eda技术教案（通用8篇）
介绍EDA技术的涵义、发展历程和应用领域； 介绍EDA技术的主要内容； 介绍EDA的工程设计流程； 说明本课程的特点与学习方法。教学目的：
通过介绍EDA技术的涵义、发展历程和应用领域，使学生了解本课程的实际应用很大，调动学生学习这门课程的积极性
通过介绍EDA技术的主要内容，使学生了解这门课程要学习什么。在此基础上说明本课程的特点与学习方法。
说明各种通信系统的组成，了解它们的优缺点，出现背景。重点说明数字通信系统的特定和优点。
介绍EDA的工程设计流程，说明当前EDA设计的特点，用软件方式设计硬件，用软件方式设计的系统到硬件系统的转换是由有关开发软件自动完成的，因此类似软件编程，不需太多的低层硬件知识，使学生克服畏难情绪。教学重点、难点：
EDA技术的三个发展阶段以及各阶段的特点； EDA的定义和EDA技术的主要内容； EDA的工程设计流程。教学方法：
比较、举例、图解。教学过程：
（一）自我介绍，说明课时安排、成绩评定方法、课程定位、教学网站的进入。
（二）讲授新课
课堂教学实施过程共分六步。介绍EDA技术的涵义。
说明EDA技术的发展背景，说明EDA技术的三个发展阶段，比较三个阶段的各解决了什么问题，在此基础上理解各阶段的特点。
在第二步理解EDA技术进行电子系统设计的特点的基础上引出并详细说明EDA的定义，加深对EDA技术的涵义的理解。
在第三步详细说明EDA的定义的基础上，引出EDA技术的4个主要内容：硬件描述语言：设计的主要表达手段；大规模可编程逻辑器件：设计的载体；软件开发工具：设计的工具；实验开发系统：下载工具及硬件验证工具。再分别介绍EDA技术的4个主要内容：了解常用的硬件描述语言VHDL和Verilog；了解两种常用的大规模可编程逻辑器件FPGA和CPLD以及它们各自的特点；了解主流EDA工具软件；了解本课程使用的西安唐都公司的TD-EAD实验系统
说明课程要求：通过学习这门课程要掌握运用EDA开发工具设计开发电子系统，引出这门课程的特点：实践性强，说明我们的学习方法：抓住一个重点：VHDL的编程；掌握两个工具： Quartus II 和 TD-EAD实验系统；运用三种手段：通过案例分析、应用设计和上机实践，实现理论与实践相结合，边学边用，边用边学。用设计一个简单电子系统为例，引出EDA的工程设计流程。说明当前EDA技术发展的特点：用软件方式设计硬件；用软件方式设计的系统到硬件系统的转换是由有关开发软件自动完成的；设计过程中可用有关软件进行各种仿真；系统可现场编程，在线升级；整个系统可集成在一个芯片上，体积小、功耗低、可靠性高。现代EDA设计类似软件编程，不需太多的低层硬件知识，使学生克服畏难情绪。同时这里又回顾复习了使用EDA技术进行电子系统设计的特点。最后图解说明EDA的工程设计流程。第二次课
内容：安装 Quartus Ⅱ，VHDL 与 Quartus Ⅱ初体验 教学目的：
理解VHDL语言的特点。
了解主流EDA工具Quartus Ⅱ，掌握其安装方法。掌握使用 Quartus Ⅱ进行FPGA设计的基本流程。
教学重点、难点：使用Quartus Ⅱ进行FPGA设计的基本流程。教学方法： 举例、演示。教学过程：
课堂教学实施过程共分两步。
回顾上节课所讲的EDA的主要内容。在此基础上引出VHDL语言的特点，并介绍主流EDA开发工具Quartus Ⅱ，说明它的不同版本的特点。重点介绍PC破解版的安装步骤。演示安装过程，在演示是重点提醒学生注意容易出错的几个地方。
回顾上节课所讲的当前EDA技术发展的特点，EDA的工程设计流程。在此基础上说明使用 Quartus Ⅱ进行FPGA设计的基本流程，并通过实际演示设计一个简单的电子系统：与非门，说明使用 Quartus Ⅱ和VHDL开发电子系统的基本流程。在演示过程中重点提醒学生注意容易出错的几个地方，并给出一些初学者的小窍门。第三次课
内容：VHDL 程序基本结构，VHDL 基本数据类型，VHDL 数据对象 教学目的：
