淺析數字電路和EDA技術的教學整合

高艷

摘 要：在數字電路知識中融合EDA知識與技能，前者是理論基礎，后者則是工具，將兩者整合既能學好理論，又能提高實踐技能。將數字電路與EDA技術有機地融為一體是高職教育的要求，也是未來發展的需求。文章闡述了數字電路和EDA技術的教學進行整合的意義，并對整合后的課程教學方法進行了探討。

關鍵詞：數字電路；EDA技術；項目教學法

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】B 【文章編號】1008-1216（2016）09C-0073-01

一、教學整合的意義

根據高等職業教育培養目標的要求，結合教育部大力推行的高職高專教學改革，高職院校電類專業對部分課程進行了教學改革。《數字電路與EDA技術》這門課程就是將數字電路和EDA技術的教學進行整合。

數字電路課程是電類專業的專業基礎課，通過對本門課程的學習，使學生掌握典型的數字電路的組成、工作原理和工作特性，能夠設計一些邏輯功能電路，并為專業主干課程的學習打下基礎。對于數字電路的設計，傳統的設計方法是以邏輯門和觸發器等通用器件為載體，以真值表和邏輯方程為表達方式，依靠手工調試。隨著數字電子技術的迅速發展，特別是專用電子集成電路的迅速發展，基于EDA技術的設計方法成為數字系統設計的主流。EDA技術就是以計算機為工具，在EDA軟件開發平臺上，使用硬件描述語言完成設計文件，然后由計算機自動完成邏輯編譯、化簡、分割、綜合、仿真等，最終對特定目標芯片進行適配編譯、邏輯映射和編程下載。

EDA技術的設計方法正在成為現代數字系統設計的主流，作為即將成為工程技術人員的職業技術學院的電類專業的學生只懂電子技術的基本理論和方法，而不懂如何設計電路，會限制就業的崗位。實際上數字電路和EDA技術是不能分家的，因為前者是理論基礎，后者是工具，將兩者整合既能學好理論又能提高實踐技能。如果作為兩個課程分別學習則不適應高職高專的學制長度。因此，將數字電路與EDA技術有機地融為一體是高職教育的要求和未來發展的需求。

二、教學方法探討

在整合后的課程中我們把EDA技術貫穿于數字電路課程教學全過程。例如，在講授門電路時，就開始用EDA軟件仿真演示，熟悉用原理圖輸入一個簡單門電路的過程，通過編譯、功能仿真檢驗門電路的功能，可以加深學生對門電路知識的理解；在講授組合邏輯電路時，引入硬件描述語言的設計方法，并介紹基于EDA技術的數字電路設計方法；在講授時序邏輯電路時，可以引入一些簡單的綜合性的電路設計，為學生創造一個寬闊的設計空間。在開始講解基于EDA技術的數字電路設計方法時，可以通過引入簡單的數字電路的設計流程，使學生從宏觀上對EDA設計方法有一個整體的了解，讓學生在潛意識里建立這部分內容的知識框架。下面簡單介紹組合邏輯電路中的二選一數據選擇器的EDA設計流程：

（1）編寫硬件描述語言（以VHDL語言為例）。在EDA編程軟件中輸入設計源文件，如圖1所示。

（2）邏輯編譯。邏輯編譯過程包括檢查設計源文件是否有誤，進而提取網表、進行邏輯綜合和器件的適配，最后形成編程文件。

（3）功能仿真。通過模擬仿真測試電路的邏輯功能是否達到設計要求，仿真波形如圖2所示。

（4）鎖定引腳。將程序中各端口名稱與硬件電路中的各引腳對應。

（5）編程下載。功能仿真成功后，就可以將設計好的項目下載到邏輯器件中，實現既定的功能。

在課程教學中，我們采用項目教學的方法，制定一系列由易到難的項目，例如，基本門電路的設計、數據選擇器的設計、全加器的設計、數字頻率計的設計、交通信號燈控制器的設計、數字鐘的設計等。通過各個項目展開知識點的講解，包括數字電路的基礎知識、EDA技術的入門、數字電路的分析方法、原理圖的設計方法、硬件描述語言的描述方法及軟件仿真和硬件下載等。在教學中盡可能地將課堂搬到實驗室，讓學生邊學邊練，將理論教學與實驗教學融為一體。教學可以一部分安排在數字電路實驗室，一部分安排在EDA實驗室，比如對于一些簡單的數字電路可以安排用數字電路實驗箱進行一般的實驗驗證，使學生知道如何搭建一個簡單的電路，如何驗證一個電路的功能，從而對數字電路產生一個感性的認識。在EDA實驗室，學生可以學習用EDA技術設計數字電路，包括原理圖或硬件描述語言的輸入、編譯、功能仿真、引腳分配、下載等。

三、教學效果

數字電路和EDA技術的教學整合后，學生不光能夠掌握數字電路和EDA技術的理論知識，而且可以將這些知識應用到實際中。通過對本課程的學習，既可以提升學生的專業基本技能，又可以使學生具備創新、分析及解決問題的能力，還可以提高學生的工程實踐能力。這樣做不僅體現了高職教育的培養目標，而且滿足了目前招聘企業對高職學生崗位能力的需求。

參考文獻：

王艷芬.數字電子電路及其EDA技術[M].北京：化學工業出版社，2007.