賈 佳

（西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 西安 710089）

EDA技術(shù)課程教學(xué)改革研究

賈 佳

（西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 西安 710089）

EDA技術(shù)已經(jīng)成為電子類專業(yè)的基本技能，EDA教學(xué)的內(nèi)容、方法、手段一直在被不斷的探究。結(jié)合課程特點(diǎn)，提出了采用實(shí)訓(xùn)方式進(jìn)行的項(xiàng)目教學(xué)法，并對(duì)課程改革的思路和措施進(jìn)行了說明。

EDA技術(shù)；項(xiàng)目化教學(xué)方法；課程改革

EDA技術(shù)是以數(shù)字電子技術(shù)課程知識(shí)為基礎(chǔ)，具有較強(qiáng)實(shí)踐性、工程性的專業(yè)課程。將數(shù)字電路設(shè)計(jì)從簡(jiǎn)單元器件單元電路設(shè)計(jì)，EWB軟件仿真提到了更高一級(jí)的可編程操作平臺(tái)上，進(jìn)一步鞏固和提高學(xué)生電子電路綜合設(shè)計(jì)能力。但是，傳統(tǒng)的教學(xué)模式是將兩門課程分開，先上數(shù)字電路，后上EDA技術(shù)，分兩學(xué)期授課，這樣的教學(xué)模式存在弊端，減弱了課程之間的聯(lián)系，降低了學(xué)生對(duì)數(shù)字電路理論的認(rèn)識(shí)程度。通過對(duì) EDA技術(shù)課程的教學(xué)改革，以實(shí)訓(xùn)的方式采用項(xiàng)目教學(xué)法，使學(xué)生在較短的時(shí)間內(nèi)掌握EDA技術(shù)基礎(chǔ)及其實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，從數(shù)字系統(tǒng)的單元電路，如譯碼器、計(jì)數(shù)器等入手，加深對(duì)數(shù)字電路基礎(chǔ)理論的認(rèn)識(shí)，逐漸完成數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

（一）EDA技術(shù)及其在教學(xué)中的應(yīng)用

1.EDA技術(shù)。EDA技術(shù)即電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(Electronic Design Automation)是以計(jì)算機(jī)為工作平臺(tái)，融合了應(yīng)用電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息處理及智能化技術(shù)的最新成果而形成的一門新技術(shù)，是一種能夠設(shè)計(jì)和仿真電子電路或系統(tǒng)的軟件工具。采用自頂向下的層次化設(shè)計(jì)，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行方案設(shè)計(jì)和功能劃分，系統(tǒng)的關(guān)鍵電路用一片或幾片專用集成電路（ASIC）實(shí)現(xiàn)，然后采用硬件描述語言（HDL）完成系統(tǒng)行為級(jí)設(shè)計(jì)，最后通過綜合器和適配器生成最終的目標(biāo)器件。圖 1為一個(gè)典型的EDA設(shè)計(jì)流程。

圖1 EDA設(shè)計(jì)流程圖

2.EDA技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用。在教學(xué)過程中，EDA技術(shù)利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，以及配有輸入輸出器件(開關(guān)、按鍵、數(shù)碼管、發(fā)光二極管等)、標(biāo)準(zhǔn)并口、RS232串口、DAC和ADC電路、多功能擴(kuò)展接口的基于SRAM的FPGA器件 EDA硬件開發(fā)平臺(tái)，使得在電子設(shè)計(jì)的各個(gè)階段、各個(gè)層次可以進(jìn)行模擬驗(yàn)證，保證設(shè)計(jì)過程的正確性。從而使數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)起來更加容易，讓學(xué)生從傳統(tǒng)的電路離散元件的安裝、焊接、調(diào)試工作中解放出來，將精力集中在電路的設(shè)計(jì)上。同時(shí)，采用 EDA技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)字電路設(shè)計(jì)，不但提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，也增強(qiáng)了系統(tǒng)的靈活性，方便學(xué)生對(duì)電路進(jìn)行修改、升級(jí)，讓實(shí)驗(yàn)不在單調(diào)的局限于幾個(gè)固定的內(nèi)容，使教學(xué)更上一個(gè)臺(tái)階，學(xué)生的開發(fā)創(chuàng)新能力進(jìn)一步得到提高。

