EDA技術實驗教學改革探討

凌云+王曉麗

摘要：目前《EDA技術實驗》課程的教學內容存在很多問題，主要體現在：該課程內容與其他課程結合少、實現項目沒有突顯專業特色、實驗手段單一、實驗內容與生產實際結合不緊密以及實驗創新性不強等問題，本文提出采用與多門課程相結合，增加專業特色實驗項目，引入Nios、Multisim和SignalTap II工具，引入生產實踐內容以及增加創新性項目，以培養“理論基礎實、專業技術精、實踐能力強、綜合素質高”的應用型人才。

關鍵詞：EDA；SignalTap II；生產實例；創新實驗

TN02-4

《電子設計自動化（EDA）技術》是電子科學與技術、電子信息工程、信息對抗技術、自動化、光信息科學與技術、信息顯示與光電技術、生物醫學工程、微電子學、集成電路設計與集成系統等電類專業基礎主干課程。該課程開設的目的是使學生掌握采用硬件描述語言、借助EDA工具進行電子電路設計的方法。該課的實踐性極強，實驗環節在整個教學中占的比重很大，對培養學生動手能力和電路設計知識的綜合運用能力能起到較強的作用，學生普遍反映該課的開設對就業有較大幫助，被譽為“飯碗”課程。

一、與多門課程相結合

目前《EDA技術實驗》課程的實驗項目往往只是專門針對于《EDA技術》課程，很少與其他課程聯系在一起的項目。EDA技術的應用領域是非常廣泛的，在電子、通信、醫療、軍事、機械以及生物等領域都有應用。如果實驗項目中沒有與這些領域相關課程聯系在一起的項目，會導致學生學了這門技術卻不知道如何應用。因此，將《EDA技術實驗》課程與多門課程相結合，有利于學生將EDA技術應用于各個領域。可以與以下課程相結合：

1.與《單片機技術》課程結合，如利用FPGA和單片機實現DDS信號發生器；

2.與《通信原理》課程結合，如2FSK（二進制頻移鍵控）的FPGA實現、幀同步的實現等通信有關的簡單算法實驗；

3.與《數字信號處理》課程結合，如利用FPGA實現FFT（快速傅里葉變換）；

4.與《嵌入式系統》課程結合，設計FPGA與ARM芯片協同工作的項目，以達到速度、面積等各方面的性能需求。

二、針對不同的專業，增加與專業相關的特色實驗項目

《EDA技術實驗》課程是強電類專業（如自動化專業、電氣工程專業）和弱電類專業（如電子信息工程、通信工程專業）學生必修的一門實驗課，但是目前該課程不同專業的實驗項目卻完全一樣，沒有針對不同的專業而開設一些特色的實驗項目。有的學校這門課的實驗項目沒有一個是針對強電類的實驗項目，導致強電類的學生認為這門課對他們不重要，無法將這門技術應用于自己的專業，不利于應用型人才的培養。因此，可以增加與專業相關的特色實驗項目，比如對于通信工程專業，可以增加利用VHDL實現QPSK（四相相移鍵控）、偽隨機序列以及直接序列通信系統的設計，對于電子信息工程專業，可以增加信號發生器、電子元件測量儀以及多路數據采集系統等的設計，對于電氣工程及其自動化專業，可以增加利用FPGA控制步進電機等內容。

三、引入Nios、Multisim設計內容，利用SignalTap II邏輯分析儀

目前《EDA技術實驗》課程的實驗項目大多都是利用Quartus II軟件的基本功能實現，手段太單一，學生只掌握了Quartus II軟件的基本操作。事實上，Quartus II軟件的功能十分強大，可以與Nios、Multisim結合，完成目前最熱門的技術—SOPC嵌入式系統的設計，還可以在沒有邏輯分析儀的情況下，利用SignalTap II完成電路邏輯分析。而手段單一的實驗項目，導致學生無法掌握Quartus II軟件的這些非常有用的功能。因此，可以增加基于SOPC的Nios實驗，并利用Multisim對電路進行仿真，利用SignalTap II對硬件進行邏輯分析，以達到設計要求。基于Nios的嵌入式系統設計近年來是EDA技術的熱門方向之一，有必要讓學生了解基于Nios的FPGA系統設計，Multisim有著強大的電路仿真功能，是電路設計不可或缺的利器，而SignalTap II是在沒有邏輯分析儀的實驗環境下最好的硬件邏輯分析工具。

四、 引入生產實際應用實例

《EDA技術實驗》課程實驗教學內容沒有或較少向生產應用延伸，當學生走出校門，面對社會實踐，無從下手，缺乏把所學知識應用于社會實踐的能力，不能很快地為生產實際服務。因此，可以增加生產實際應用項目和相關研究新進展，培養 “專業技術精、實踐能力強”的應用型人才。如引入基于FPGA的出租車計費器、交通燈控制系統、洗衣機控制器、波形發生器、頻率測量儀等等的設計項目。

五、增加開設綜合創新性實驗

由于目前部分EDA技術實驗指導書的內容過于詳盡，學生只要按照指導書步驟就能得到實驗結果，使的實驗演變成輸入程序連接導線的“機械性實驗”，難于調動學生對實驗的積極性，不利于活躍學生思維，使的學生缺乏獨立分析問題、解決問題的能力，難于提高實踐動手能力。因此這樣的實驗很難發揮學生學習的主動性和能動性，阻礙了學生創新思維的發揮和實踐能力的提高。因此，可以增加開設綜合創新性實驗，如數字電子鐘、電子萬年歷、智能密碼鎖、數字化語音存儲與回放系統、以及數字幅頻均衡功率放大器等等。根據EDA技術主要面向工程實際的特點和電子設計的自主創新性，在實驗過程中注重學生自主設計能力和創新能力的培養，以及與工程實際相結合的動手能力的培養。

六、結語

通過對EDA技術實驗課程的教學改革與實踐，改善目前EDA技術實驗課程中存在的一些問題，從而提高EDA技術實驗課程的教學效果，提高學生的實踐動手能力，促進學生所學知識與生產實際緊密結合，使學生成為名符其實的應用型人才。

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作者簡介：

凌云（1986.07），女，湖南衡陽人，碩士，講師，研究方向：電子設計自動化與測試。