EDA技术在数字电子技术实验改革中的应用

摘 要：介绍了数字电路实验教学的情况，分析了EDA技术的分类及在实验教学中的特点。

关键词：数字电路;实验教学;EDA

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

1 引言

數字电子技术是电工电子及计算机相关专业的专业基础课程。其目的是为培养应用型电子及计算机相关专业人员提供必要的理论基础和实践技能。学习本课程将使学生掌握电子技术的相关基础理论知识，掌握基本工作原理和分析方法，为相关课程的后续学习奠定基础。

在传统的课程安排中，理论课和实验课通常分为两个单独的课程。通过多年的教学实践，我们发现这种教学方式存在许多不足之处。从数字电路实验课的基本要求来看，实验课后，学生应学会用实验方法验证所学的理论。掌握各种测量仪器和集成电路的功能和用途，开发综合分析和设计能力。传统的教学方式不能将理论知识与实践紧密结合，不能把学生的学习兴趣完全激发出来，难以达到最佳的教学目的和要求。另一方面，在实验教学之前，实验实践教学资源没有得到充分及有效利用。经过多年的扩招，许多学校实验设备陈旧，数量不足，资金不足，严重影响了实验教学质量和实验室的发展。如何优化课程的实践教学，提高课程质量变得更加至关重要。

EDA（Eletronics Design Automation）技术是一种以计算机为工作平台的电子系统设计自动化技术。EDA通过计算机图形学、拓扑逻辑学、计算数学和人工智能学等多种先进的计算机应用技术，开发出了一套电子系统设计的综合工具，为电子系统设计提供了重大的帮助。

2 EDA技术概述

“数字电路”实验教学改革的基本思路是将EDA（电子设计自动化）技术的最新成果应用于实验教学，建立先进的实验教学平台和现代化的实验教学环境。在现代实验教学平台上，提高了学生的设计水平和实验效率，使学生的综合素质得到了提高。

EDA技术利用计算机作为工作平台。大规模可编程逻辑器件（FPGM/CPLD）用作实验载体，把ASIC和SOC芯片作为目标器件。

3 EDA分类

（1）Electronics Workbench（简称EWB）。EWB是IIT推出的用于电路仿真和设计的EDA软件。该软件系统集成度较高，软件使用界面友好，操作方便;具有数字、模拟和数字—模拟结合电路等多种仿真功能;多种电路分析方法;多种输入、输出接口。

（2）Multisim。Multisim是一种基于EWB的大规模变化开发的仿真设计软件，对于模拟和数字电路设计均适用。Multisim在保留EWB图像可视化优势的基础上，对其功能和操作进行了许多改变：增加了射频电路仿真功能;扩充了元件数据库;允许用户自定义元器件的属性;扩充电路的测试功能;改善组件之间的连接，允许连接到任何地方;专业版的Multisim还支持VHDL、Verilog HDL的电路仿真与设计;提高了数字电路仿真的速度。大大增强了软件的仿真测试和分析功能，扩展了组件库中的组件数量，特别是增加了与实际组件对应的大量组件模型。使仿真设计的实验结果更加直观准确，更具有实际应用性。

（3）MAX+plusⅡ。MAX+plusⅡ是Altera公司提供的FPGA/CPLD开发集成环境。

1）MAX+plusII友好且易于使用，是被业界认为最简单易用的EDA软件。

2）MAX+plusⅡ编译器支持的硬件描述语言有VHDL、Verilog HDL及AHDL。

3）MAX+plusII与来自第三方的EDIF文件兼容，可以与其他相关的EDA操作软件相连接。

4）MAX+plusII可以进行分层设计，可用于在新的编辑界面中调用由不同设计方法完成的工程模块（组件）。使原理图和HDL混合输入设计的问题得到了很好解决。

4 EDA实验教学的特点

EDA作为数字电路的教学和实验已经变得尤为重要，是电子设计的发展趋势。使学生开阔了视野，摆脱了传统的人工设计思维方式，从而培养学生的创新意识，极大地提高了学生的学习兴趣。

（1）大大增加了实验开出项目。由于实验时间和其他原因，传统的数字电路实验项目学生完成较少。使用EDA技术作为实验工具后，对实验项目进行了提升，并相应增加了综合性的设计实验。

（2）培养和提高了学生的创新能力。在使用EDA技术进行数字电路实验时，有许多不同的设计方案可用于实现相同的功能，使设计更具灵活性。

（3）极大地提高了复杂实验的成功率。以前对于更复杂的综合性设计实验，由于使用了膝部线进行连接，有很多失败，学生很难在规定时间内成功实验。EDA实验不需要搭接线，从而极大地提高了实验的成功率。

（4）提高了实验教学质量。由于场地和设备等各种原因，原有的数字电路实验无法全面培养学生的实际操作能力。EDA实验使用计算机模拟，实验室只需要配备一台传统的计算机，就可以完成每个学生的实验。

5 结束语

随着计算机技术的不断发展，EDA在电子设计教学中的应用将变得越来越深入，必将引起电子设计实验教学模式的变革。

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作者简介：李健敏（1980-），男，江苏宜兴人，硕士研究生，讲师，汽修专业班主任，研究方向：电工电子。