电子eda教学大纲fpga

2024-11-29 版权声明 我要投稿

电子eda教学大纲fpga(共7篇)

电子eda教学大纲fpga 篇1

实验四 基于FPGA的数字电子钟设计

1.实验目的:

(1)掌握FPGA开发软件Quartus II在一个综合系统设计中的应用;(2)掌握数字电子钟的基本工作原理。

2.实验任务:利用Quartus II软件完成基于EDA实验平台的数字电子钟的设计,要求该电路具备的基本功能为:能实现秒、分钟、小时的计数,设计译码及显示电路,计数结果以动态扫描方式显示在6位七段数码管上。扩展功能可选:手动校时、校分电路设计,闹钟电路设计,秒表功能设计等。3.电路设计

总体电路框图如下:

(1)分频电路

本设计由EDA实验平台50MHz晶体振荡器提供时间基准信号。需要设计一个分频电路将该信号分频至1Hz用于时钟电路计数。(2)时、分、秒计数电路设计

小时计数器计数模值为24,分钟和秒计数器计数模值为60。计数器输出信号为8421BCD码。

(3)动态扫描电路及译码电路

参考实验三,设计一个动态扫描电路,将时、分、秒计数器输出的8421BCD码译为七段码输出至共阴显示数码管显示。(4)校时电路设计及其他扩展功能的实现

可选内容,可利用实验平台的按键开关控制小时、分钟电路的校时。请同学们自行完成设计。

4.实验报告要求

实验报告应包括以下内容:

电子eda教学大纲fpga 篇2

EDA技术的涉及范围很广泛, FPGA功能强大, 在教学过程中设计软件和硬件的学习, 给初接触它们的学生造成了较大困难。教学过程中, 我发现高职学生普遍认为EDA课程难学、枯燥无味, 设计程序不知从何人手, 还有的学生认为EDA在日后工作中关系不大, 不如单片机实用, 学了也用得少。学生这种错误的观念和畏学、厌学的情绪, 使得教学过程困难重重, 达不到理想的教学效果。针对这些问题, 我就电子信息工程专业EDA教学, 谈谈个人的看法。

一、明确教学目标, 认识学习EDA技术的作用

首先应该让电子信息工程专业的学生了解, 该课程有比较强的工业基础应用前景, EDA技术具有传统电子设计方法所无法比拟的优势:能够以软件的方式设计硬件;具有强大的逻辑设计仿真测试技术, 在各个设计层次上利用计算机完成仿真模拟;系统可以在线编程, 在线升级, 查找错误与纠错十分方便等等。由于极大地提高了大规模电子系统设计的自动化程度, 使得EDA技术较好地满足了电子技术在通信、计算机及家电产品生产等领域的技术需求, 是当前世界电子设计的最新技术潮流, 它将是今后电子设计的主要技术方向, 因而掌握EDA技术是电子工程师及从事电子技术研发人员的必备技能, 也是现代电类专业学生学习的重要内容[1]。它独特的自顶向下的设计方式能带给学生一种崭新的思维方式, 学好它可以提高学生分析问题、解决问题的能力, 同时强调它与后续课程的联系和在电子工业方面所起的作用, 让学生对EDA产生兴趣, 重视EDA技术的学习。

在教学目标的定位上, 应着重突出基础理论的应用和实践能力的培养, 以应用为目的, 以“必需”、“够用”为度, 加强针对性和实用性。

二、改革教学内容, 消除学生畏难情绪

EDA的教材和相关的参考资料很多, 大部分内容广泛, 没有专门针对电子信息专业的EDA技术教材。所以经验丰富的专业教师总结了教学经验, 自主编写了一本《EDA技术与VHDL实用教程》, 由浅入深将整个E-DA的教学分为三个阶段来进行。

1. 逻辑行为的实现。

第一阶段, 即用EDA工具完成数字电路实验中的部分内容, 如交通红绿灯控制、数码译码显示、逻辑表决器、数字石英钟、普通频率计等纯逻辑行为实现方面的电路设计。其特点是工作频率低, 不用EDA技术及相关器件也能实现, 无法体现EDA技术的优势, 只能作为初学者的过渡[2]。

2. 控制与信号传输功能的实现。

第二阶段, 如A/D高速采样、自动化控制、逻辑分析仪、存储示波器、虚拟仪表、接口与通信模块的设计等, 其特点是必须使用E-DA技术才能实现, 技术指标大幅度提高, 能体现EDA的优势。

3. 算法的实现。

第三阶段, 如NR、FFR、CPU、软核嵌入式系统乃至SOPC的设计开发等, 这个层面的最大特点是对象上升到系统级, 包含软硬件联合设计, 设计技术突破了一般的EDA技术, 而涵盖更广更多的科学分支的理论和技术。

根据学生的具体情况, 正常的教学主要为第一阶段, 对于一部分动手能力强、肯钻研的同学, 可以引导学习第二阶段、第三阶段的内容, 并为参加一些省级国家级的电子竞赛做准备。有步骤有阶段性的培养学生的兴趣。