掌握VHDL语言程序的基本结构，特别是实体和结构体。
掌握VHDL语言的语言要素，包括VHDL语言的基本数据类型、数据对象和VHDL 运算符，理解信号和变量的区别。
教学重点、难点：VHDL语言程序的基本结构，VHDL语言的语言要素。教学方法：举例、演示、归纳、比较。教学过程：
课堂教学实施过程共分三步。1)VHDL 程序基本结构
回顾上节课设计与非门的例子，引出设计与非门的设计思想：先确定系统功能和接口，再进行内部电路设计，由此引出VHDL程序的基本结构：实体：对应系统接口，结构体：对应系统内部电路。从与非门的VHDL程序中可以直观的看到它的三部分：库、程序包的调用，实体声明，结构体定义。
以与非门的VHDL程序为例说明库、程序包的调用的作用。说明调用语法，介绍常用的三个库、程序包。
以与非门的VHDL程序为例说明实体声明的语法，各项的意义。提醒学生注意初学者容易出错的地方，如：实体名必须与文件名相同，否则编译会出错；最后一条端口声明语句不可加分号等。并通过演示出错情况，加深学生的印象。最后通过图解归纳实体声明的格式，容易出错的地方，并对初学者进行相应的建议：使用范例，在Edit—> Insert Template 中选择范例。Quartus 进行编译时，要求关联文件文件名相同，建议采用 Quartus 默认文件名，不要自己更改文件名。
以与非门的VHDL程序为例说明结构体的语法，各项的意义。提醒学生注意初学者容易出错的地方。并通过演示出错情况，加深学生的印象。最后通过图解归纳结构体的格式，应注意的地方。
2)VHDL 基本数据类型
回到与非门的VHDL程序的实体声明部分，引出VHDL的数据类型。介绍各种数据类型，重点介绍最常用的标准逻辑位、标准逻辑位矢量。提醒学生注意使用标准逻辑位矢量时必须注明数组中元素个数和排列方向，并举例说明。最后比较VHDL和C语言中使用数据类型的异同点：VHDL同 C 语言一样，必须先声明端口和信号，然后才能使用，在声明中必须定义它们的数据类型；与 C 语言不同，VHDL是强类型语言，只有相同数据类型的端口、信号和操作数才能相互作用。3)VHDL 数据对象
介绍VHDL的数据对象：信号、变量和常量。以与非门的VHDL程序为例，通过图解比较说明信号和端口的异同点。说信号声明的格式和信号赋值语句的格式。重点说明矢量赋值，通过举例说明在矢量赋值要特别注意两矢量之间的元素对应关系。
说明定义变量的语法格式、变量赋值的语法格式。比较信号和变量的区别。最后介绍定义常量的语法格式。第四次课
内容：VHDL 运算符、VHDL 并行信号赋值语句。
教学目的：
掌握VHDL 运算符。
掌握VHDL语言的并行信号赋值语句，特别是选择信号赋值语句和条件信号赋值语句，理解条件信号赋值语句的各赋值子句的优先级差别。教学重点、难点：并置运算符“&”、选择信号赋值语句、条件信号赋值语句。教学方法：举例、演示、图解。教学过程：
课堂教学实施过程共分四步。
分别介绍VHDL的四种运算符：算术运算符、并置运算符、关系运算符、逻辑运算符。对算术运算符重点说明能支持的数据类型和不能支持的数据类型。并置运算符是本课程的一个难点，通过一个电路设计，举例说明并置运算符的应用。关系运算符重点说明能支持的数据类型。提醒学生注意：“<=”在条件语句中出现为小于等于，其它情况为信号赋值。逻辑运算符重点说明其优先级关系。
并行语句是硬件描述语言区别于一般软件程序语言的最显著的特点之一。通过图解说明常用并行语句特点，从图中直观的看到：并行语句之间是并行执行，但并行语句内部的执行可以是顺序的(进程语句)，也可以是并行的(块语句)。
介绍并行信号赋值语句：简单信号赋值语句、选择信号赋值语句、条件信号赋值语句。给出选择信号赋值语句格式，并通过设计3-8 线译码器，说明如何使用选择信号赋值语句。提醒学生注意容易出错的几点：“选择值”一定要覆盖所有可能情况，若不可能一一指定，则要借助 others为其它情况找个“出口”。因此强烈建议初学者使用 with „ select 语句时，最后都带上 when „