（二）課程教學(xué)改革實(shí)施

1.課程改革思路。課程改革本著體現(xiàn)鞏固數(shù)字電路基礎(chǔ)，掌握現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)的原則來處理和安排 EDA技術(shù)教學(xué)內(nèi)容。打破傳統(tǒng)的從EDA技術(shù)概述、VHDL語言特點(diǎn)、VHDL語句等入手的按部就班的教學(xué)方法，以設(shè)計(jì)應(yīng)用為基本要求，開發(fā)基于工作過程的項(xiàng)目化課程，以工作任務(wù)為中心組織課程內(nèi)容，讓學(xué)生在完成具體項(xiàng)目的過程中來構(gòu)建相關(guān)理論知識(shí)。將 EDA技術(shù)分為四個(gè)方面的內(nèi)容，即可編程邏輯器件、硬件描述語言、軟件開發(fā)工具、實(shí)驗(yàn)開發(fā)系統(tǒng)，其中，可編程邏輯器件是利用 EDA技術(shù)進(jìn)行電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的載體，硬件描述語言是利用EDA技術(shù)進(jìn)行電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要表達(dá)手段，軟件開發(fā)工具是利用 EDA技術(shù)進(jìn)行電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的智能化的自動(dòng)設(shè)計(jì)工具，實(shí)驗(yàn)開發(fā)系統(tǒng)則是利用 EDA技術(shù)進(jìn)行電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的下載工具及硬件驗(yàn)證工具。采用項(xiàng)目化教學(xué)方法，以實(shí)訓(xùn)的方式展開，讓學(xué)生在學(xué)中做，做中學(xué)。

2.課程改革措施。以電子線路設(shè)計(jì)為基點(diǎn)，從實(shí)例的介紹中引出VHDL語句語法內(nèi)容。在典型示例的說明中，自然地給出完整的VHDL描述，同時(shí)給出其綜合后的表現(xiàn)該電路系統(tǒng)功能的時(shí)序波形圖及硬件仿真效果。通過一些簡(jiǎn)單、直觀、典型的實(shí)例，將VHDL中最核心、最基本的內(nèi)容解釋清楚，使學(xué)生在很短的時(shí)間內(nèi)就能有效地掌握VHDL的主干內(nèi)容，并付諸設(shè)計(jì)實(shí)踐。這種教學(xué)方法突破傳統(tǒng)的VHDL語言教學(xué)模式和流程，將語言與 EDA工程技術(shù)有機(jī)結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)良好的教學(xué)效果，同時(shí)大大縮短了授課時(shí)數(shù)。表 1為課程具體內(nèi)容及實(shí)訓(xùn)學(xué)時(shí)分配。

表1 課程具體內(nèi)容及實(shí)訓(xùn)學(xué)時(shí)分配

從 EDA技術(shù)開發(fā)工具和實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)介紹入手，幫助學(xué)生在感性上對(duì) EDA技術(shù)產(chǎn)生一定的認(rèn)識(shí)，再分別以不同的項(xiàng)目為載體學(xué)習(xí)VHDL語言，讓學(xué)生快速掌握EDA技術(shù)的基本內(nèi)容，最后，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性和創(chuàng)造性，綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)完成簡(jiǎn)單集成電路的設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生獲取知識(shí)的能力。

EDA技術(shù)課程在高校電子類專業(yè)教育中發(fā)揮著不容忽視的作用，EDA技術(shù)已經(jīng)成為電子行業(yè)領(lǐng)域開發(fā)和進(jìn)行科學(xué)研究所需要的基本技能。通過對(duì) EDA技術(shù)課程教學(xué)改革，提高了學(xué)生電子設(shè)計(jì)的綜合能力，培養(yǎng)了學(xué)生主動(dòng)獲取知識(shí)，靈活運(yùn)用知識(shí)的能力，促進(jìn)了信息技術(shù)與學(xué)科課程的整合，逐步實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的呈現(xiàn)方式、學(xué)生的學(xué)習(xí)方式、教師的教學(xué)方式和師生互動(dòng)方式的變革。

[1]顧斌,趙明忠,姜志鵬,等.數(shù)字電路 EDA 設(shè)計(jì)[M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2004.

[2]潘松,黃繼業(yè),EDA技術(shù)與VHDL(第2版)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2007.

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2011-01-10

賈佳（1980—），女，陜西西安人，西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師，碩士研究生，從事電子電路、虛擬儀器以及FPGA的教學(xué)和研究。