三、优化教学方法, 培养学生创新能力

教学方法上, 要注重教学实效, 侧重于实用电子系统的设计, 侧重于培养学生的自主创新的意识和能力。针对性强的实验应该是教学的重要环节, 因此, EDA实验更应该注重实验的质量, 而绝非注重使用了什么软硬件。在教学的第一阶段, 完成一些验证性实验, 如用E-DA工具重复一些数字电路课程中的实验, 不涉及任何技术指标和系统规模。然而, 众所周知。实用电子系统的技术指标是十分重要的, 这包括速度、面积、可靠性、容错性、电磁兼容性等。有时指标要求往往决定了所使用的技术, 指标要求推动技术的发展。因此, EDA课程的实验除了必须完成的基础性项目外, 还应引导学生完成一些传统电子设计技术 (包括单片机) 不能实现的内容, 从而突出这一现代电子设计技术的优势。例如UART、PS/2接口或CPU的设计突出了自主知识产权的概念;FIR设计表现了基于EDA技术特有的IP应用技术;纯硬件构成的音乐电路的设计体现了EDA工具面对复杂逻辑电路设计的突出优势。这些实践过程会使学生发现, 诸如ISP下载方式、FP (;A、ASIC乃至EDA软件等设计手段都成了配角, 而唯有为更高质景地完成实验项目而不懈追求的设计能动性、创造性和自主应用系统的实现成了主角, 从而有效地提高了这门以培养工程实践能力为主的课程的教学效果。

四、改革考核方法, 引导学生主动学习

改变传统的考核方式, 不再以一张考卷来判定学生的学习情况, 而是分阶段进行考核, 在这基础之上, 结合课程设计进行综合评测。同时鼓励学生课外自己设计制作一些历届的电子竞赛课题, 提交设计的作品, 根据作品的制作水平可以免试。这样, 既能让基础较差的同学得到肯定, 又鼓励了能力较强的同学, 让他们主动学习。

EDA技术是一种功能十分强大的技术, 在讲明E-DA技术的重要性后, 学生也重视EDA技术的学习, 但是由于EDA本身的复杂性, 要求较强的逻辑思维能力, 学生掌握起来比较困难, 但是如果激发了学生的兴趣, 调动了学生的积极性, 在教学过程中采取有效的方法, 就能取得较好的效果。

参考文献

[1]张瑾, 李泽光, 刘海燕.关于《EDA技术及应用》课程的思考[J].大连大学学报, 2006, 27 (6) .

电子eda教学大纲fpga 篇3

摘要:在电子信息类的专业当中,数字电子技术的上实验教学是非常重要的。随着社会的发展和电子信息技术的逐渐进步,传统的实验教学方法已经不再适用了,我们需要引进更加新进的技术来对其进行改革。EDA技术的引进可以说是数字电子技术实验的一个进步,也可以说是教学改革的一个趋势。本文将对EDA技术在数字电子技术实验中的应用进行简单的分析和研究,并对EDA技术进行一些介绍,从而说明该技术的重要性。

关键词:EDA技术;数字电子技术教学;实验应用

数字电子技术在近些年得到了快速的发展,而该技术已经应用在了我们的日常生活中。在电子信息的学习过程中,数字电子技术实验是不可或缺的一部分,它的理论性和实践性都非常强,因此进行该试验要具备足够的专业知识以及一定的动手操作能力。随着计算机和电子技术的迅速发展,我们对于该方面的教学理念和模式也需要与时俱进,较为落后和过于传统的教学模式会严重影响到我们对于相关人才的培养,所以我们需要将EDA技术应用到数字电子实验当中。

一、EDA技术的概述

EDA又称为电子设计自动化。该技术的发展时间虽然只有短短的三十几年,但是它涉及的范围是非常广泛的。EDA技术是将具有较大规模的能够编程的控制器作为载体,将硬件的语言描述作为一种表达,运用计算机、相关的软件和编程器来进行电子和硬件系统设计的技术。它所拥有的功能是十分强大的,能够进行逻辑的布线规划、设计、简化、分割、优化、分析等工作。EDA技术是伴随着计算和电子信息等技术的发展而产生的,在后两者迅速发展而变得愈发复杂时,EAD技术的使用在极大程度上为电子电路设计提供了帮助,它在设计的每一个阶段都发挥着十分重要的作用,可以说该技术在电子信息技术的发展上起到了很大的推动作用。

二、基于EDA技术的数字电子技术实验构架

现阶段,我国很多相关的公司已经成功的建立起虚拟实验台,并且可以使用它做完整的数字电子技术实验。EDA技术的应用将数字电子技术的实验内容变得更加丰富,这样就可以做一些难度较高或者是实际操作难度大的电子实验。

(1)虚拟的数字电子技术实验构架。在搭建数字电子技术实验平台的过程当中,会使用到多种EDA的开发工具。而建立实验平台由主要分成了两个部分:第一部分就是在实验中加入了仿真模块,此功能是将EDA技术作为基础来提供学习的一个平台;第二部分是指实验在虚拟环境中进行,这样可以有效对信息进行功能以及管理上的评估。这两个部分之间存在着一定的联系,数据信息要做到互通和交换,这样才能建立起一个完整的EDA数字电子技术实验平台。