others。“选择值”必须互斥，不能出现条件重复或重叠的情况。给元素赋常数值，用单引号；给矢量赋常数值，用双引号。通过演示出错情况，加深学生的印象。
给出条件信号赋值语句格式，并通过设计8-3 线优先编码器，说明如何使用条件信号赋值语句。提醒学生注意容易：在执行 When „
Else 语句时，赋值条件按书写的先后顺序逐项测试，一旦发现某一赋值条件得到满足，即将相应表达式的值赋给目标信号，并不再测试下面的赋值条件。即各赋值子句有优先级的差别，按书写的先后顺序从高到低排列。通过观察仿真结果，直观的看到赋值优先级，加深学生的印象。第五次课
内容：进程语句、VHDL语言的顺序语句。教学目的：
掌握进程语句，掌握进程的工作原理和特点，理解进程与时钟的关系。
掌握VHDL语言的顺序语句，特别是IF 语句和CASE语句，理解IF、CASE语句和选择信号赋值语句、条件信号赋值语句的区别。
教学重点、难点：进程的工作原理和特点，进程与时钟的关系。IF 语句和CASE语句，IF 语句和CASE语句的嵌套。
教学方法：图解、举例、总结。教学过程：
课堂教学实施过程共分四步。
介绍进程语句的特点、格式，说明各项意义。图解说明进程工作原理，通过该图直观的理解进程的特点：进程本身是并行语句，单其内部是顺序语句；进程只有在特定的时刻（敏感信号发生变化）才会被激活。在此基础上说明进程与时钟的关系。通过图解说明时钟上升沿驱动进程语句，使学生较好的理解了进程的时钟和进程是一种隐形的循环。给出时钟沿的VHDL描述，通过几个寄存器的设计，说明如何使用进程语句，通过观察波形仿真图，加深学生对进程与时钟的关系的理解。最后总结进程的要点和容易出错的几个地方。介绍顺序语句，提醒学生注意进程在激活的一瞬间就执行完进程中所有语句。重点介绍IF 语句和CASE 语句。给出IF 语句的三种格式，说明它们的特点。在此基础上总结使用 IF 语句注意的要点。最后通过设计串行输入并行输出的移位寄存器和并行输入串行输出的移位寄存器，加深学生对IF语句、IF语句嵌套的理解。
给出CASE 语句的格式，说明CASE 语句使用要点。最后通过设计带使能端的 2-4 译码器，加深学生对IF语句、IF语句嵌套的理解。介绍LOOP语句和空语句。第六次课
内容：层次化设计概念、在Quartus II 中实现层次化设计 教学目的：
理解层次化设计的优点。
理解层次化设计的核心思想：模块化、元件重用。
掌握在 Quartus II 中采用图形法与文本法结合的混合输入方法实现元件重用和系统的层次化设计。
教学重点、难点：在Quartus II 中实现层次化设计。教学方法：图解、举例、演示。教学过程：
课堂教学实施过程共分三步。
说明层次化设计的优点。图解说明层次化设计的核心思想：模块化、元件重用。加深对层次化设计的优点的理解。
图解说明在 Quartus II 中实现系统层次化设计的主要步骤：首先按自顶向下的设计方法，设计系统，划分和定义系统子模块，形成系统层次化设计图。其次用 VHDL 语言设计底层子模块，并生成相应的元件符号。最后调用下层元件，完成上层模块的设计，并生成相应的元件符号。这样从底层元件开始，自底向上完成系统的设计。
通过实际演示时钟选择器的设计过程，说明如何在Quartus II 中实现系统层次化设计，主要包括模块划分、元件设计文件的建立、元件符号的生成、元件调用、LPM宏模块的调用与参数配置、顶层电路原理图的建立。第七次课
内容：系统层次化设计进阶
教学目的：理解元件例化、程序包和类属映射。教学重点、难点：略 教学方法：图解、举例。教学过程：
课堂教学实施过程共分四步。
回顾上节课的内容：在Quartus II 中实现层次化设计，并引出新问题：如何用 VHDL 语言而不是元件符号来调用已设计的元件，实现系统层次化设计。由此引出元件例化、程序包和类属映射这几个层次化设计中最重要的VHDL语句。
