《EDA技術(shù)》教材改革的研究

徐金龍

摘要：分析了《EDA技術(shù)》教材的現(xiàn)狀，總結(jié)了現(xiàn)有的《EDA技術(shù)》教材存在一些問題，針對(duì)這些問題，提出了一種教材改革方案，對(duì)教材的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容進(jìn)行了改革。在教材結(jié)構(gòu)上，提出了一種層次模型，分為初級(jí)篇、中級(jí)篇和高級(jí)篇，這種層次結(jié)構(gòu)可以引導(dǎo)學(xué)生快速入門，節(jié)省時(shí)間，提高教學(xué)質(zhì)量和學(xué)習(xí)效率。在教材內(nèi)容上嚴(yán)謹(jǐn)、精簡(jiǎn)、典型實(shí)用、新近，編程語(yǔ)言更全面，讓學(xué)生使用新近的工具和方法完成電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：EDA技術(shù)；教材改革；層次模型；典型實(shí)用

中圖分類號(hào)：G642.3 文獻(xiàn)識(shí)別碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）49-0121-02

一、《EDA技術(shù)》教材改革的必要性

全國(guó)各高等院校正在為如何培養(yǎng)優(yōu)秀的電子類人才進(jìn)行深入細(xì)致的研究，專業(yè)課程教材建設(shè)是重點(diǎn)研究方向之一[1]。就目前電子類人才培養(yǎng)專業(yè)課程教材建設(shè)的現(xiàn)狀來看，這方面的教材也很多，很多高校的幾乎都有自己老師編寫的教材，但都存在一些問題，主要表現(xiàn)如下。

1.部分知識(shí)相對(duì)滯后，與現(xiàn)有的EDA技術(shù)有一定的差距，主要是開發(fā)軟件，這是一個(gè)普遍現(xiàn)象。因?yàn)楝F(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展很快，特別是開發(fā)軟件，不同版本的開發(fā)軟件，使用有差異。開發(fā)軟件不一樣，設(shè)計(jì)的方法也會(huì)有所不同。

2.編程語(yǔ)言單一。EDA技術(shù)主要的編程語(yǔ)言有VHDL和Verilog，這兩種語(yǔ)言都被列為IEEE工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)硬件描述語(yǔ)言，他們承擔(dān)了幾乎全部的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)，但很多教材都只寫了一種語(yǔ)言。相對(duì)來說，寫VHDL的教材要多一些，兩種語(yǔ)言都寫的教材很少。

3.對(duì)設(shè)計(jì)實(shí)例講解不是很仔細(xì)，沒有體現(xiàn)設(shè)計(jì)過程。很多書都是直接把設(shè)計(jì)程序和仿真波形給出來，而對(duì)設(shè)計(jì)實(shí)例的分析和方法講得太少，即使學(xué)生看懂了程序和仿真波形，換一個(gè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目，就不會(huì)做了。

4.部分教材結(jié)構(gòu)安排不是很合理。不符合人認(rèn)識(shí)事物的認(rèn)知規(guī)律。學(xué)生學(xué)習(xí)起來不容易理解，學(xué)習(xí)難度增大，學(xué)習(xí)的效率自然會(huì)降低。

因此，《EDA技術(shù)》教材必須進(jìn)行改革。

二、《EDA技術(shù)》教材改革的目標(biāo)

《EDA技術(shù)》教材改革的目標(biāo)是便于學(xué)生學(xué)習(xí)，提高學(xué)習(xí)效率和實(shí)踐能力。主要體現(xiàn)在教材內(nèi)容和結(jié)構(gòu)上，教材內(nèi)容要求嚴(yán)謹(jǐn)精簡(jiǎn)、典型實(shí)用；教材結(jié)構(gòu)上，要求符合人學(xué)習(xí)知識(shí)的接受過程，從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，符合邏輯。分為三個(gè)層次，初級(jí)、中級(jí)和高級(jí)，能夠引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，可使不懂學(xué)習(xí)方法的學(xué)生和不愛聽課的學(xué)生也能自主學(xué)習(xí)，節(jié)省時(shí)間和精力，讓學(xué)生變得輕松，從而對(duì)這門課程感興趣，達(dá)到快速入門的目的。也提供進(jìn)階的學(xué)習(xí)內(nèi)容，適合于各層次的學(xué)生。這樣的教材結(jié)構(gòu)既能使學(xué)生完成學(xué)分，有能有更多的時(shí)間去參加實(shí)踐和提高，如參加全國(guó)大學(xué)生電子競(jìng)賽、大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目、當(dāng)老師的科研助手、考研等。

三、《EDA技術(shù)》教材改革方案

現(xiàn)有的《EDA技術(shù)》教材版本很多[2-5]，基礎(chǔ)內(nèi)容差不多，盡管有一些層次結(jié)構(gòu)的輪廓，但不清晰，有不少內(nèi)容要重新調(diào)整才能形成明確的層次結(jié)構(gòu)。在層次結(jié)構(gòu)上的改革，希望能達(dá)到引導(dǎo)學(xué)生快速入門、提高教學(xué)質(zhì)量和效率、節(jié)省時(shí)間的目的，具體方案如下。