(2)各模块框架。仿真功能是该实验平台的一个非常重要的功能,而它又被分成了四个部分,分别是收集项目的信息数据、基础教育、进行虚拟实验、结果的分析。在进行实验的过程中需要在虚拟实验台中了解一些具体的要求,然后做好充足的准备并选择所能应用到的EDA开发工具,从而将获取的实验任务完成。在结束后要将实验数据、图表、仿真曲线、程序代码进行汇总,上传到服务器,以便日后查阅。

在进行基础学习时要把握好四个要素:①熟悉掌握软件编程语言;②了解并熟练使用EDA工具;③认真了解并熟记实验仪器的操作方法;④具有足够的专业知识。在实验中我们经常会使用到的EDA工具包括QuartusⅡ、Protel和Matlab等。而软件编程语言工具会经常使用汇编语言和VHDL语言。实验器具以常用数字芯片为主。除此之外,在网上可以通过相应的渠道可以找到实验案例并将其下载出来,案例中会对实验的设计思路和技术要点等方面进行详细的说明,会更有利于学习者的学习。

同样,信息功能和管理评估模块也是由四个部分所组成的:①提供实验信息;②审批阶段;③对实验进度进行实时掌控;④对信息数据的管理。负责该模块的管理者需要把实验内容在平台进行公布,让实验者了解实验内容。在实验完成后还要把一些相关数据和结果存储到数据库中。

三、在数字电子技术实验中引入EDA技术的优势

(1)提高实验可靠性。EDA技术在实验中的应用可以达到一个扬长避短的效果,对于实验的效率和结果的准确度上有很大程度上的提高,而且可以直观的显示出某些电路设计中存在的问题和错误。在实际中,因为每一个门电路中会存在延时现象,由此就会产生冒险竞争,这就会导致正常信号进入到不正常的尖峰脉冲当中,但是由于采样精度较低的缘故,该现象是很难被观察到的。而EDA技术的应用就可以将该现象显示出,然后再确定出解决问题的办法。

(2)加强实验者的动手操作能力。数字电子技术实验平台所需要的开发周期是比较短的,并且具有调试简单和容易更改电路的特点,这些都可以让实验人员很容易的了解设计要领。这样既可以调动人们的实验兴趣,还可以更容易的将理论知识运用到实践当中。

(3)实验开放性较好。EDA的仿真技术可以摆脱器材上的限制,很多工作都可以在计算机上进行,而实验的设计工作同样可以不在实验室中进行,在完成之后将其进行保存即可。而测试芯片具有实际的运行特性,可以将实验的灵活度进行提高。

(4)提高实验效率。数字电子技术实验的过程是十分复杂的,需要设计和产生的数据量是很大的,如果在中途出现错误就可能导致实验失败或者是将过程变得更加繁琐。EDA技术的应用将实验的操作过程进行了简化,更容易进行调整,在相同的时间内还可以进行多个实验方案从而进行比较,实验的效率也得到了很大的提高。

(5)弥补客观条件的短缺。进行数字电子技术实验需要一套完整的相关设备,但是这些设备装置的价格是十分昂贵的,由于经费不足的问题会导致实验无法进行。EDA的仿真技术可以让实验在计算机中进行,从而避免因客观条件限制而无法进行试验的情况,并且进行仿真实验还可以不用担心损坏仪器所产生的损失。

EDA技术的加入对于数字电子技术实验来说是非常重要的,它既降低了实验进行的难度,又提高了知识理论在实践中的应用,也可以说它为数字电子技术的发展起到了推动的作用。本文对EDA技术在数字电子技术实验中的应用进行简单的分析和研究,并介绍了该技术所拥有的一些优势,希望它能在数字电子技术实验中得到推广。

参考文献:

电子eda教学大纲fpga 篇4

1.1 EDA的定义

EDA是电子设计自动化 (Electronic Design Automation) 缩写, 是20世纪90年代初从CAD (计算机辅助设计) 、CAM (计算机辅助制造) 、CAT (计算机辅助测试) 和CAE (计算机辅助工程) 的概念发展而来的。EDA技术是以计算机为工具, 根据硬件描述语言HDL (Hardware Description language) 完成的设计文件. 自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合及优化、布局布线、仿真以及对于特定目标芯片的适配编译和编程下载等工作。

现在对EDA的概念或范畴用得很宽。包括在机械、电子、通信、航空航天、化工、矿产、生物、医学、军事等各个领域, 都有EDA的应用。例如在飞机制造过程中, 从设计、性能测试及特性分析直到飞行模拟, 都可能涉及到EDA技术。本文所指的EDA技术, 主要针对电子电路设计、PCB设计和IC设计。