说明什么是元件例化：将以前设计的实体当作本设计的一个元件(元件定义)，然后再调用这个元件，即用VHDL语言将各元件之间的连接关系描述出来(元件映射)。介绍元件例化中的元件定义和元件映射的语法格式，说明各项意义。通过一个例子引用2分频电路，来说明如何使用元件例化。
通过图解说明元件例化语句的缺点：如果在一个实体中用到多个元件，那么在其结构体中要用大量篇幅定义元件。元件定义在结构体中，只有这个实体能调用该元件，如果有多个实体用到同一个元件，那么在这多个实体中都要对该元件进行定义。通过对该问题的解决，引出程序包：将数据类型、元件定义、子程序等收集到一个VHDL程序包中，只要在设计实体中用USE语句调用该程序包，就可以使用这些预定义的数据类型、元件定义、子程序。说明程序包的语法格式，通过举例说明如何在程序包中进行元件定义以及如何应用程序包。提醒学生注意容易出错的地方：程序包设计文件应保存为同名的VHDL文件并编译。只有编译过的程序包才能被其它设计实体调用。
通过一个常见的实际问题：设计一个带参数的电子系统，使其应用范围更广，引出类属映射语句。通过设计带参数的分频器，说明如何用 VHDL 语言设计和调用带参数的元件。第八次课
内容：Moore 状态机的 VHDL 描述、Mealy 状态机的 VHDL 描述。
教学目的：理解什么是Moore 状态机和Mealy 状态机，掌握Moore 状态机和Mealy 状态机的 VHDL 描述。
教学重点、难点：Moore 状态机和Mealy 状态机的 VHDL 描述。教学方法：图解、举例、类比。教学过程：
课堂教学实施过程共分三步。说明组合逻辑和时序逻辑的区别。用老式按钮风扇类比组合逻辑，空调遥控器类比时序逻辑，形象的说明了组合电路的输出只与当前输入有关。时序逻辑电路的输出不仅与当前输入有关，还与过去的一系列输入有关。由此引出状态机：输出由当前状态和当前输入决定，是一种广义的时序电路。状态机分Moore与Mealy型。说明这两种状态机的特点：Moore型输出仅取决于其所处状态，Mealy型输出不仅与当前状态有关，也与当前输入有关，更常见。举例说明Moore 型状态机，并画出其状态转移图，通过状态转移图加强Moore型输出仅取决于其所处状态的理解。举例说明Mealy型状态机，并画出其状态转移图，通过状态转移图说明Mealy型输出不仅与当前状态有关，也与当前输入有关的特点。
以Moore状态机的状态转换图说明如何用VHDL来描述Moore状态机，分为两个进程：确定状态转移的进程 Chang_State，决定输出值的进程 Output_Process。状态转移进程：Moore 状态机状态转移与输出 Dout 无关。当S0状态输入0时，仍然还在S0状态，没有进行状态转移，因此也与这种自环与状态转移无关。状态转移进程由去掉输出和自环后的状态转移图决定。根据化简后的状态图写出状态转移进程。CASE语句嵌套IF语句，CASE语句表示当前状态，IF语句表示在当前状态下，根据当前输入决定状态转移。提醒学生注意：一定要有状态机开始工作的条件，否则状态机永远不会工作。输出进程：在Moore状态机中输出只与当前状态相关，用一个CASE语句完成。
在上一步的基础上，对比Moore状态机的VHDL实现，说明Mealy状态机的实现，仍分为两个进程：确定状态转移的进程Chang_State，决定输出值的进程 Output_Process。由于Mealy状态机与Moore状态机的区别只在输出 Dout 同时与当前状态 Si 和当前输入有关。因此Chang_State进程的实现与Moore机相同。输出由当前状态和当前输入共同决定，因此输出进程 Output_Process也是CASE嵌套IF的格式，与状态转移进程类似。第九次课
内容：用状态机实现交通灯控制器
教学目的：掌握使用状态机实现数字系统设计的方法。教学重点、难点：在 Quartus II 中状态机的实现方法。教学方法：图解、举例、演示。教学过程：
课堂教学实施过程共分四步。
说明任务与要求，进行系统分析设计，在此基础上画出系统框图，确定元件模块和元件接口与连接。回顾在Quartus II 中实现层次化设计过程，用VHDL语言实现底层模块：计数器和控制器的设计。
