EDA技術在數(shù)字電路設計一體化教學中的應用

田殿棟　黃彥

摘 ?要：現(xiàn)階段我國的電子產(chǎn)品發(fā)展中所應用的先進技術就是EDA技術，這一技術的參與可以使電子系統(tǒng)設計工作中的大部分環(huán)節(jié)都能通過EDA技術完成，并且能夠在沒寫硬件電路的情形下可以對系統(tǒng)的功能以及錯誤診斷，在程序中直接完成。這樣既減少了時間，也實現(xiàn)了對投入成本的有效降低。結合職業(yè)院校的數(shù)字電路設計課程教學，尤其是該課程的一體化教學改革，EDA技術顯得尤為重要。本文主要從數(shù)字電路設計著手研究，并分析EDA技術在其中的應用。

關鍵詞：電路設計，EDA技術，一體化

引言：隨著微電子技術的快速發(fā)展使得對于大數(shù)字電路設計的復雜程度日益加深，從而進一步加速了電子產(chǎn)品的更新與發(fā)展。EDA技術在電子產(chǎn)品的設計中具有一定的優(yōu)勢，使得經(jīng)過EDA技術設計的電子產(chǎn)品具有高質(zhì)量、高效率以及低成本的特征。在職業(yè)院校《數(shù)字電路設計》課程中，EDA技術輔助課程理實一體化教學，不僅能夠讓學生了解掌握理論知識，而且還能夠直觀地獲取數(shù)字電路設計的過程和結果采用理實一體化教學，不僅能夠讓學生了解掌握理論知識，而且還能夠直觀地獲取數(shù)字電路設計的過程和結果。

一、EDA技術在我國的發(fā)展概況

在運用EDA技術進行電路設計時，通常設計文件都是在此平臺上進行并完成的，并且通過其他種類的語言或者原理圖就能完成對文件的具體設計過程。設計人員進行設計的過程中需要完成的本職工作是利用軟件的形式在進行具體設計時描述需要信息設計的系統(tǒng)本身的硬件功能，而最終的設計結構設計人員則可以通過CPLD/PPGA器件等相應工具的輔助使用條件下可以得出來。而使用EDA技術所得到的優(yōu)勢有以下幾點：

（一）由于EDA技術在實際應用中會運用具有模塊化設計方式特點的從頂部到下方的方式，因此EDA技術自身就兼具模塊化設計的優(yōu)點。

（二）設計人員在數(shù)字電路設計中運用EDA技術時，在初步設計階段因為與器件結構可以獨立存在的高層設計人員就不需要在需求進行最優(yōu)化設計的過程中將器件限制作為設計依據(jù)，這類涉及方式和設計思路不僅能夠實現(xiàn)對成本投入的減少，還能將設計人員的設計風險進行有效降低。

（三）各種集成電路以及變成控制器件中間可以在數(shù)字電路通過EDA技術平臺進行設計時進行移植工作，這也是因為系統(tǒng)本身運用的硬件描述語言設計可與實現(xiàn)與目標器件結構的完全獨立。

（四）在設計數(shù)字電路時需要依據(jù)并行設計原則使用EDA技術進行全面設計，也就是說在進行相關的設計工作時可以同時由很多設計人員進行設計。

二、數(shù)字電路中運用EDA技術進行一體化教學設計的具體應用，下面主要通過對交通燈控制系統(tǒng)的相關設計過程具體體現(xiàn)EDA技術的實際應用。

（一）設計交通燈控制器

該交通燈控制器處于十字路口并對兩邊倒街道a和b通過交通燈中的不同顏色實現(xiàn)行人和車輛的安全管理。

（二）對交通燈控制系統(tǒng)的方案設計

1.由六個交通管理燈、控制器以及三個定時器組建而成的器件就是交通燈控制系統(tǒng)管理器，由圖1 可知甲道與乙道中三個定時器的具體通行時間為t3，公共停車時間為黃燈時間，就是t2，而這三個定時器在通過時鐘作為計數(shù)器時通常都是將秒信號作為計數(shù)方式，這三個定時器的使用信號在工作中則是C1、C2與C3，因此當用定時器在C1、C2或C3中進行相應計數(shù)時指示信號在定時器中則表示為W1、W2與W3，在使用計數(shù)器進行計數(shù)時零就是開始相應的指示信號，一則代表了計數(shù)的結束時刻。

2.當甲道的紅燈與乙道的綠燈亮起時定時計數(shù)器則開始為時三十秒的計時，因此車輛的通行時間就不能超過這三十秒，這就是So狀態(tài);當乙道結束通車時乙道黃燈與甲道紅燈亮起，開始五秒的定時器計時過程就是S1狀態(tài);當乙道黃燈超時五秒時一道紅燈與甲道綠燈亮起就能夠開始三十秒的定時器計時過程為S2狀態(tài);乙道紅燈與甲道綠燈在甲道超過三十秒的通車時間中亮起就能夠開始五秒的定時器計時，這就是S3狀態(tài)，而S0狀態(tài)是指定時器對加到黃燈計時超出五秒的過程;R2，Y2，G2和R1，Y1，G1則是紅綠黃三色燈在甲乙兩道的具體表示，因此信號燈在兩個方向中通過燈亮（為1）與燈不亮（為0）等方式可以劃分成四種狀態(tài)。

3.在這一系統(tǒng)設計過程中分別有count26s、count30s與Count5s三個定時單元模塊，把那個三個模塊具有不同的定時時間。設計人員在設計count26s、count30s與Count5s三個定時單元時可以利用加法計數(shù)的方式在設計過程中通過減計數(shù)的具體方式來滿足設計過程中的各種需求。

（三）仿真系統(tǒng)的設計

當乙道處于通行狀態(tài)甲道禁止狀態(tài)時g2與rl是高電平;在三十秒后甲道通行狀態(tài)乙道停車狀態(tài)則rl與y2是高電平;在五秒之后乙道禁止狀態(tài)甲道通行狀態(tài)則r2與91是高電平;二十六秒后乙道禁止狀態(tài)甲道停車狀態(tài)則r2與yl是高電平;五秒后甲道禁止狀態(tài)乙道通行狀態(tài)則g2與rl是高電平;乙道處于通行時g2則是高電平。這就是工作過程的一個循環(huán)，只有滿足后才能達到設計要求。

結束語：由于EDA技術在數(shù)字電路設計中有效運用的優(yōu)勢，通過在設計交通燈控制系統(tǒng)時，有效地運用EDA技術的實際應用，對系統(tǒng)仿真、定時單元模塊、交通控制模塊等環(huán)節(jié)的具體分析，使EDA技術本身的優(yōu)勢得以明確證明。在數(shù)字電路設計課程教學過程中，教師采用一體化教學手段，讓學生從灌輸式的被動學習，轉變到主動式思維引導學習，這一轉變不僅體現(xiàn)一體化教學的傳統(tǒng)優(yōu)勢，更能體現(xiàn)EDA技術在數(shù)字電路設計的關鍵作用。只有在設計數(shù)字電路中，充分發(fā)揮和利用EDA技術的作用和優(yōu)勢，從而使電子產(chǎn)品能夠不斷加強自身的競爭力，進而促進市場經(jīng)濟的發(fā)展。

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