1.2 电子电路的计算机仿真

电子线路设计仿真软件随着计算机技术水平不断提高而迅速发展, EDA (电子设计自动化) 技术应运而起、功能日益强大、运行速度快。EDA工具层出不穷, 目前进入我国并具有广泛影响的EDA软件有:multiSIM7 (原EWB的最新版本) 、PSPICE、OrCAD、PCAD、Protel、Viewlogic、Mentor、Graphics、Synopsys、LSIIogic、Cadence、MicroSim等等。这些工具都有较强的功能, 一般可用于几个方面, 例如很多软件都可以进行电路设计与仿真, 同进还可以进行PCB自动布局布线, 可输出多种网表文件与第三方软件接口。

1.3 国内目前在教学领域使用现状

由于过去的仿真软件存在普及型软件功能太弱, 专业型软件价格昂贵, 故在教学领域未能引起太多的关注, 只是局限在部分大专院校和少部分的职业学校中使用, 而且应用仿真的教学内容也不系统, 未能作为一个有效手段在教学中普遍展开。随着互联网的发展, 功能强大的电子仿真软件能与广大的教师见面, 并且将它逐步地应用到教学之中, 出现了全新的教学模式。

2 EDA技术在教学中应用的优越性

2.1 真实性教学

利用仿真软件运行仿真电路的技术指标和数据是真实的;设计电路无需附加额外条件, 与实际电路运行相同;在教学中使用可以避免过去经典方法制作的课件含有大量的人为因数。

2.2 直观、形象、有趣教学

无需太多抽象思维, 与在实验室工作一样, 任意设计电路、运行、数据分析, 许多的教学内容在课堂上就能解决, 教学效果好、教学效率高。

课堂教学学生习惯了黑板不会动的版面, 被动地听教师讲课, 从感性认识升华到理性认识并不是大多数学生可以轻而易举实现的, 运用了仿真软件进行教学, 学生对运动的版面将会兴趣十足, 对教师讲解的电路的功能、性能指标等课程内容, 非常直观地就能理解, 并且可以提出更换电路参数试试, 增加教学的互动性和学生学习的积极性。

2.3 个人高级电子实验室

EDA仿真技术提供了大量的各种信号源和元器件;提供了各种带记忆功能常用仪表;提供了多种方便更高级的数据处理需要数学模型;提供了电子技术和无线电技术的各种“专业分析方法”。一般的实际实验室无法达到这样的水平。

2.4 较大的实验容量

由于电脑占地面积小, 仿真过程无需附加太多的硬件条件;仿真的操作简便;课堂 (实验) 教学的容量大大增加;实验速度加快, 周期缩短。有效的扩充了学校的教学场地和教学设施。实际比较至少达到原来的2倍以上。

2.5 较高的实验等级

记忆型的高级仪表、信号源、“专业分析方法”、数学模型库、丰富的元器件。实验数据精确。使实验报告和课程设计具有:内容丰富且具有创见性, 测量及分析的数据广泛及精确, 思维开拓得到锻炼, 逼真地反映实际设计和现场模拟情况。由于实验数据精度高, 教师要注意“工程误差的允许值”和“标称值”的使用。

2.6 学生可以直接参与

现在提倡学习主体参与教学;学习场所更为机动;教学形式更为灵活;实验或者教学结论可以引导学生自行论证, 摆脱教学的枯燥性和深奥感, 使学生进入设计者角色。

2.7 操作安全

无需担心触电的危险 (例如作三相交流电实验) ;无需担心损坏元器件。

3 未普遍在教学中广泛使用的原因

3.1 软件的来源

软件来源的渠道各不相同, 正版软件太昂贵, 非正版软件不合法, 同时在使用中存在许多的缺陷。

3.2 每个软件的局限性

每个仿真软件出自不同的公司, 从软件功能的针对性、元器件建模方式、仪表建模方式和仿真运算方式均有不相同之处, 辅助设计所涉及的领域也有所不同。

3.3 软件使用书籍的贴切性

仿真教学在国内时间不算太长, 仿真软件的推广也较为低调, 目前国内的有关书籍还是处于较为专业化的阶段, 与各学校特色教学实际上还不是十分贴切。在这方面应该多进行探讨, 寻找比较符合本校的适用教材很关键。

3.4 教师的专业性和计算机水平

既要较全面熟悉电子技术专业的知识, 又要懂得使用计算机, 这对专业教师的综合素质有较高的要求, 不断地吸取先进的技术, 并且灵活地运用在教学过程中;教师应懂得电子技术中某一个问题的多种表达方式, 这样搭建的电路容易与软件的建模方式匹配;教师还应对专业英语熟练, 看懂软件的功能意图, 因为软件汉化后可能出现仿真方面的一些缺陷。

4 EDA软件的功能与特点

4.1 软件仿真分析设计流程流程图

4.2 软件的仿真分析特性

EDA软件最明显的特点是:仿真手段切合实际, 选用元器件、仪器与实际情形非常相近。其元件库不仅提供了数千种电路元器件供选用, 而且还提供了各种元器件的理想值, 如对分析精度有特殊的需要, 可以选择具有具体型号的器件模型。作为虚拟的电子工作台, EDA提供了较为详细的电路分析手段, 不仅可以完成电路的瞬态分析、稳态分析、时域和频域分析、器件的线性和非线性分析、电路的噪声分析和失真分析等常规电路分析方法, 而且还提供了离散傅里叶分析、电路零极点分析、交直流灵敏度分析和电路容差分析等共计14种电路分析方法, 以帮助设计人员分析置各种故障, 如开路、短路和不同程度的漏电等, 从而观察到在不同故障情况条件下的电路工作状态。