重点介绍如何用状态机设计控制器，确定状态和状态转移条件，画出状态转移图，发现这是个Moore状态机。回顾Moore状态机的VHDL实现，完成对控制器的设计。完成计数器和控制器的设计后，生成相应的计数器和控制器元件符号。按系统框图建立顶层电路图，编译工程。第十次课
教学内容：Protel2004项目文件的管理和编辑
（一）教学目标：
1、学会在Protel2004软件中创建相应的各种文件
2、学会在Protel2004文件中创建相应的项目
3、学会在Protel2004文件中创建相应的设计工作区 教学重点：
对Protel2004软件中各种层级，各种种类繁多的文件的识别和创建 教学方法：演示操作法 课时安排：1课时 教学过程：
一、Protel2004包含了三级文件管理模式，分别是设计工作区，项目和文件，级别依次从高到低。而文件有分为好多种类有原理图文件，PCB封装文件，库文件，脚本文件，混合信号仿真文件，又如项目文件中有包含不同项目对应得不同文件。我们只是建立几个常用的文件
二、在Protel2004工作环境中创建原理图文件
1、打开文件/创建/原理图，创建一个原理图文件，并保存。注意器保存位置和保存的文件名称，类型扩展名。
2、打开文件/创建/PCB文件，创建一个PCB文件，并保存。注意器保存位置和保存的文件名称，类型扩展名。
三、在Protel2004工作环境中创建项目文件
打开文件/创建/项目/PCB项目，创建一个PCB项目文件，并保存。注意器保存位置和保存的文件名称，类型扩展名。
四、在Protel2004工作环境中创建项目文件
打开文件/创建/设计工作区，创建一个设计工作区文件，并保存。注意器保存的方法、位置和保存的文件名称，类型扩展名。
以上在保存文件的，项目级工作区的时候有几种不同的方法：
1、在相应的文件上点击右键保存，或另存为
2、在菜单栏中文件中找出相应命令执行保存操作
五、打开工作面板projects.查看他们的结构关系。教学反思于总结：
在演示教学的同时要注意教学的节奏，应反复演示，是学生能看清楚每一个操作步骤。要求学生对于常用的文件类型的扩展名，图形符号有所了解。第十一次课
教学内容：原理图的设计基础 教学目标：
1、掌握原理图的一般设计步骤
2、熟悉Protel2004原理图设计工具栏
3、熟练操作原理图的图样的放大于缩小 教学难点：
掌握原理图图样的放大于缩小的操作方法，牢记器快捷键操作。教学方法：讲授法和演示操作法 课时安排：1课时 教学过程：
一、原理图的一般设计步骤（讲授法）原理图的设计流程如下：
1、启动Protel2004原理图编辑器
新建一个原理图文件或打开一个原理图文件，都可以启动原理图编辑器，进入原理图设计工作。
这里我们打开Protel2004自带示例中的一个原理图文件。
2、设置原理图图样的大小及版面
3、在图样上放置元器件
4、对所放置元器件进行布局、布线
5、对布局、布线后的元器件进行调整
二、Protel2004 原理图设计工具栏
这里我们打开Protel2004自带示例中的一个原理图文件。
Protel2004为设计者提供了方便快捷的原理图绘制工具，分类放置在不同的工具栏中。这些工具栏，可以通过执行选单命令“视图/工具栏”的下拉菜单进行打开和关闭。
三、图样的放大于缩小：
1、在视图菜单中有一系列的图样于缩小命令，分别执行这些命令，观察图样的变化，并记忆理解这些命令的含义和作用。熟练掌握这些命令的快捷键执行方式。
2、利用键盘实现图样的放大于缩小。教学反思于总结：
关于原理图设计的一般步骤，学生只要有个大致的了解就可以了，这个过程会在以后的操作中逐渐的熟练起来。儿本节课中第三部分是重点难点。需要学生对于各个命令逐条的反复的操作，观察器变化，这个操作过程是枯燥的，应该尽可能的提高这节课的趣味性。让学生更积极的投入进去。第十二讲
教学内容：连接线路
（一）教学目标：
1、能够熟练的连接导线
2、学会放置线路节点
