EDA技術(shù)課程教學(xué)改革研究

賈 佳

（西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 西安 710089）

EDA技術(shù)課程教學(xué)改革研究

賈 佳

（西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 西安 710089）

EDA技術(shù)已經(jīng)成為電子類專業(yè)的基本技能，EDA教學(xué)的內(nèi)容、方法、手段一直在被不斷的探究。結(jié)合課程特點，提出了采用實訓(xùn)方式進行的項目教學(xué)法，并對課程改革的思路和措施進行了說明。

EDA技術(shù)；項目化教學(xué)方法；課程改革

EDA技術(shù)是以數(shù)字電子技術(shù)課程知識為基礎(chǔ)，具有較強實踐性、工程性的專業(yè)課程。將數(shù)字電路設(shè)計從簡單元器件單元電路設(shè)計，EWB軟件仿真提到了更高一級的可編程操作平臺上，進一步鞏固和提高學(xué)生電子電路綜合設(shè)計能力。但是，傳統(tǒng)的教學(xué)模式是將兩門課程分開，先上數(shù)字電路，后上EDA技術(shù)，分兩學(xué)期授課，這樣的教學(xué)模式存在弊端，減弱了課程之間的聯(lián)系，降低了學(xué)生對數(shù)字電路理論的認識程度。通過對 EDA技術(shù)課程的教學(xué)改革，以實訓(xùn)的方式采用項目教學(xué)法，使學(xué)生在較短的時間內(nèi)掌握EDA技術(shù)基礎(chǔ)及其實驗系統(tǒng)，從數(shù)字系統(tǒng)的單元電路，如譯碼器、計數(shù)器等入手，加深對數(shù)字電路基礎(chǔ)理論的認識，逐漸完成數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計。

（一）EDA技術(shù)及其在教學(xué)中的應(yīng)用

1.EDA技術(shù)。EDA技術(shù)即電子設(shè)計自動化(Electronic Design Automation)是以計算機為工作平臺，融合了應(yīng)用電子技術(shù)、計算機技術(shù)、信息處理及智能化技術(shù)的最新成果而形成的一門新技術(shù)，是一種能夠設(shè)計和仿真電子電路或系統(tǒng)的軟件工具。采用自頂向下的層次化設(shè)計，對整個系統(tǒng)進行方案設(shè)計和功能劃分，系統(tǒng)的關(guān)鍵電路用一片或幾片專用集成電路（ASIC）實現(xiàn)，然后采用硬件描述語言（HDL）完成系統(tǒng)行為級設(shè)計，最后通過綜合器和適配器生成最終的目標器件。圖 1為一個典型的EDA設(shè)計流程。

圖1 EDA設(shè)計流程圖

2.EDA技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用。在教學(xué)過程中，EDA技術(shù)利用計算機系統(tǒng)強大的數(shù)據(jù)處理能力，以及配有輸入輸出器件(開關(guān)、按鍵、數(shù)碼管、發(fā)光二極管等)、標準并口、RS232串口、DAC和ADC電路、多功能擴展接口的基于SRAM的FPGA器件 EDA硬件開發(fā)平臺，使得在電子設(shè)計的各個階段、各個層次可以進行模擬驗證，保證設(shè)計過程的正確性。從而使數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計起來更加容易，讓學(xué)生從傳統(tǒng)的電路離散元件的安裝、焊接、調(diào)試工作中解放出來，將精力集中在電路的設(shè)計上。同時，采用 EDA技術(shù)實現(xiàn)數(shù)字電路設(shè)計，不但提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，也增強了系統(tǒng)的靈活性，方便學(xué)生對電路進行修改、升級，讓實驗不在單調(diào)的局限于幾個固定的內(nèi)容，使教學(xué)更上一個臺階，學(xué)生的開發(fā)創(chuàng)新能力進一步得到提高。