在进行仿真的同时, 还可以存储测试点的所有数据, 列出所有元器件清单, 以及存储测试仪器的工作状态、显示波形和测量数据。EDA的仪器库存放有多台仪器可供使用, 他们分别是数字多用表、函数发生器、示波器、波特图仪、数字信号发生器、逻辑分析仪和逻辑转换仪。在连接电路时, 仪器图标方式存在。此外该软件创建电路图所需的元器件库与目前常见的电子线路分析软件如“SPICE”的元器件库完全兼容, 两者之间可以互相转换。同时在该软件下完成的电路文件, 可以直接输出至常见的印制线路板排版软件, 如PROTEL, ORCAD和TANGO等印制电路板PCB设计软件, 从而大大加快了电子产品的开发速度, 提高了设计人员的工作效率。

5 结束语

从目前的EDA技术来看, 其发展趋势是政府重视、使用普及、应用广泛、工具多样、软件功能强大。 EDA技术不仅能降低电子电路系统设计的复杂性和难度, 而且也能显著地增强设计的灵活性;多种EDA工具的联合应用, 有助于提高设计效率和缩短设计周期;利用EDA工具获取的软件模拟仿真结果具有同传统硬件实验数据一样的重要性和可信度。

EDA技术应用在电子技术教学中, 大大的改善了经典的讲课和实验效果, 对于目前的学生状况更为适合。灵活多变的教学模式适应时代的潮流, 能够极大的提高的教学效果。

摘要:介绍EDA仿真软件在教学中应用的优越性, 如何利用EDA技术, 使用计算机仿真软件对电路、信号与系统进行辅助分析, 优化电路设计, 应用到电子技术教学之中, 开创了一种全新的教学模式, 提高开发产品进程及设计人员的工作效率。

关键词:EDA技术,仿真,教学,实验,优越性

参考文献

[1]周政新, 何学仪.电子设计自动化实践与训练[M].北京:中国民航出版社, 1998.

[2]李震梅, 等.模拟电子技术课程设计的CAD实现[J].电气电子教学学报, 1999.

[3]Electronics workbench technicial reference, 1996.

电子eda教学大纲fpga 篇5

一、EDA概述

EDA (Ele c tronic De s ig n Automa tion) 即电子设计自动化, 是指以计算机为工作平台, 运用EDA软件完成电子电路的自动化设计工作。主要进行三方面的工作:电路设计、电路仿真及PCB设计。目前常用的EDA工具有Multisim、Or CAD及EWB软件。Multis im是一个原理电路设计、电路功能测试的虚拟仿真软件, 其元件库提供千种电路元器件供选用, 同时也可以新建或扩展已有的元器件库;Multisim虚拟测试仪器仪表种类齐全, 有一般实验的通用仪器, 如万用表、函数信号发生器、示波器、直流电源等, 还有一般实验室少有或没有的仪器, 如数字信号发生器、逻辑分析仪、失真仪等, 并且仪表可多次调用;Or CAD可以完成以硬件描述语言 (VHDL) 和线路图绘制方式进行电路设计, 即FPGA和CPLD设计综合, 对数字、模拟和模/数混合电路进行模拟及印制电路板 (PCB) 设计等任务;EWB可以对模拟、数字、模拟/数字混合电路进行仿真。

二、仿真实例

下面采用Multisim对电力电子技术中的调光电路进行仿真, 通过一定范围内改变某器件参数, 将电路的工作状态更清晰、生动地展现在学生面前, 并且直观地观察到电路性能的变化。

(1) 编辑原理图。包括建立电路文件、设计电路界面、放置元件、连接电路等步骤, 得到电路原理图, 如图1所示。

(2) 进行仿真测量。利用Multisim的参数扫描功能, 调用示波器对该电路进行仿真, 观察输出波形的变化, 探究输出波形的形成, 即移相调光原理。仿真波形如图2所示。其六个波形依次是:电源电压、整流直流电压、灯泡两端电压、晶闸管两端电压、电容端电压、触发脉冲电压。

(3) 仿真结论。移相调光原理:调节电位器RP, 当RP电位器阻值小时, 电容C充电时间短, 看到的锯齿波、脉冲波数量较多, 触发角小而导通角大, 灯泡就亮。当RP阻值较大时, 电容C充电时间长, 脉冲后移, 看到的锯齿波、脉冲波数量较少, 触发角大而导通角小, 灯泡就暗。两种情况的波形一比较, 就明白了移相调光的原理。