（一）初級(jí)篇

1.第一章：緒論。本章主要講述EDA技術(shù)的相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)，簡(jiǎn)單介紹EDA技術(shù)。只要求學(xué)生了解的內(nèi)容，簡(jiǎn)單介紹即可，不能講深講多。要求學(xué)生掌握的內(nèi)容，要詳細(xì)講。主要包括EDA技術(shù)、EDA技術(shù)的主要構(gòu)成要素、設(shè)計(jì)流程、學(xué)習(xí)工具、學(xué)習(xí)方法。

2.第二章：Quartus II入門。要求使用該軟件完成一個(gè)簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)，掌握設(shè)計(jì)流程。要求軟件版本是新近的，10.0以后的版本。

3.第三章：VHDL語(yǔ)言。（1）VHDL基礎(chǔ)語(yǔ)法，包括VHDL程序的基本結(jié)構(gòu)，常用概念如數(shù)據(jù)對(duì)象、數(shù)據(jù)類型、庫(kù)、程序包、順序語(yǔ)句和并行語(yǔ)句等。常用的語(yǔ)句，如賦值語(yǔ)句、IF語(yǔ)句、CASE語(yǔ)句、PROCESS語(yǔ)句、元件例化語(yǔ)句等，講深講透，包括語(yǔ)句的功能和使用方法，要求完全掌握這些常用的語(yǔ)句。注意語(yǔ)句的差別，如IF語(yǔ)句和CASE語(yǔ)句的區(qū)別，IF語(yǔ)句和PROCESS語(yǔ)句功能剖析、順序語(yǔ)句和并行語(yǔ)句內(nèi)涵，信號(hào)和變量的區(qū)別等。（2）簡(jiǎn)單組合邏輯電路和時(shí)序邏輯電路的設(shè)計(jì)。如編碼器、譯碼器、多路選擇器、加法器、鎖存器、D觸發(fā)器、計(jì)數(shù)器和移位寄存器等。

4.第四章：Verilog HDL語(yǔ)言。講授方法與VHDL語(yǔ)言一樣，先講語(yǔ)法基礎(chǔ)，然后講簡(jiǎn)單邏輯電路的設(shè)計(jì)。

（二）中級(jí)篇

1.第五章：宏功能模塊及IP核應(yīng)用。要求掌握LPM模塊的使用。

2.第六章：狀態(tài)機(jī)的設(shè)計(jì)。要求能用狀態(tài)機(jī)完成簡(jiǎn)單電路的設(shè)計(jì)。

3.第七章：VHDL設(shè)計(jì)進(jìn)階。要求掌握常見應(yīng)用的設(shè)計(jì)方法，如設(shè)計(jì)分頻器、復(fù)雜計(jì)數(shù)器、數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示、雙向端口設(shè)計(jì)、串并轉(zhuǎn)換和并串轉(zhuǎn)換等。

（三）高級(jí)篇

1.第八章：綜述?？梢员容^詳細(xì)地講述EDA技術(shù)的概念、歷史和發(fā)展趨勢(shì)、技術(shù)前沿、器件內(nèi)部結(jié)構(gòu)、JTAG測(cè)試規(guī)范、ASIC設(shè)計(jì)流程、自頂向下的設(shè)計(jì)方法、SOPC設(shè)計(jì)介紹等內(nèi)容。

2.第九章：VHDL系統(tǒng)設(shè)計(jì)。講述在大規(guī)模復(fù)雜系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的思路和方法、系統(tǒng)設(shè)計(jì)和系統(tǒng)仿真、第三方EDA軟件的使用等。

3.第十章：EDA技術(shù)實(shí)踐。講述常見設(shè)計(jì)的高級(jí)技巧和應(yīng)用，如流水線操作、IP核應(yīng)用、嵌入式資源的應(yīng)用、與單片機(jī)的接口等，可以面向電子競(jìng)賽，多舉實(shí)例。

四、結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)《EDA技術(shù)》教材的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容進(jìn)行了改革。在結(jié)構(gòu)上，提出三層式結(jié)構(gòu)層次模型，更符合學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)的接受過程，這種層次結(jié)構(gòu)可以引導(dǎo)學(xué)生快速入門，節(jié)省時(shí)間，提高教學(xué)質(zhì)量和學(xué)習(xí)效率。在內(nèi)容上，教材內(nèi)容更新和實(shí)用，讓學(xué)生接受一些新近的開發(fā)工具，使學(xué)生可以完成一些簡(jiǎn)單的電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。編程語(yǔ)言更全面，把兩種VHDL和Verilog語(yǔ)言都介紹，學(xué)生可以根據(jù)自己的情況，選擇自己喜歡的語(yǔ)言學(xué)習(xí)，有助于提高學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效率。通過本教材的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握EDA技術(shù)在數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，能使用新近的工具和方法完成電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用、系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)、自主學(xué)習(xí)等多方面能力與素質(zhì)，提高學(xué)生工程實(shí)踐能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]譚會(huì)生.基于EDA技術(shù)的研究性教學(xué)探討[J].中國(guó)電力教育，2012，（17）：36-37.

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[4]鄒彥，等.EDA技術(shù)與數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2008.

[5]唐俊英.EDA技術(shù)應(yīng)用實(shí)例教程[M].北京：電子工業(yè)出版社，2008.endprint