3、掌握设置网络标号 教学重点：
1、熟练的在电路中连接导线
2、理解网络标号的含义并能够正确而且熟练的放置网络标号 教学方法：演示教学法，任务完成法 课时安排：2课时 教学过程：
一、连接导线
当所有电路元器件、电源和其他对象放置完毕后，就可以进行原理图中个对象的连线。连线的主要目的是按照电路设计的要求建立网络的实际连通性。打开任一原理图电路，对所教授内容进行演示。
连线的方法：执行“放置/导线命令”命令，或左键单击wring工具栏中的连接导线命令。此时光标变为十字状，进入连线状态。当光标到达电气引脚是，会自动出现一个红色的“×”，单击鼠标左键，确定导线的起点，拖动鼠标到终点处，单击鼠标左键，一根导线结束。再次单击开始画第二条导线，也可单击鼠标右键退出连线状态。
Protel2004为设计者提供了四种导线模式：90度走线、45度走线、任意角度走线和自动布线。在画导线过程中，按下shift+space键，可以在各种走线模式间循环切换。
二、放置线路结点
所谓线路结点，是指当两条导线交叉时相连的状况。如果没有结点存在，则认为该两条导线在电气上是不连通的。反之，则连通。
Protel2004是设计者在绘制导线时，将在T字连线处自动产生结点，而在十字处不会自动产生结点，若设计者需要结点则必须由手工放置。
三、设置网络标号
网络标号是实际电气连接的导线的序号。具有相同的网络标号的导线，不管图上是否连在一起，都被看做是同一条导线。它多用于多层次电路或多重式电路的各个模块电路之间的连接，这个功能在绘制印制电路板时十分重要。
放置网络标签的方法：执行“放置/网络标签”命令，光标变成十字状当网络标签于导线或引脚连接状态时，会出现红色的“×”标志，单击鼠标左键，完成放置。同时对网络标签进行设置。
绘制下列电路图，完成对所学内容的练习
教学反思与总结：
本次课中，导线和网络标签的使用在绘制原理图的过程中是经常使用的，尤其是连接导线，需要反复的练习才能够熟练的掌握。有的学生在连接导线是的终点和下一段导线的起点操作不正确，将单击变为了双击，会造成元器件短路（如下图示例）。还有就是网络标签的放置位置不正确，没有注意到红色小叉的标记，随让标签也是放置在了导线或者元件的附近，但是并未形成成功的连接。第十三讲
教学内容：原理图的绘制 教学目标：
1、通过实际的大量的练习熟悉并掌握原理图文件的设计步骤
2、通过实际的大量的练习教学重点：
熟悉并掌握原理图的绘画技巧 教学方法：任务式教学法 课时安排：1课时 教学过程：
绘制下面的原理图，进行练习：
教学反思与总结：
随着电子技术和计算机技术的发展,电子产品已与计算机系统紧密相连,电子产品的智能化日益完善,电路的集成度越来越高,而产品的更新周期却越来越短。电子设计自动化(EDA)技术,使得电子线路的设计人员能在计算机上完成电路的功能设计、逻辑设计、性能设计、时序测试直到印制电路板的自动设计,包括印制板的温度分布和电磁兼容测度。EDA是在计算机辅助设计(CAD)技术的基础上发展起来的计算机设计系统。与早期的CAD软件相比,EDA软件的自动化程度更高、功能更完善、运行速度更快,而且操作界面友善,有良好的数据开放性和互换性,即不同厂商的EDA软件可兼容,氢EDA技术已为世界上各大公司、企业和科研单位广泛使用。
2 EDA的基本设计方法
2.1 电路级设计。
电路级设计工作流程如图1所示。电子工程师接受系统设计任务后,首先确定设计方案,并选择能实现该方案的合适元器件,然后根据具体的元器件设计电路原理图。接着进行第一次仿真,这一次仿真主要是检验设计方案在功能方面的正确性。仿真通过后,根据原理图产生的电气连接网络表示PCB板的自动布局布线。在制作PCB板之前还可以进行PCB后分析,其中包括热分析、噪声及窜扰分析、电磁兼容分析、可靠性分析等,并可将分析后的结果参数反标回电路图,进行第二次仿真,也称为后仿真。后仿真主要是检验PCB板在实际工作环境中的可行性。2.2系统级设计。系统级设计的工作流程图见图2。首先,工程师按照“自上向下”的设计方法进行系统划分。