总之, 从波形图中可以看出, 在晶闸管承受正向电压的时间内, 改变门极触发脉冲的输入时间, 负载上得到的电压就随着改变, 这样就控制了负载上输出电压的大小。

三、应用效果

从以上的这个例子的仿真设计过程, 可以看出该电路修改调试方便, 设计和实验同步进行;元器件及测试仪器仪表齐全;实验中不消耗元器件, 实验所需元器件的种类和数量不受限制, 没有真实元器件参数的离散和变化, 没有仪器精度变化带来的影响等等;可以方便地对电路参数进行测试和分析;实验结果反映的是实验的本质过程, 准确、真实、形象。如果能在仿真出现结果后再焊接制作电路板, 实验成本低, 效率高。

结束语:在Multisim的环境下进行电路仿真实验, 不仅与在现实环境下做的实验有许多相同的地方, 并且方便快捷, 其仿真结果对实际电路设计将是很好的参考。当然, EDA仿真也可以引入电工实验、电路分析实验、模拟和数字电路实验的辅助教学中, 形成虚拟实验和虚拟实验室, 这将极大地提高实践质量和教学效果。参考文献:

摘要:本文通过调光电路实例探讨了在《电力电子技术》课程教学中应用EDA仿真技术进行模拟实验的教学方法。可以看出, Multisim仿真软件为教学质量的提高提供了良好的促进手段, 对激发学生学习兴趣, 增加动手能力及研究分析问题的能力大有裨益。

关键词:EDA仿真技术,Multisim,电力电子

参考文献

电子eda教学大纲fpga 篇6

1 EDA技术概述

所谓EDA技术, 就是电子设计自动化, 由CAE、CAD、CAM等计算机概念发展出现。EDA技术以计算机为主要工具, 集合了图形学、数据库、拓扑逻辑、优化理论、计算数学、图论等学科, 形成最新的理论体系, 是微电子技术、计算机信息技术、电路理论、信号处理和信号分析的结晶。现代化的EDA技术具备很多特点, 普遍采用了“自顶向下”的程序进行设计, 保证了设计方案的整体优化, EDA技术的自动化程度更高, 在设计过程中能够进行各类级别的调试、纠错和仿真, 设计者能够及时发现结构设计的错误, 避免了设计上的工作浪费, 设计人员也能抛开细枝末节的问题, 将更多精力集中于系统开发, 保证了设计的低成本、高效率、循环快、周期短。EDA技术还能实现并行操作, 建立起并行工程框架的结构环境, 支持更多人同时并行电子工程的技术开发和设计。

2 EDA技术发展

电子工程设计的EDA技术自出现以来, 大致可以分为三个历史时期:

2.1 初级阶段

大约在二十世纪的七十年代, 早期的EDA技术处于CAD阶段, 出现了小规模的集成电路, 由于传统手工在制图设计中的集成电路和集成电路板的花费大、效率低、周期长, 借助于计算机技术的设计印刷, 采取了CAD工具实现布图布线的二维平面编辑和分析, 取代了高重复性的传统工艺。

2.2 发展阶段

到了二十世纪八十年代, EDA技术进入了发展完善的阶段。集成电路的规模逐渐扩大, 电子系统日益复杂化, 人们深入研究软件开发, 将CAD集成为系统, 加强了电路的机构设计和功能设计, 这一时期的EDA技术已经开始延伸到半导体芯片设计的领域。

2.3 成熟阶段

经过了长期的发展, 直至二十世纪九十年代, 微电子技术的发展突飞猛进, 单个芯片的集成就能够达到几百万或是几千万甚至上亿的晶体管, 这种科技现状对EDA技术提出更高的要求, 推动了EDA技术的发展。各类技术公司陆续开发出大规模EDA软件系统, 出现了系统级仿真、高级语言描述和综合技术的EDA技术。

3 EDA技术软件

3.1 EWB软件

所谓EWB是一种基于PC的电子设计软件, 具备了集成化工具、仿真器、原理图输入、分析、设计文件夹、接口等六大特点。

3.2 PROTEL软件

该技术软件广泛应用了Prote199, 主要由电路原理图的设计系统和印刷电路板的设计系统两大部分组成。高层次的设计技术在近年的国际EDA技术领域开发、研究、应用中成为热门课题, 并且迅速发展, 成果显著。该领域主要包括了硬件语言描述、高层次模拟、高层次的综合技术等, 伴随着科技水平的提升, EDA技术也必然会朝向更高层次的自动化设计技术不断发展。

4 EDA在电子工程设计中的应用技术流程

近年来的EDA技术深入到了各个领域, 包括了通信、医药、化工、生物、航空航天等等, 但是在电子工程设计的领域中应用的最为突出, 主要利用了EDA技术为虚拟仪器的测试产品提供了技术支持。EDA技术在电子工程设计的领域中, 主要应用于了电路设计仿真分析、电路特性优化设计等方面。主要的技术流程如下:

4.1 源程序

通常情况下, 电子工程设计首要的步骤就是通过EDA技术领域中的器件软件, 利用了文本或者是图形编辑器的方式来进行展示。不管是图形编辑器或者是文本编辑器的使用, 都需要应用EDA工具进行排错和编译的工作, 文件能够实现格式的转化, 为逻辑综合分析提供了准备工作。只要输入了源程序, 就能够实现仿真器的仿真。

