數字電子技術實驗中EDA技術的應用策略

張琪

摘 要：EDA 是電子設計自動化技術，具有優化設計、布線規劃、仿真分析等多種技術功能，不僅可以提高產品的設計效率，還能充分優化復雜的電路系統，EDA 技術在數字電子技術實驗教學中應用，不僅可以對 VHDL 系統軟件以及硬件進行關聯，還能為試驗過程中構建合理的操作環境，從而有效提高數字電子技術實驗的自主設計的效率、質量以及實驗效果。

關鍵詞：數字電子；技術實驗；EDA技術；應用策略

1 EDA技術基本特征

EDA作為現代電子設計的核心，以大規模可編程邏輯器件（FPGA/CPLD）為載體，以計算機為工作平臺，在EDA軟件開發環境下，采用硬件描述語言HDL（Hardware DescriptionLanguage）編寫設計文件，而一系列的編譯、綜合及優化、布局布線、仿真，直到編程下載等工作都可自動的完成。電路的邏輯功能與器件無關，采用的是用硬件描述語言實現，在整個硬件設計的過程中就像軟件設計一樣方便高效，對設計者的硬件電路方面的知識需求較低，各可編程器件之間可移植性好，因此適合多個設計者協同分工設計，可縮短開發周期。EDA技術具備采用高級硬件語言描述的特點，能夠實現系統級仿真具有較強的綜合性能。它主要采用的是“自頂向下”和并行工程的設計方法，使設計者一開始就將產品生成周期、成本、質量、開發時間等一系列因素考慮到其中。然后系在對系統進行設計的時候，需要先從整體要求入手，“自頂向下”將整個系統設計劃分為不同的功能。在設計中每個階段都可進行仿真，并及時改正設計中發現的錯誤。高層次系統采用硬件描述語言，最后具體的門級邏輯電路網表文件需要用邏輯綜合優化工具來產生，而專用集成電路或印刷電路板的實現是對應的物理級得到的。

我校EDA實驗室主要采用的是Quar tusI I軟件。QuartusII是Altera公司推出的一款綜合性可編程邏輯器件開發軟件，設計者可直接用硬件描述語言或原理圖進行設計，對于內部器件不需要精通，且設計速度快。該軟件最主要的特點為：運行速度快、易學易用。

2 EDA課程教學的現狀及存在的問題

目前，大多數高校的EDA教學采取的是理論與實踐相結合的教學模式，總體上以理論教學為主、實踐教學輔之，而且實驗教學還是以驗證性實驗為主，缺少創新性、設計性實驗。缺少學生根據實驗設計要求自主設計、自主學習的氛圍，缺少以案例教學法提高學生實踐能力的措施。因而導致在 EDA 教學中，存在著一些比較突出的問題亟待解決。

2.1教學方式單一

目前，在多數高校的EDA教學中，還是采取以理論講授為主的方式，教師將理論知識和設計方法以滿堂灌的方式、不分重點地講授給學生。由于“EDA技術”涉及的內容多而廣，以致學生無法找到學習的切入點，導致學生學習的混亂。另外，面對EDA技術的新知識和新方法，由于缺少老師的引導，導致了“EDA技術”的教學與先進技術發展的脫節。

2.2實踐課程不受重視

受傳統教育理念的影響，目前“EDA技術”課程教學仍以教師教學為主、學生實踐教學為輔，認為實踐的作用只是對教師教學內容的復習，而且“EDA技術”課程的實踐教學內容主要是以驗證性實驗為主，缺少難度和創新性，學生做實驗時只是根據老師的要求來驗證實驗指導書上的內容，不利于學生主觀積極性的發揮。EDA技術的實驗方法和實驗手段相對陳舊，新的方法和手段在實驗中得不到應用，實驗內容與實際需求嚴重脫節，這些都極大地降低了學生學習的積極性，導致學生利用EDA技術進行數字系統設計的能力得不到提高。

2.3考核方式不合理

“EDA技術”是一門實踐性非常強的課程，目前該課程的考核主要還是以理論考試為主，采取閉卷考試的考核方式，實驗成績只是作為參考。這樣的考核方式導致學生重視理論的學習而輕視實踐的操作，使得學生僅僅為了考試而學習，學生往往在實驗課上不學習，而在學期快結束時通過死記硬背來惡補，存在理論與實踐脫節的現象。