其次,输入VHDL代码,这是高层次设计中最为普遍的输入方式。此外,还可以采用图形输入方式(框图,状态图等),这种输入方式具有直观、容易理解的优点。第三步是,将以上的设计输入编译成标准的VHDL文件。第四步是进行代码设计级的功能仿真,主要是检验系统功能设计的正确性。这一步骤适用大型设计,因为对于大型设计来说,在综合前对源代码仿真,就可以大大减少设计重复的次数和时间。第五步是,利用综合器对VHDL源代码进行综合优化处理,生成门级描述的网络表文件,这是将高层次描述转化为硬件电路的关键步骤。综合优化是针对ASIC芯片供应商的某一产品系统进行的,所以综合的过程要在相应的厂家综合库支持下才能完成。第六步是,利用产生的网络表文件进行适配前的时序仿真,仿真过程不涉及具体器件的硬件特性,是较粗略的。第七步是利用适配器将综合的网络表文件针对某一具体的目标器件进行逻辑映射操作,包括底层器件配置、逻辑分割、逻辑优化、布局布线。第八步是在适配完成后,产生多项设计结果。
3 实例应用
3.1 电路功能及性能特点。
有时候希望某些电器或设备只有自己能打开,别人不开,数字密码开关能满足此要求。本数字密码开关有以下特点:采用常用数字集成电路,制作容易,性价比高;开锁密码有8位,8位数码有108种编码,可靠性高,多余数字可用于错码报警及报警复位。密最多可达10位,修改密码方法简单;静态电流小,适合于电池供电。3.2电路设计。电子工作台(EWB)是“Interactive Image Technologies”公司推出的电路分析和设计软件。它不令与SPICE软件兼容,而且具有界面形象、操作方便、采用图形方式创建电路的特点。对元器件既提供了理想模型和实际模型。用于各处模拟、数字混合器,尤其适用数字电路仿真。启动EWB程序,进入multi SIM2001主窗口,从元器件库中调出各元器件放在工作平台上,CMOS集成电路4017、4013用10V电源的电路,连接电路,并将仿真所用的数字电压表、数字电流表、电平指示灯、交流电源、灯泡等一起接入电路,如图3所示。双击交流电源将交流电源设置为220V50H2,灯泡X1要调用虚拟元件库中的虚拟灯泡,将灯泡的电压设置为220V,双击蜂鸣器将蜂鸣器的工作电压设置为8V以下。从库中调出的按钮开关的操作键为空格健,不同的按钮开关要设置为不同的操作键。
4 仿真分析
原理图检查正确后,接通仿真开关激活电器电路,此时,发光二级管LED1、LED2不亮,继电器断开,灯泡X1不亮,蜂鸣器不响。然后分别按CBJGHEJE各键,此时,指示灯X2亮,电压表显示高电压,发光二级管LED1亮,继电器吸合,灯泡X1亮,说明开启电子设备的电源。再按C键(CD4017清零),指标灯X2灭掉,发光二极管LED1、继电器和灯泡X1状况不变,接着按BJGHEJE各键一遍,指示灯X2亮,发光二级管LED1灭,继电器断开,灯泡X1不亮,关掉电子设备的电源。按完一遍密码后,指标灯X2应从灭到亮,LED1和继电器的状态应改变,如果按完一遍密码后LED1和继电器的状态不变。
错码报警仿真:按A、D、F、I中任何一键,发光二菜管LED2亮,蜂鸣器响。再按A、D、F、I中任何一键,LED2灭,蜂鸣器不响,报警消除。
5 生成PCB图
将原理图生成与印制电路板设计软件相应格式的网络表文件,自动设计印制电路板。图3为用Protel/PCB99自动布局布线并经手工调整的PCB图。
结束语
电子设计自动化(EDA)技术能将电子产品从电路设计、性能分析到设计出印制板的整个过程在计算机上自动处理完成。电子工作台特别适合设计数字电路,Multi SIM2001高品质的性能、强大的分析能力和线屏幕显示让设计者轻松愉快、卓有成效地完成设计任务。
摘要：介绍了电子设计自动化设计方法,通过一个具体的例子,阐述了用电子工作台设计数字电路的方法(如电路的连接,仿真分析,制作印刷电路板)。
关键词：电子设计自动化,仿真,印刷电路板
参考文献
[1]周政新.电子设计自动化实践和训练[M].北京:中国民航出版社,1998.