4.2 逻辑综合

在源程序中应用了实现了VHDL的格式转化之后, 就进入了逻辑综合分析的环节。运用综合器就能够将电路设计过程中使用的高级指令转换成层次较低的设计语言, 这就是逻辑综合。通过逻辑综合的过程, 这可以看作是电子设计的目标优化过程, 将文件输入仿真器, 实施仿真操作, 保持功效和结果的一致性。

4.3 时序仿真

在实现了逻辑综合透配之后, 就可以进行时序仿真的环节了, 所谓的时序仿真指的就是将基于布线器和适配器出现的VHDL文件运用适当的手段传达到仿真器中, 开始部分仿真。VHDL仿真器考虑到了器件特性, 所以适配后的时序仿真结果较为精确。

4.4 仿真分析

在确定了电子工程设计方案之后, 利用系统仿真或者是结构模拟的方法进行方案的合理性和可行性研究分析。利用EDA技术实现系统环节的函数传递, 选取相关的数学模型进行仿真分析。这一系统的仿真技术同样可以运用到其他非电子工程专业设计的工作中, 能够应用到方案构思和理论验证等方面。

5 结束语

伴随着科学的发展, 技术的革新, EDA技术的领域也在向高层次的技术推广和开发, 成效十分显著。本篇论文我们对EDA技术的相关信息进行了详细的分析很研究, 研究表明, EDA技术对于我国的电子工程设计改革具有巨大的推动力, 基于EDA技术领域的电子产品在专业化程度和使用性能上都要比传统的设计方案制造的产品更加优化。将EDA技术应用到电子工程设计的领域当中, 对于电子产品的优化和工作效率的提高以及产品附加值的拓展都有很大的作用。

参考文献

[1]白杨.电子工程设计中EDA技术的应用[J].科海故事博览.科技探索, 2012 (6) :242.

[2]于洋.分析EDA技术在电子工程设计中的应用[J].电子制作, 2012 (12) :83.

电子eda教学大纲fpga 篇7

一、电子技术实验教学存在的问题

在长期从事电子技术教学的过程中, 笔者发现学校原有的电子技术的实验教学存在着一些弊端和问题, 主要表现在以下几方面。

(一) 实验环节学时少

过去的电子技术教学一直是以理论教学为核心, 实验教学所占的学时非常少。以学校的计算机专业的学生为例, 在模拟电子和数字电子这两门课程中, 实验总共才占20学时, 所做的内容十分有限。

(二) 教师讲解内容过多、过细

在实验课中, 实验老师往往把实验内容、步骤、方法一一详细地讲给学生, 学生只要按照老师讲的按部就班地完成就行, 留给学生自己思考和创造的余地太少。

(三) 实验设备的局限性限制和影响了实验的内容和效果

传统的电子技术实验教学通常都使用专门的实验箱来完成, 学生所做的实验内容只能限于实验箱所提供的元器件, 在功能上很难进行扩展, 因此, 当学生想做一些实验课程之外的实验内容时, 在现有条件下就很难完成, 在一定程度上影响了学生实践动手能力和创新能力的培养。

(四) 实验教学与生产实际结合不紧密

实验教学内容没有或较少向生产应用延伸, 当学生走上工作岗位时会发现在学校所做的实验内容与真正的生产实际差距很大, 不能很快地为生产实际服务[1]。

为了解决以上在电子技术实验中存在的问题, 我们经过不断地探索、研究和实践, 在电子技术的实验方面做了大量的改进和创新, 也取得了一些明显的效果, 其中最主要的就是将EDA技术应用到电子技术的实验教学中。

二、基于EDA技术的电子技术实验教学改革

EDA即电子设计自动化 (Electronic Design Automation) , 它是以计算机和微电子技术为先导, 汇集了图形学、逻辑学、结构学和计算机数学等多种计算机应用科学最新成果的先进技术[2]。在我国, 由于EDA应用技术先进, 软硬件结合, 知识面宽, 实践性强[3], 几乎所有理工科 (特别是电子信息) 类的高校都开设了EDA课程的学习[4]。为了将EDA技术与电子技术的教学更好地融合到一起, 我们在多个方面也做了建设和改革。

(一) 基础设施建设

1. 硬件设施建设:

为了能更好地将EDA技术运用到电子技术的实验教学中, 我们首先建立了两个EDA实验中心, 配备了近百台性能先进的计算机, 并购进了与EDA教学相配套的实验箱, 学生在利用计算机上安装的软件和与之配套的实验箱可以完成由程序设计到硬件下载的全部过程。

2. 软件设施建设:

硬件设施只是基础框架, 要想真正学好EDA技术, 具备与之相配套的应用软件更为重要。现阶段, 国内流行的、市场占有率比较高的EDA软件主要有6种[5]。根据电子技术这门课程的特点, 我们主要选择了其中的三种软件:即Multisim、Max+PlusⅡ和QuartusⅡ。Multisim这个软件最大的特点就是给出了类型相对完善、实用性更强的虚拟电子库以及各种仿真仪器, 操作简单, 仿真结果形象逼真, 功能十分强大、实用。Max+PlusⅡ和QuartusⅡ可以完成电路的设计输入、编译仿真、编程下载等功能, 并且其设计输入具有多种方式, 可以满足不同层次的需求, 同时可以实现电路的时序分析, 实验结果简单、直观。

