数字电子技术实验中EDA技术的应用策略

张琪

摘 要：EDA 是电子设计自动化技术，具有优化设计、布线规划、仿真分析等多种技术功能，不仅可以提高产品的设计效率，还能充分优化复杂的电路系统，EDA 技术在数字电子技术实验教学中应用，不仅可以对 VHDL 系统软件以及硬件进行关联，还能为试验过程中构建合理的操作环境，从而有效提高数字电子技术实验的自主设计的效率、质量以及实验效果。

关键词：数字电子；技术实验；EDA技术；应用策略

1 EDA技术基本特征

EDA作为现代电子设计的核心，以大规模可编程逻辑器件（FPGA/CPLD）为载体，以计算机为工作平台，在EDA软件开发环境下，采用硬件描述语言HDL（Hardware DescriptionLanguage）编写设计文件，而一系列的编译、综合及优化、布局布线、仿真，直到编程下载等工作都可自动的完成。电路的逻辑功能与器件无关，采用的是用硬件描述语言实现，在整个硬件设计的过程中就像软件设计一样方便高效，对设计者的硬件电路方面的知识需求较低，各可编程器件之间可移植性好，因此适合多个设计者协同分工设计，可缩短开发周期。EDA技术具备采用高级硬件语言描述的特点，能够实现系统级仿真具有较强的综合性能。它主要采用的是“自顶向下”和并行工程的设计方法，使设计者一开始就将产品生成周期、成本、质量、开发时间等一系列因素考虑到其中。然后系在对系统进行设计的时候，需要先从整体要求入手，“自顶向下”将整个系统设计划分为不同的功能。在设计中每个阶段都可进行仿真，并及时改正设计中发现的错误。高层次系统采用硬件描述语言，最后具体的门级逻辑电路网表文件需要用逻辑综合优化工具来产生，而专用集成电路或印刷电路板的实现是对应的物理级得到的。

我校EDA实验室主要采用的是Quar tusI I软件。QuartusII是Altera公司推出的一款综合性可编程逻辑器件开发软件，设计者可直接用硬件描述语言或原理图进行设计，对于内部器件不需要精通，且设计速度快。该软件最主要的特点为：运行速度快、易学易用。

2 EDA课程教学的现状及存在的问题

目前，大多数高校的EDA教学采取的是理论与实践相结合的教学模式，总体上以理论教学为主、实践教学辅之，而且实验教学还是以验证性实验为主，缺少创新性、设计性实验。缺少学生根据实验设计要求自主设计、自主学习的氛围，缺少以案例教学法提高学生实践能力的措施。因而导致在 EDA 教学中，存在着一些比较突出的问题亟待解决。

2.1教学方式单一

目前，在多数高校的EDA教学中，还是采取以理论讲授为主的方式，教师将理论知识和设计方法以满堂灌的方式、不分重点地讲授给学生。由于“EDA技术”涉及的内容多而广，以致学生无法找到学习的切入点，导致学生学习的混乱。另外，面对EDA技术的新知识和新方法，由于缺少老师的引导，导致了“EDA技术”的教学与先进技术发展的脱节。

2.2实践课程不受重视

受传统教育理念的影响，目前“EDA技术”课程教学仍以教师教学为主、学生实践教学为辅，认为实践的作用只是对教师教学内容的复习，而且“EDA技术”课程的实践教学内容主要是以验证性实验为主，缺少难度和创新性，学生做实验时只是根据老师的要求来验证实验指导书上的内容，不利于学生主观积极性的发挥。EDA技术的实验方法和实验手段相对陈旧，新的方法和手段在实验中得不到应用，实验内容与实际需求严重脱节，这些都极大地降低了学生学习的积极性，导致学生利用EDA技术进行数字系统设计的能力得不到提高。

2.3考核方式不合理

“EDA技术”是一门实践性非常强的课程，目前该课程的考核主要还是以理论考试为主，采取闭卷考试的考核方式，实验成绩只是作为参考。这样的考核方式导致学生重视理论的学习而轻视实践的操作，使得学生仅仅为了考试而学习，学生往往在实验课上不学习，而在学期快结束时通过死记硬背来恶补，存在理论与实践脱节的现象。

