EDA技術在數(shù)字電子技術實驗改革中的應用

摘 要：介紹了數(shù)字電路實驗教學的情況，分析了EDA技術的分類及在實驗教學中的特點。

關鍵詞：數(shù)字電路;實驗教學;EDA

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.16.195

1 引言

數(shù)字電子技術是電工電子及計算機相關專業(yè)的專業(yè)基礎課程。其目的是為培養(yǎng)應用型電子及計算機相關專業(yè)人員提供必要的理論基礎和實踐技能。學習本課程將使學生掌握電子技術的相關基礎理論知識，掌握基本工作原理和分析方法，為相關課程的后續(xù)學習奠定基礎。

在傳統(tǒng)的課程安排中，理論課和實驗課通常分為兩個單獨的課程。通過多年的教學實踐，我們發(fā)現(xiàn)這種教學方式存在許多不足之處。從數(shù)字電路實驗課的基本要求來看，實驗課后，學生應學會用實驗方法驗證所學的理論。掌握各種測量儀器和集成電路的功能和用途，開發(fā)綜合分析和設計能力。傳統(tǒng)的教學方式不能將理論知識與實踐緊密結合，不能把學生的學習興趣完全激發(fā)出來，難以達到最佳的教學目的和要求。另一方面，在實驗教學之前，實驗實踐教學資源沒有得到充分及有效利用。經(jīng)過多年的擴招，許多學校實驗設備陳舊，數(shù)量不足，資金不足，嚴重影響了實驗教學質量和實驗室的發(fā)展。如何優(yōu)化課程的實踐教學，提高課程質量變得更加至關重要。

EDA（Eletronics Design Automation）技術是一種以計算機為工作平臺的電子系統(tǒng)設計自動化技術。EDA通過計算機圖形學、拓撲邏輯學、計算數(shù)學和人工智能學等多種先進的計算機應用技術，開發(fā)出了一套電子系統(tǒng)設計的綜合工具，為電子系統(tǒng)設計提供了重大的幫助。

2 EDA技術概述

“數(shù)字電路”實驗教學改革的基本思路是將EDA（電子設計自動化）技術的最新成果應用于實驗教學，建立先進的實驗教學平臺和現(xiàn)代化的實驗教學環(huán)境。在現(xiàn)代實驗教學平臺上，提高了學生的設計水平和實驗效率，使學生的綜合素質得到了提高。

EDA技術利用計算機作為工作平臺。大規(guī)模可編程邏輯器件（FPGM/CPLD）用作實驗載體，把ASIC和SOC芯片作為目標器件。

3 EDA分類

（1）Electronics Workbench（簡稱EWB）。EWB是IIT推出的用于電路仿真和設計的EDA軟件。該軟件系統(tǒng)集成度較高，軟件使用界面友好，操作方便;具有數(shù)字、模擬和數(shù)字—模擬結合電路等多種仿真功能;多種電路分析方法;多種輸入、輸出接口。

（2）Multisim。Multisim是一種基于EWB的大規(guī)模變化開發(fā)的仿真設計軟件，對于模擬和數(shù)字電路設計均適用。Multisim在保留EWB圖像可視化優(yōu)勢的基礎上，對其功能和操作進行了許多改變：增加了射頻電路仿真功能;擴充了元件數(shù)據(jù)庫;允許用戶自定義元器件的屬性;擴充電路的測試功能;改善組件之間的連接，允許連接到任何地方;專業(yè)版的Multisim還支持VHDL、Verilog HDL的電路仿真與設計;提高了數(shù)字電路仿真的速度。大大增強了軟件的仿真測試和分析功能，擴展了組件庫中的組件數(shù)量，特別是增加了與實際組件對應的大量組件模型。使仿真設計的實驗結果更加直觀準確，更具有實際應用性。

（3）MAX+plusⅡ。MAX+plusⅡ是Altera公司提供的FPGA/CPLD開發(fā)集成環(huán)境。

1）MAX+plusII友好且易于使用，是被業(yè)界認為最簡單易用的EDA軟件。

2）MAX+plusⅡ編譯器支持的硬件描述語言有VHDL、Verilog HDL及AHDL。

3）MAX+plusII與來自第三方的EDIF文件兼容，可以與其他相關的EDA操作軟件相連接。

4）MAX+plusII可以進行分層設計，可用于在新的編輯界面中調用由不同設計方法完成的工程模塊（組件）。使原理圖和HDL混合輸入設計的問題得到了很好解決。

4 EDA實驗教學的特點

EDA作為數(shù)字電路的教學和實驗已經(jīng)變得尤為重要，是電子設計的發(fā)展趨勢。使學生開闊了視野，擺脫了傳統(tǒng)的人工設計思維方式，從而培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識，極大地提高了學生的學習興趣。

（1）大大增加了實驗開出項目。由于實驗時間和其他原因，傳統(tǒng)的數(shù)字電路實驗項目學生完成較少。使用EDA技術作為實驗工具后，對實驗項目進行了提升，并相應增加了綜合性的設計實驗。

（2）培養(yǎng)和提高了學生的創(chuàng)新能力。在使用EDA技術進行數(shù)字電路實驗時，有許多不同的設計方案可用于實現(xiàn)相同的功能，使設計更具靈活性。

（3）極大地提高了復雜實驗的成功率。以前對于更復雜的綜合性設計實驗，由于使用了膝部線進行連接，有很多失敗，學生很難在規(guī)定時間內成功實驗。EDA實驗不需要搭接線，從而極大地提高了實驗的成功率。

（4）提高了實驗教學質量。由于場地和設備等各種原因，原有的數(shù)字電路實驗無法全面培養(yǎng)學生的實際操作能力。EDA實驗使用計算機模擬，實驗室只需要配備一臺傳統(tǒng)的計算機，就可以完成每個學生的實驗。

5 結束語

隨著計算機技術的不斷發(fā)展，EDA在電子設計教學中的應用將變得越來越深入，必將引起電子設計實驗教學模式的變革。

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作者簡介：李健敏（1980-），男，江蘇宜興人，碩士研究生，講師，汽修專業(yè)班主任，研究方向：電工電子。