(二) 电子技术实验教学内容的改革和创新

在基础建设完善之后, 我们在电子技术实验教学的内容上也做了调整和改革。我们首先把实验内容分阶段、分层次地分成了三类, 使更多的实验适合在EDA实验中心完成。

1. 基础验证型实验。

这部分的实验内容所占比例较少, 主要是对理论教学中最基础的内容的一个测试:例如共发射极单管放大电路、集成运放的线性应用、基本门电路的功能测试等。这类实验的主要目的在于帮助学生认识常用的电子器件, 了解实验设备, 学会各种仪器的使用方法, 掌握电子实验的基本知识、实验方法和实验技能[6], 学会观察和分析实验结果等。

2. 训练提高型实验。

这部分的实验内容主要要求学生在具备一定的基础知识和操作技能的基础上, 能把所学的不同内容、不同类型的知识和电路有机地结合在一起, 形成一个相对完整的逻辑功能。这部分实验主要侧重于理论知识的综合应用, 其目的是培养学生综合运用所学理论知识和解决问题的能力。

3. 综合设计型实验。

这部分的实验内容主要是以学生自行设计为主, 教师指导为辅, 要求学生根据实验题目的设计要求独立地完成查阅资料、设计电路、选择器件、安装调试等任务, 分析实验数据, 并独立写出实验报告。这类实验的开设, 对于提高学生的实践动手能力、综合运用能力和创新设计能力有着非常重要的作用。

三、EDA技术与电子技术实验内容融合的策略

前面我们提到的是实验内容上的改革, 那我们如何具体做到将EDA技术更好地应用到电子技术的实验中呢?我们从多个方面入手, 加强EDA技术与电子技术实验的融合。

1.在正常实验教学中增大EDA实验的比例。以前我们所做的实验全部都是在实验箱上搭接完成, 现在我们将部分实验内容转移到计算机, 增大了EDA实验的比例, 让学生在正常的教学计划内就可以接触到两种不同的实验方式, 体会它们不同的特点, 得到不同的训练。

2.充分利用学生自身的资源和业余时间加强EDA技术的学习。要完成我们上面所说的内容, 单纯依靠教学计划内的几个实验是远远不够的。我们首先想到的就是充分利用学生自身的资源, 现在计算机在学生中十分普及, 几乎人人都有, 我们将常用的仿真软件推荐给学生, 让学生安装在自己的电脑中, 这样学生就可以利用自己的业余时间来完成一些内容, 以弥补课堂实验时间上的不足。

3.将实验内容延伸到电子实习、课程设计等实践环节。各个专业的学生在学期末都会有和理论教学相配合的课程设计和电子实习。在这些实践环节中都会安排专门的时间来让学生进行相关内容的EDA仿真测试, 因此学生可以把实验中学习的内容延伸到其他的实践环节中, 大大提高了学生的实践动手能力和理论知识的综合运用能力。

4.充分利用学校为学生提供的各种课外训练机会。学校为了给学生创造更多培养和训练实践动手能力的机会, 在学校设立了多种训练项目。例如国家级、省级、校级的大学生创新创业训练计划并且提供相应的资金支持。在教师的指导帮助和学生的共同努力下, 经过一段时间的学习和训练后, 学生在这方面的技能有了很大的提高。

近年来, 社会对大学毕业生的需求也发生了一些转变, 要求大学毕业生要具备更强的多学科的综合运用能力和实践创新能力。因此我们的教学内容和重点也要做相应的改变, 在今后的教学中我们还要不断地学习和探索, 不断地更新我们的教学模式和方法, 将比较先进和前沿的知识和技术融入和应用到教学实践中, 培养学生的自主学习能力、实践动手能力和创新能力[7], 使我们培养出来的学生具有更强的社会竞争力, 真正地做到为社会所需, 为社会所用[8]。

参考文献

[1]张波.“EDA技术”课程的创新性实验教学[J].实验室科学, 2013, (4) .

[2]高有堂, 徐源.EDA技术与创新实践[M].北京:机械工业出版社, 2010.

[3]郭来功, 周孟然, 蔡俊.“EDA技术”教学对大学生创新能力培养的探索[J].中国电力教育, 2010, (31) .

[4]张晓燕, 李洋.EDA技术在电子技术实验教学中的应用[J].实验技术与管理, 2010, (11) .

[5]钟晓旭.基于EDA的数字电子技术实验及其应用[J].宿州学院学报, 2013, (2) .

[6]葛汝明.电子线路实验与课程设计[M].济南:山东大学出版社, 2006.

[7]张利, 厉虹, 杨秀媛.以创新型人才培养为目标的EDA技术课程的教学实践探索[J].科技信息, 2013, (7) .

上一篇:造林工程监理实施细则下一篇:水环境整顿治理工作汇报