電路板設(shè)計(jì)階段，可以使用EDA中電路板設(shè)計(jì)工具設(shè)計(jì)多層電路板。特別是支持硬件描述語(yǔ)言的EDA工具的出現(xiàn)，使復(fù)雜數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)自動(dòng)化成為可能，只要用硬件描述語(yǔ)言將數(shù)字系統(tǒng)的行為描述正確，就可以進(jìn)行該數(shù)字系統(tǒng)的芯片設(shè)計(jì)與制造。有專家認(rèn)為，21世紀(jì)將是EDA技術(shù)的高速發(fā)展期，EDA技術(shù)將是對(duì)21世紀(jì)產(chǎn)生重大影響的十大技術(shù)之一。

2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用EDA技術(shù)的必要性

2.1 傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)弊端

1）一般院校的實(shí)驗(yàn)室的規(guī)模和開放時(shí)間是有限的，所以學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手就受到了時(shí)間和地點(diǎn)的限制。同時(shí)電路的測(cè)試也需要用到許多專門的儀器，學(xué)生在課后的大量時(shí)間沒有這些儀器都無(wú)法繼續(xù)自己的設(shè)計(jì)，不利于學(xué)生學(xué)習(xí)的鞏固和提高。

2）傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室中有些儀器設(shè)備價(jià)格昂貴，難以進(jìn)入學(xué)生實(shí)驗(yàn)室，而且實(shí)驗(yàn)室儲(chǔ)備的電子元器件也有限的，無(wú)法滿足各種電子電路的設(shè)計(jì)和試驗(yàn)要求。

3）對(duì)于一些較復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生需要用大部分的精力和時(shí)間進(jìn)行電路連接和線路的檢查，而用于實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析、解決的時(shí)間不足，實(shí)驗(yàn)效果不理想。

2.2 EDA技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)

1）利用EDA技術(shù)能夠很直觀、形象地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，讓實(shí)驗(yàn)教學(xué)更加方便有趣。與在真實(shí)實(shí)驗(yàn)室工作一樣，任意設(shè)計(jì)電路、運(yùn)行、數(shù)據(jù)分析，許多的教學(xué)內(nèi)容在課堂上就能解決，教學(xué)效果好、教學(xué)效率高。運(yùn)用了仿真軟件進(jìn)行教學(xué)，學(xué)生對(duì)運(yùn)動(dòng)的版面將會(huì)產(chǎn)生濃厚的興趣，對(duì)教師講解的課程內(nèi)容(電路的功能、性能指標(biāo))非常直觀地就能理解，并且可以提出更換電路參數(shù)試試，增加教學(xué)的互動(dòng)性和學(xué)生進(jìn)入教學(xué)的積極性，有利于培養(yǎng)學(xué)生的興趣。

2）學(xué)生實(shí)踐突破空間、時(shí)間與人員的限制，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開放性。采用EDA技術(shù)可以建立開放式EDA教學(xué)管理中心，克服了傳統(tǒng)教學(xué)中實(shí)驗(yàn)教學(xué)必須在規(guī)定時(shí)間到規(guī)定地點(diǎn)進(jìn)行這一弊端，學(xué)生可以在家里、辦公室等可以上網(wǎng)的環(huán)境中不受時(shí)空限制來(lái)完成實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。教師也可通過上網(wǎng)來(lái)組織、管理教學(xué)。引入自主學(xué)習(xí)的開放式EDA教學(xué)模式，是解決學(xué)時(shí)不足與信息量增多的矛盾的有效途徑，也是一種 “授人以漁”的教學(xué)方法。教學(xué)形式更為靈活;實(shí)驗(yàn)或者教學(xué)結(jié)論可以引導(dǎo)學(xué)生自行論證，擺脫教學(xué)的枯燥性和深?yuàn)W感;學(xué)生進(jìn)入設(shè)計(jì)者角色等等。

3）對(duì)教師來(lái)說，EDA技術(shù)也是一個(gè)新事物，在教學(xué)過程中，為了達(dá)到好的教學(xué)效果，教師必須選擇恰當(dāng)?shù)腅DA軟件，結(jié)合書本挖掘?qū)嵗⑦M(jìn)行恰當(dāng)?shù)木C合設(shè)計(jì)。這樣的過程本身就是一個(gè)學(xué)習(xí)知識(shí)、提高理論層次和教學(xué)水平的過程。21世紀(jì)我國(guó)電子技術(shù)領(lǐng)域?qū)w速發(fā)展，而這方面的人才還十分匱乏，作為高校，除了要搞好教學(xué)以外，同時(shí)也必須開拓進(jìn)取、強(qiáng)化科研，新的EDA技術(shù)可以讓教師及時(shí)了解電子技術(shù)領(lǐng)域一些相關(guān)的前沿動(dòng)態(tài)、用新的方法和工具來(lái)研發(fā)產(chǎn)品，從傳統(tǒng)的通用集成電路的應(yīng)用轉(zhuǎn)向可編程邏輯器件的應(yīng)用；從系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向硬件、軟件高度滲透的設(shè)計(jì)，以提高和拓寬電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能力。

4）豐富了實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，提高了實(shí)驗(yàn)成功率。隨著教學(xué)要求的不斷提高及電子技術(shù)的迅速發(fā)展，實(shí)驗(yàn)設(shè)備的先進(jìn)性面臨著新的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)是以實(shí)物為主，由于采用搭接線路進(jìn)行調(diào)試，設(shè)備易磨損老化，出現(xiàn)故障較多，對(duì)于較為復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生在規(guī)定時(shí)間內(nèi)難以調(diào)試成功；用EDA軟件工具做實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)環(huán)境是一個(gè)虛擬環(huán)境，克服實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備與元器件在品種、規(guī)格和數(shù)量上不足的限制。隨著軟件的不斷發(fā)展和完善，能夠做的實(shí)驗(yàn)不斷的增加和擴(kuò)展，把以前繁瑣的實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證調(diào)試和人工制板全部在電腦上完成，在短暫的實(shí)驗(yàn)時(shí)間里快速完成較復(fù)雜的電路連接、測(cè)試工作，避免元器件損壞、接觸不良、儀器損壞等不利因素。

3 結(jié)論

21世紀(jì)是電子技術(shù)高速發(fā)展的時(shí)代，各種新器件、新技術(shù)、新方法層出不窮。人們開發(fā)的電子系統(tǒng)也越來(lái)越龐大、越來(lái)越復(fù)雜、要求也越來(lái)越高，要分析和設(shè)計(jì)復(fù)雜的電子系統(tǒng)，人工的方法已不再適用。為適應(yīng)這種現(xiàn)狀，日趨完善的EDA技術(shù)正在逐步取代傳統(tǒng)的電子設(shè)計(jì)方法。EDA是目前最新最全面的電子設(shè)計(jì)技術(shù)及工具，它的出現(xiàn)為電子設(shè)計(jì)工作者提供了一種全新的設(shè)計(jì)方法，因此，掌握EDA技術(shù)，是走向市場(chǎng)、走向社會(huì)、走向國(guó)際的基本技能，依靠傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)已遠(yuǎn)不能滿足社會(huì)對(duì)高新技術(shù)人才培養(yǎng)的需要，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引入EDA技術(shù)，使學(xué)生能全面了解電子技術(shù)的發(fā)展，適應(yīng)信息社會(huì)對(duì)設(shè)計(jì)人員的要求。

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