EDA技术在“数字电子技术”课程中的应用

2011-10-26李晓敏徐涛河南科技学院机电学院河南新乡453003

中国科技信息 2011年9期

李晓敏徐涛河南科技学院机电学院，河南新乡 453003

李晓敏徐涛河南科技学院机电学院，河南新乡 453003

本文分析了EDA技术和“数字电子技术”课程的特点，提出了将EDA技术引入“数字电子技术”课程的目的，阐述了EDA的具体设计流程，并以VHDL语言描述一位全加器为例进行具体说明，表明EDA技术与“数字电子技术”课程的有机结合取得了良好的教学效果。

EDA技术；数字电子技术；教学

EDA是英文Electronic Design Automation的缩写，直译为“电子设计自动化”，即以大规模可编程逻辑器件(CPLD/FPGA)为设计载体，通过硬件描述语言输入给相应开发软件，经过编译和仿真，最终下载到设计载体中，从而完成系统电路设计任务的一门新技术。[1]可以形象地概括为“硬件设计的软件化”。

而“数字电子技术”课程是电类各专业的一门技术基础课，是研究各种半导体器件的性能、电路及应用的学科。[2]偏重于硬件的研究。鉴于EDA技术和“数字电子技术”二者的特点，将代表电子设计最新潮流的EDA技术引入数字电子技术的教学过程中来，可以达到更好的教学效果。

一、将EDA技术引入“数字电子技术”教学中的目的

1.增强学生对“数字电子技术”理论的理解和对硬件电路的认识

EDA技术使抽象的理论形象化、复杂的电路实际化，通过软件进行仿真的过程是对硬件电路功能的复习和巩固的过程，使学生对课堂教学的内容有了更为深刻和灵活的理解，也进一步拓宽了眼界和思路，跟上了现代电子设计的潮流；

2.改善教学效果，提高教学水平

课堂教学是课程学习中很重要的一步，数字电子技术课程本身牵涉的电路、芯片较多，课堂教学时对其进行分析的过程很抽象。EDA技术的加入可以随时以图形、波形等直观形式来显示各种现象和过程，而且可以轻而易举地修改电路参数，得到各种仿真波形，从而让学生对电路及芯片的结构及功能有了更深刻的理解，形象地消化和吸收所学内容。

同时，通过EDA技术的引入，教师对教学的重点及难点也理解得更到位，从而精简了教学的内容，减轻了部分工作量；

3.弥补资源不足，节省开支

与数字电子技术配套的实验教学以及与数字电子技术密切相关的课程设计等环节用到的仪器很多，目前，很多项目由于经费的问题迟迟不能开设。限制了教学活动的展开。利用EDA技术开设仿真实验，可以节省多种仪器，节省了开支，同时在进行常规实验的基础上充分发挥EDA技术的直观、精确性，可取到事半功倍的效果。

二、EDA设计流程

一个完整的EDA设计流程既是其“自顶向下”设计思路的具体实施过程，也是EDA工具软件本身的一部分。EDA设计流程包括设计输入、综合、适配、仿真、编程下载、硬件测试五个过程。

设计输入可用图形输入的方式，也可采用VHDL文本输入的方式，是进行EDA设计的第一步；综合仅针对HDL语言而言，综合过程是把软件设计的HDL描述与硬件结构挂钩，是将软件转化为硬件电路的关键步骤[3]；适配的目的是将综合后的网表文件配置于指定的目标文件中，使之产生最终的下载文件；对适配结果进行的模拟测试即为仿真。这四个步骤都是在EDA软件工作平台上通过软件进行的。

编程下载和硬件测试是在试验箱上进行的操作，最终验证设计项目的实际工作情况。通过完整的设计流程，就完成了一个EDA项目的设计过程。