李曉敏 徐濤 河南科技學院機電學院，河南新鄉(xiāng) 453003

EDA技術(shù)在“數(shù)字電子技術(shù)”課程中的應用

李曉敏 徐濤 河南科技學院機電學院，河南新鄉(xiāng) 453003

本文分析了EDA技術(shù)和“數(shù)字電子技術(shù)”課程的特點，提出了將EDA技術(shù)引入“數(shù)字電子技術(shù)”課程的目的，闡述了EDA的具體設計流程，并以VHDL語言描述一位全加器為例進行具體說明，表明EDA技術(shù)與“數(shù)字電子技術(shù)”課程的有機結(jié)合取得了良好的教學效果。

EDA技術(shù)；數(shù)字電子技術(shù)；教學

EDA是英文Electronic Design Automation的縮寫，直譯為“電子設計自動化”，即以大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷?CPLD/FPGA)為設計載體，通過硬件描述語言輸入給相應開發(fā)軟件，經(jīng)過編譯和仿真，最終下載到設計載體中，從而完成系統(tǒng)電路設計任務的一門新技術(shù)。[1]可以形象地概括為“硬件設計的軟件化”。

而“數(shù)字電子技術(shù)”課程是電類各專業(yè)的一門技術(shù)基礎課，是研究各種半導體器件的性能、電路及應用的學科。[2]偏重于硬件的研究。鑒于EDA技術(shù)和“數(shù)字電子技術(shù)”二者的特點，將代表電子設計最新潮流的EDA技術(shù)引入數(shù)字電子技術(shù)的教學過程中來，可以達到更好的教學效果。

一、將EDA技術(shù)引入“數(shù)字電子技術(shù)”教學中的目的

1.增強學生對“數(shù)字電子技術(shù)”理論的理解和對硬件電路的認識

EDA技術(shù)使抽象的理論形象化、復雜的電路實際化，通過軟件進行仿真的過程是對硬件電路功能的復習和鞏固的過程，使學生對課堂教學的內(nèi)容有了更為深刻和靈活的理解，也進一步拓寬了眼界和思路，跟上了現(xiàn)代電子設計的潮流；

2.改善教學效果，提高教學水平

課堂教學是課程學習中很重要的一步，數(shù)字電子技術(shù)課程本身牽涉的電路、芯片較多，課堂教學時對其進行分析的過程很抽象。EDA技術(shù)的加入可以隨時以圖形、波形等直觀形式來顯示各種現(xiàn)象和過程，而且可以輕而易舉地修改電路參數(shù)，得到各種仿真波形，從而讓學生對電路及芯片的結(jié)構(gòu)及功能有了更深刻的理解，形象地消化和吸收所學內(nèi)容。

同時，通過EDA技術(shù)的引入，教師對教學的重點及難點也理解得更到位，從而精簡了教學的內(nèi)容，減輕了部分工作量；

3.彌補資源不足，節(jié)省開支

與數(shù)字電子技術(shù)配套的實驗教學以及與數(shù)字電子技術(shù)密切相關的課程設計等環(huán)節(jié)用到的儀器很多，目前，很多項目由于經(jīng)費的問題遲遲不能開設。限制了教學活動的展開。利用EDA技術(shù)開設仿真實驗，可以節(jié)省多種儀器，節(jié)省了開支，同時在進行常規(guī)實驗的基礎上充分發(fā)揮EDA技術(shù)的直觀、精確性，可取到事半功倍的效果。

二、EDA設計流程

一個完整的EDA設計流程既是其“自頂向下”設計思路的具體實施過程，也是EDA工具軟件本身的一部分。EDA設計流程包括設計輸入、綜合、適配、仿真、編程下載、硬件測試五個過程。

設計輸入可用圖形輸入的方式，也可采用VHDL文本輸入的方式，是進行EDA設計的第一步；綜合僅針對HDL語言而言，綜合過程是把軟件設計的HDL描述與硬件結(jié)構(gòu)掛鉤，是將軟件轉(zhuǎn)化為硬件電路的關鍵步驟[3]；適配的目的是將綜合后的網(wǎng)表文件配置于指定的目標文件中，使之產(chǎn)生最終的下載文件；對適配結(jié)果進行的模擬測試即為仿真。這四個步驟都是在EDA軟件工作平臺上通過軟件進行的。

編程下載和硬件測試是在試驗箱上進行的操作，最終驗證設計項目的實際工作情況。通過完整的設計流程，就完成了一個EDA項目的設計過程。

三、設計舉例

在“數(shù)字電子技術(shù)”課程中講過的一位減法器，就可以利用EDA技術(shù)來實現(xiàn)。通過此過程的演示，可以讓學生更形象直觀地理解減法器的功能和時序。

以下為利用VHDL硬件描述語言設計的一位全減器，設計思路為：

1.首先設計一位半減器，設輸入為x、y，輸出為差值diff和借位輸出s_out。其VHDL語言描述為：

2.由卡諾圖進行分析可得，一位全減器可由半減器和或門構(gòu)成?；蜷T的VHDL語言描述如下：

3.最后，用例化語句構(gòu)成頂層文件，即可實現(xiàn)一位全減器。其仿真波形如下圖。

四、結(jié)束語

EDA技術(shù)與“數(shù)字電子技術(shù)”課程的結(jié)合，使教學效果得到提高，也極大地調(diào)動了學生的主觀能動性，更好地實現(xiàn)了教學大綱的目標，為學生牢固掌握知識打下穩(wěn)固的基礎。

[1]石靜苑,程繼航,李井泉.EDA技術(shù)在“電子技術(shù)基礎”課程中的應用[J].現(xiàn)代教育科學.2009,（1）:255-256

[2]康華光.電子技術(shù)基礎數(shù)字部分（第五版）[M].北京:高等教育出版.2006

[3]潘松,黃繼業(yè).EDA技術(shù)實用教程（第三版）[M].北京：科學出版社.2007

[4]王衛(wèi)東,秦冬成,趙中華.引入EDA,改進電子電路課程教學[J].高等工程教育研究.2002,（1）:76-78

[5]田建艷,夏路易.EDA支持下的電子技術(shù)教學實踐[J].教育理論與實踐.2005,25（6）:54-55

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.09.161