3 EDA技术在数字电子技术试验中的应用

3.1 EDA技术在数字电子技术试验中综合输入

EDA技术是以计算机为平台的电子设计技术，应用EDA软件可以实现硬件自动设计过程，以及分割、优化、仿真等多项功能操作，在数字电子实验中应用EDA技术，可以极大提升系统设效率，保证实验效果。在具体的试验过程中，数字电子技术往往会受到诸多因素的影响，其中就包括传统技术，可能引发的工作环境的变化，例如硬件、搭试、调试、焊接等虚拟环境导致的环境复杂化，如果难以解决，势必影响整个试验的质量。为了解决这一问题，认为在具体的操作过程中，操作人员应当着重注意EDA技术的应用，与此同时实现平台的有效建立，在虚拟平台环境这一大范围下，依据原理图文本、VHDL文本方式实现实验项目源文件的输入，以达到VHDL文本科学合理处理的目的。与此同时，还应当将逻辑即线路进行转化，使其转变为门级电路，最后将网表文件和时序分析文件全面的展现出来。

3.2 EDA技术在数字电子技术试验中布线布局

数字电子技术试验中应用EDA技术来实现布线布局这一工作，要求我们将FPGA/CPLD适配器的积极作用充分的发挥出来，以实现对综合图表数据的科学有效处理。处理综合图表数据后还应当充分依据逻辑映射这一形式，呈现数据的具体情况，这种做法可以方便我们仔细观察具体操作过程中可能出现的问题和不足，并积累经验教训为今后的试验做好准备工作。在进行数字电子技术实验的过程中，我们也可以充分利用EDA技术模式，结合底层器件配置等过程，解决试验过程中存在的问题，为试验营造良好的环境。除此之外，在线布局的过程中，应当着重注意文件格式的不同，这样做可以方便我们能够统一期限结构，并在此基础上找到适配对象，以满足不同的需求。

3.3 EDA技术在数字电子技术试验中仿真

数字电子技术试验中应用EDA技术来实现数字电子技术试验时，应着重注意系统仿真功能的发挥，以达到下载试验编程的目的。与此同时，在实验操作的过程中应对平台的项目信息进行有效评估和科学的管理操作，这样做的主要目的在于顺利的获得相关知识和技术。EDA技术来进行数字电子技术实验时，一方面要实现仿真平台的科学合理利用，另一方面也要充分发挥交互数字信息的积极作用，只有这样才能够实现对于试验数据的系统化分析，进一步提高试验的效率。

3.4 EDA技术在数字电子技术试验中编程下载

仿真环节完成以后，并不表明试验的结束，我们还需要充分利用Byteblaster技术来实现适配器文件的下载，此外也需要利用JTAG来进行下载操作，最终实现文件内容在FPGA中的科学有效保存。

3.5加强实践教学

EDA技术是一门实践性非常强的课程，其不仅仅是教会学生基本的设计理念和设计思路，更主要的是教会学生如何将这些设计理念和设计思路运用到实践过程中去，为此需要安排大量的实验来进行练习。同时，为了体现实验内容的由易到难、由简到繁，在安排实验时可将实验分为验证性实验、设计性实验和综合性实验。这样的教学方式以及教学安排即给学生提供了层次化的实验方案，又培养了他们分析问题和解决问题的能力，进而提高了他们的工程技术素质。

结语：

综上所述，本文以上主要叙述的是数字电子技术实验中 EDA 技术的实践应用，通過分析可以看出，数字电子技术课程是一门实验性很强的课程，课程中应用 EDA 这一关键技术可以有效改善教学质量，不仅可以加强技术实验的可靠性，还可以有效解决传统实验教学的问题，提高电子技术课程实验效率，促使学生实践过程中不断提高自身学习能力和理论知识水平。

参考文献：

[1]蔡春晓，张国庆.EDA教学在数字电路实验中的实践与探索[J].南宁： 高教论坛，2010（11）：39-41.

[2]马学条，陈龙.基于虚拟仿真技术的数字电路实验教学探索[J].北京：实验技术与管理，2016，33（10）：127-129.