（二）課程教學(xué)改革實施

1.課程改革思路。課程改革本著體現(xiàn)鞏固數(shù)字電路基礎(chǔ)，掌握現(xiàn)代電子設(shè)計自動化技術(shù)的原則來處理和安排 EDA技術(shù)教學(xué)內(nèi)容。打破傳統(tǒng)的從EDA技術(shù)概述、VHDL語言特點、VHDL語句等入手的按部就班的教學(xué)方法，以設(shè)計應(yīng)用為基本要求，開發(fā)基于工作過程的項目化課程，以工作任務(wù)為中心組織課程內(nèi)容，讓學(xué)生在完成具體項目的過程中來構(gòu)建相關(guān)理論知識。將 EDA技術(shù)分為四個方面的內(nèi)容，即可編程邏輯器件、硬件描述語言、軟件開發(fā)工具、實驗開發(fā)系統(tǒng)，其中，可編程邏輯器件是利用 EDA技術(shù)進行電子系統(tǒng)設(shè)計的載體，硬件描述語言是利用EDA技術(shù)進行電子系統(tǒng)設(shè)計的主要表達手段，軟件開發(fā)工具是利用 EDA技術(shù)進行電子系統(tǒng)設(shè)計的智能化的自動設(shè)計工具，實驗開發(fā)系統(tǒng)則是利用 EDA技術(shù)進行電子系統(tǒng)設(shè)計的下載工具及硬件驗證工具。采用項目化教學(xué)方法，以實訓(xùn)的方式展開，讓學(xué)生在學(xué)中做，做中學(xué)。

2.課程改革措施。以電子線路設(shè)計為基點，從實例的介紹中引出VHDL語句語法內(nèi)容。在典型示例的說明中，自然地給出完整的VHDL描述，同時給出其綜合后的表現(xiàn)該電路系統(tǒng)功能的時序波形圖及硬件仿真效果。通過一些簡單、直觀、典型的實例，將VHDL中最核心、最基本的內(nèi)容解釋清楚，使學(xué)生在很短的時間內(nèi)就能有效地掌握VHDL的主干內(nèi)容，并付諸設(shè)計實踐。這種教學(xué)方法突破傳統(tǒng)的VHDL語言教學(xué)模式和流程，將語言與 EDA工程技術(shù)有機結(jié)合，以實現(xiàn)良好的教學(xué)效果，同時大大縮短了授課時數(shù)。表 1為課程具體內(nèi)容及實訓(xùn)學(xué)時分配。

表1 課程具體內(nèi)容及實訓(xùn)學(xué)時分配

從 EDA技術(shù)開發(fā)工具和實驗系統(tǒng)介紹入手，幫助學(xué)生在感性上對 EDA技術(shù)產(chǎn)生一定的認識，再分別以不同的項目為載體學(xué)習(xí)VHDL語言，讓學(xué)生快速掌握EDA技術(shù)的基本內(nèi)容，最后，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性和創(chuàng)造性，綜合運用所學(xué)知識完成簡單集成電路的設(shè)計，培養(yǎng)學(xué)生獲取知識的能力。

EDA技術(shù)課程在高校電子類專業(yè)教育中發(fā)揮著不容忽視的作用，EDA技術(shù)已經(jīng)成為電子行業(yè)領(lǐng)域開發(fā)和進行科學(xué)研究所需要的基本技能。通過對 EDA技術(shù)課程教學(xué)改革，提高了學(xué)生電子設(shè)計的綜合能力，培養(yǎng)了學(xué)生主動獲取知識，靈活運用知識的能力，促進了信息技術(shù)與學(xué)科課程的整合，逐步實現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的呈現(xiàn)方式、學(xué)生的學(xué)習(xí)方式、教師的教學(xué)方式和師生互動方式的變革。

[1]顧斌,趙明忠,姜志鵬,等.數(shù)字電路 EDA 設(shè)計[M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2004.

[2]潘松,黃繼業(yè),EDA技術(shù)與VHDL(第2版)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2007.

G632.0

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1008-1151(2011)04-0168-01

2011-01-10

賈佳（1980—），女，陜西西安人，西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師，碩士研究生，從事電子電路、虛擬儀器以及FPGA的教學(xué)和研究。