3 EDA技術在數字電子技術試驗中的應用

3.1 EDA技術在數字電子技術試驗中綜合輸入

EDA技術是以計算機為平臺的電子設計技術，應用EDA軟件可以實現硬件自動設計過程，以及分割、優化、仿真等多項功能操作，在數字電子實驗中應用EDA技術，可以極大提升系統設效率，保證實驗效果。在具體的試驗過程中，數字電子技術往往會受到諸多因素的影響，其中就包括傳統技術，可能引發的工作環境的變化，例如硬件、搭試、調試、焊接等虛擬環境導致的環境復雜化，如果難以解決，勢必影響整個試驗的質量。為了解決這一問題，認為在具體的操作過程中，操作人員應當著重注意EDA技術的應用，與此同時實現平臺的有效建立，在虛擬平臺環境這一大范圍下，依據原理圖文本、VHDL文本方式實現實驗項目源文件的輸入，以達到VHDL文本科學合理處理的目的。與此同時，還應當將邏輯即線路進行轉化，使其轉變為門級電路，最后將網表文件和時序分析文件全面的展現出來。

3.2 EDA技術在數字電子技術試驗中布線布局

數字電子技術試驗中應用EDA技術來實現布線布局這一工作，要求我們將FPGA/CPLD適配器的積極作用充分的發揮出來，以實現對綜合圖表數據的科學有效處理。處理綜合圖表數據后還應當充分依據邏輯映射這一形式，呈現數據的具體情況，這種做法可以方便我們仔細觀察具體操作過程中可能出現的問題和不足，并積累經驗教訓為今后的試驗做好準備工作。在進行數字電子技術實驗的過程中，我們也可以充分利用EDA技術模式，結合底層器件配置等過程，解決試驗過程中存在的問題，為試驗營造良好的環境。除此之外，在線布局的過程中，應當著重注意文件格式的不同，這樣做可以方便我們能夠統一期限結構，并在此基礎上找到適配對象，以滿足不同的需求。

3.3 EDA技術在數字電子技術試驗中仿真

數字電子技術試驗中應用EDA技術來實現數字電子技術試驗時，應著重注意系統仿真功能的發揮，以達到下載試驗編程的目的。與此同時，在實驗操作的過程中應對平臺的項目信息進行有效評估和科學的管理操作，這樣做的主要目的在于順利的獲得相關知識和技術。EDA技術來進行數字電子技術實驗時，一方面要實現仿真平臺的科學合理利用，另一方面也要充分發揮交互數字信息的積極作用，只有這樣才能夠實現對于試驗數據的系統化分析，進一步提高試驗的效率。

3.4 EDA技術在數字電子技術試驗中編程下載

仿真環節完成以后，并不表明試驗的結束，我們還需要充分利用Byteblaster技術來實現適配器文件的下載，此外也需要利用JTAG來進行下載操作，最終實現文件內容在FPGA中的科學有效保存。

3.5加強實踐教學

EDA技術是一門實踐性非常強的課程，其不僅僅是教會學生基本的設計理念和設計思路，更主要的是教會學生如何將這些設計理念和設計思路運用到實踐過程中去，為此需要安排大量的實驗來進行練習。同時，為了體現實驗內容的由易到難、由簡到繁，在安排實驗時可將實驗分為驗證性實驗、設計性實驗和綜合性實驗。這樣的教學方式以及教學安排即給學生提供了層次化的實驗方案，又培養了他們分析問題和解決問題的能力，進而提高了他們的工程技術素質。

結語：

綜上所述，本文以上主要敘述的是數字電子技術實驗中 EDA 技術的實踐應用，通過分析可以看出，數字電子技術課程是一門實驗性很強的課程，課程中應用 EDA 這一關鍵技術可以有效改善教學質量，不僅可以加強技術實驗的可靠性，還可以有效解決傳統實驗教學的問題，提高電子技術課程實驗效率，促使學生實踐過程中不斷提高自身學習能力和理論知識水平。

參考文獻：

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