EDA技術的實驗教學研究

李 野

（1.華北電力大學 河北 保定 071000；2.神華河北國華滄東發電有限責任公司 河北 滄州 061113）

0 引言

電子設計自動化（EDA）代表了當今電子設計技術的最新發展方向。EDA技術是一門借助計算機來完成各種電子電路設計的自動化過程，它可以讓學生有一個學習知識，運用知識的系統結構，同時EDA技術又是一門實踐性強的技術。因此掌握EDA技術，是走向市場、走向社會、走向國際的基本技能，依靠傳統的實驗教學已遠不能滿足社會對高新技術人才培養的需要。EDA技術在實驗教學中的應用是現代教育發展的一種趨勢，不僅可以讓學生了解EDA開發的基本過程，而且也可以加深學生對電路的理解，從而加學生的學習興趣，提高學生分析和解決實際問題的能力。

注重EDA技術課程的實驗教學，加強對學生動手創新能力的培養，是EDA技術課程建設的重點內容。對于各種高級專門人才的發源地——高等院校來說，不斷改進教學方法和教學手段，加強和鞏固學生電子技術的專業基礎知識是十分必要的。

1 EDA簡介

EDA是電子設計自動化。由于它是一門剛剛發展起來的新技術，涉及面廣，內容豐富，理解各異，所以目前尚無一個確切的定義。但從EDA技術的幾個主要方面的內容來看，可以理解為：EDA技術是以大規模可編程邏輯器件為設計載體，以硬件描述語言為系統邏輯描述的主要表達方式，以計算機、大規模可編程邏輯器件的開發軟件及實驗開發系統為設計工具，通過有關的開發軟件，自動完成用軟件的方式設計電子系統到硬件系統的一門新技術。可以實現邏輯編譯、邏輯化簡、邏輯分割、邏輯綜合及優化，邏輯布局布線、邏輯仿真。完成對于特定目標芯片的適配編譯、邏輯映射、編程下載等工作，最終形成集成電子系統或專用集成芯片。EDA就是能夠幫助人們設計電子電路或系統的軟件工具。該工具可以在電子產品的各個設計階段發揮作用，使設計更復雜的電路和系統成為可能。在原理圖設計階段，可以使用EDA中的仿真工具論證設計的正確性；在芯片設計階段，可以使用EDA中的芯片設計工具設計制作芯片的版圖：在電路板設計階段，可以使用EDA中電路板設計工具設計多層電路板。特別是支持硬件描述語言的EDA工具的出現，使復雜數字系統設計自動化成為可能，只要用硬件描述語言將數字系統的行為描述正確，就可以進行該數字系統的芯片設計與制造。有專家認為，21世紀將是EDA技術的高速發展期，EDA技術將是對21世紀產生重大影響的十大技術之一。

2 實驗教學中應用EDA技術的必要性

2.1 傳統實驗教學弊端

1）一般院校的實驗室的規模和開放時間是有限的，所以學生的實踐動手就受到了時間和地點的限制。同時電路的測試也需要用到許多專門的儀器，學生在課后的大量時間沒有這些儀器都無法繼續自己的設計，不利于學生學習的鞏固和提高。

2）傳統實驗室中有些儀器設備價格昂貴，難以進入學生實驗室，而且實驗室儲備的電子元器件也有限的，無法滿足各種電子電路的設計和試驗要求。

3）對于一些較復雜的實驗，學生需要用大部分的精力和時間進行電路連接和線路的檢查，而用于實驗出現的問題進行分析、解決的時間不足，實驗效果不理想。

2.2 EDA技術實驗教學的優點

1）利用EDA技術能夠很直觀、形象地進行實驗，讓實驗教學更加方便有趣。與在真實實驗室工作一樣，任意設計電路、運行、數據分析，許多的教學內容在課堂上就能解決，教學效果好、教學效率高。運用了仿真軟件進行教學，學生對運動的版面將會產生濃厚的興趣，對教師講解的課程內容(電路的功能、性能指標)非常直觀地就能理解，并且可以提出更換電路參數試試，增加教學的互動性和學生進入教學的積極性，有利于培養學生的興趣。

2）學生實踐突破空間、時間與人員的限制，實現實驗教學的開放性。采用EDA技術可以建立開放式EDA教學管理中心，克服了傳統教學中實驗教學必須在規定時間到規定地點進行這一弊端，學生可以在家里、辦公室等可以上網的環境中不受時空限制來完成實驗環節。教師也可通過上網來組織、管理教學。引入自主學習的開放式EDA教學模式，是解決學時不足與信息量增多的矛盾的有效途徑，也是一種 “授人以漁”的教學方法。教學形式更為靈活;實驗或者教學結論可以引導學生自行論證，擺脫教學的枯燥性和深奧感;學生進入設計者角色等等。

3）對教師來說，EDA技術也是一個新事物，在教學過程中，為了達到好的教學效果，教師必須選擇恰當的EDA軟件，結合書本挖掘實例，并進行恰當的綜合設計。這樣的過程本身就是一個學習知識、提高理論層次和教學水平的過程。21世紀我國電子技術領域將飛速發展，而這方面的人才還十分匱乏，作為高校，除了要搞好教學以外，同時也必須開拓進取、強化科研，新的EDA技術可以讓教師及時了解電子技術領域一些相關的前沿動態、用新的方法和工具來研發產品，從傳統的通用集成電路的應用轉向可編程邏輯器件的應用；從系統的硬件設計轉向硬件、軟件高度滲透的設計，以提高和拓寬電子系統的設計能力。

4）豐富了實驗教學內容，提高了實驗成功率。隨著教學要求的不斷提高及電子技術的迅速發展，實驗設備的先進性面臨著新的挑戰。傳統的實驗是以實物為主，由于采用搭接線路進行調試，設備易磨損老化，出現故障較多，對于較為復雜的實驗，學生在規定時間內難以調試成功；用EDA軟件工具做實驗，實驗環境是一個虛擬環境，克服實驗室儀器設備與元器件在品種、規格和數量上不足的限制。隨著軟件的不斷發展和完善，能夠做的實驗不斷的增加和擴展，把以前繁瑣的實驗室驗證調試和人工制板全部在電腦上完成，在短暫的實驗時間里快速完成較復雜的電路連接、測試工作，避免元器件損壞、接觸不良、儀器損壞等不利因素。

3 結論

21世紀是電子技術高速發展的時代，各種新器件、新技術、新方法層出不窮。人們開發的電子系統也越來越龐大、越來越復雜、要求也越來越高，要分析和設計復雜的電子系統，人工的方法已不再適用。為適應這種現狀，日趨完善的EDA技術正在逐步取代傳統的電子設計方法。EDA是目前最新最全面的電子設計技術及工具，它的出現為電子設計工作者提供了一種全新的設計方法，因此，掌握EDA技術，是走向市場、走向社會、走向國際的基本技能，依靠傳統的實驗教學已遠不能滿足社會對高新技術人才培養的需要，在實驗教學中引入EDA技術，使學生能全面了解電子技術的發展，適應信息社會對設計人員的要求。

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