基于EDA 技術構建電子實驗室的幾點思考

霍連利HUO Lian-li

（75660 部隊，桂林 541002）

（Unit 75660，Guilin 541002，China）

0 引言

為適應新軍事變革和軍事斗爭準備的需要，不僅要求學員具有扎實雄厚的理論知識，還要求學員具有較強的工程實踐能力和創新精神，這是我們需要面對和解決的一個現實又重大的課題。

要想培養學員的工程實踐能力和創新精神，必須重視實驗教學，它具有其他教學環節不具備的重要作用，但是不能僅僅依靠傳統的實驗室教學來培養學員的工程實踐能力和創新精神，因為傳統的實驗室教學訓練的是學員的基本實驗技能，培養學員正確的實驗態度，但基礎的驗證性、操作性實驗教學在培養學員的科研能力和創新能力上存在著明顯不足。

伴隨著電子技術和計算機技術的不斷發展，越來越多的硬件工程師開始利用EDA 軟件完成設計、仿真甚至樣機的生產，人類已經進入電子設計自動化階段，并且EDA軟件的競爭也越來越大，越來越多的計算機軟件廠商加入到了這個行列。

1 EDA 實驗室的構建

EDA 電子實驗室從培養學員的實驗能力出發，綜合考慮實驗內容和體系，其構建不是簡單的仿真軟件與計算機硬件的簡單疊加，而是將EDA 仿真技術移植到傳統實驗教學中來，二者優勢互補，融為一體。在EDA 電子實驗室的構建上要考慮軟件和硬件兩個方面。

1.1 軟件資源的選取 軟件資源配置通常包括Multisim 仿真軟件和Max plus 軟件，Multisim 仿真軟件豐富的元器件庫為學員掌握各類電工、電子元器件鋪墊了堅實的基礎。Max plus 軟件是Altera 公司開發的，支持原理圖、VHDL 和Verilog HDL 文本文件，可采用波形與EDIF等格式的文件作為設計輸入，并支持這些文件的任意混合設計。

1.2 實驗內容的選取 根據實驗教學的層次化模式和電子技術實驗的特點，將其分為遞進的3 個層次，即：基礎性、設計性和創新性實驗教學。在體系上力求構建一個有寬度、有厚度、有尖峰的金字塔。根據每個層次的特點，采用側重點不同的教學方式和實驗環境，如圖1 所示。

圖1

①基礎性實驗教學。在平時的實驗中，通過“驗證性”實驗使學員掌握基本的實驗方法、實驗技能、熟練使用常用電子儀器，突出電子電路調試技能和測量方法的訓練，培養正確處理數據、合理表達與撰寫實驗報告的能力。本部分實驗以實物實驗環境為主，采用傳統儀器和實驗板教學，使學員建立對電子技術實驗的感性認識，從而培養他們對電子技術實驗的興趣，最終提高實驗研究能力。

②設計性實驗教學。在電子實習時期，通過一些比較簡單且成熟的電子器件的應用為對象，要求學員面對簡單的工程問題，能夠掌握從設計、制作、調試到提交實驗報告的全過程。通過實驗初步了解新產品的設計、制作過程，培養學員的大工程意識、綜合應用能力、初步創新能力及利用現代化仿真和測試手段的能力。實驗環境以虛擬環境為主，學員通過查詢資料，設計合理的電路圖，調試通過后進行實物搭建。

③創新性實驗教學。針對參加各種選拔要求，實驗內容由學員自己選題決定，從選題、設計、制作到測試完成均由他們自己完成，教員只提供必要的技術指導，實驗室提供必需的實驗設備、場地及部分元器件。實驗環境為虛擬環境與實物環境相結合。在設計階段以虛擬環境為主，通過仿真反復驗證設計，提高設計的準確度，最終繪制出印刷電路板并制作出實際樣品。制作出調試階段以實物調試為主，并結合虛擬測試，及時發現并解決設計或制作中出現的各類問題，提高實驗的完成速度，減少經費的消耗，利于培養學員的創新能力和創新思維，為將來從事相應的工作儲備堅實的知識。

1.3 硬件資源的選取 EDA 實驗教學的一個很重要的環節就是上機操作，它不僅可以提高學員的分析能力，還能夠提高學員解決問題的能力。在建設硬件資源的過程中，首先需要一個班次人手配備一機，并使之構成一個小型局域網；另外，配置投影儀和音響設備等相應的計算機多媒體教學設備；還需要有相應的可編輯邏輯器件下載實驗裝置等。

2 基于EDA 技術的教學分層

在教學中的應用研究根據EDA 技術特點，在教學過程中可分為三個層次。

2.1 EDA 設計工具軟件 EDA 時間的技術基礎是熟練掌握兩個“一”，即一種EDA 軟件和一種硬件描述語言。硬件描述語言是開發可編輯邏輯器件的基礎?，F階段最常用的是VHDL。學員運用VHDL 進行編程，擺脫了傳統實驗中畫原理圖或卡諾圖的設計方法，在實驗過程中能夠及時的修改錯誤，所以具有很強的實驗靈活性。

2.2 可編程邏輯器件 可編程邏輯器件（PLD）使用戶既是使用者又是設計者和制造者。可編程邏輯器件都具有體系結構和邏輯單元靈活、集成度高和使用范圍廣等特點。

2.3 數字系統設計 EDA 技術大多采用自頂向下的設計，利用這種方法將教學任務分解成模塊，分別由不同的學員來完成，最后將這些模塊集成為最終的系統模型，從而完成實驗任務，有利于學員團隊精神和創新能力的培養。

3 結束語

基于EDA 技術的實驗教學方式使學員多了一條設計電路和分析問題的途徑。另外，還創造出了一種良好的外部環境，使學員蘊藏著的探索和創新精神得以開拓。

用發展的眼光，從更高層次考慮EDA 實驗室的建設，我們可以從以下三個方面加以完善。一是豐富EDA 相關軟件；二是豐富DSP 等試驗設備，進一步拓展實驗室功能；三是EDA 實驗室開放式建設，即將EDA 實驗室的局域網連接到校園網上，使EDA 實驗室的時域、空間、資源大大擴展。

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[3]熊才平，陳曉本.教育技術學專業實驗室建設方案[J].中國電化教育，2001（05）.