关键词：EDA技术 有效教学 教学模式
0.引言
EDA（ElectronicDesignAutomation）技术即电子设计自动化是以计算机为工作平台，融合了应用电子技术、计算机技术、信息处理及智能化技术的最新成果而形成的一门新技术，是一种能够设计和仿真电子电路或系统的软件工具。
《EDA技术基础》课程是电子、自动化、机电一体化等专业的一门专业课，在高校机电类专业教育中发挥着不容忽视的作用，EDA技术已经成为电子行业领域开发和进行科学研究所需要的基本技能。通过对EDA技术课程教学改革，可以提高学生电子设计的综合能力，培养学生主动获取知識，灵活运用知识的能力，促进信息技术与学科课程的整合，逐步实现教学内容的呈现方式、学生的学习方式、教师的教学方式和师生互动方式的变革。为加快现行教学内容和教学方法的改革，笔者结合教学实践，对《EDA技术基础》的有效教学做些有益的探讨。
1.激发学生的主动性，提高教学的有效性
我院的《EDA技术基础》这门课是在大三上学期开的，在此之前已经学习过了《C语言》和《PLC》等相似的课程，学生已经有了一定的编程基础，教师可以抓住这一有利条件做文章，让学生克服恐惧心理，使得学生还没有开始入门这门课，就对这门课的学习方法，理论框架有了大概的了解，这样学生就觉得学这门课相对比较简单，从而增强了学生的主动性。
现在的学生的学习目的功利性很强，不能马上就用上的知识或课程是很难调动他们的兴趣，因此还可以在平时时不时的灌输EDA技术的重要性，讲述这门课的应用领域有哪些，通过大量的切近生活的实例让学生进一步了EDA技术，比如交通灯控制、数码译码显示、数字钟表、虚拟仪表、接口与通信模块乃至处理器等等，学生们听到这门课程的应用领域和前景后，觉得这门课是非常实用的，从而让学生产生浓厚的学习兴趣和探索专业知识新领域的欲望。
2.课堂教学实施模式多元化
《EDA技术基础》是一门操作性非常强的课程，当然它不是简单看着老师依葫芦画瓢就可以了，还需要掌握一定的理论知识和编程方法，目前，这类课程普遍存在着教学效率不高，学生学后感觉不知所云的问题，究其原因主要是教学手段陈旧，和现代编程类专业课的教学要求不匹配，以至于学生学习积极性不高，难以接受，导致学习效果不理想，教学有效性不强。因此迫切的需要改变传统的教学模式，有效利用机房的多媒体教学设备和教学试验箱，在教学过程中根据教学内容和教学目标的需要，灵活运用案例教学、任务驱动、学训结合、工学结合等教学手法[2]，落实以学生为主体、以能力为本位的教育理念，是目前高职教育者们普遍探索的热点问题，结合本课程，笔者主要谈两种教学方法。
（1）改革教学理念，适当穿插“先学后教”教学法
先学后教是江苏泰兴洋思中学独创的课堂教学模式，是对传统的“先教后学、课后作业”教学模式的颠覆性改革，该模式的主要思想是先让学生自学，让学生对教授的内容有个深入的了解，待会学生听老师讲的时候对所学的知识就有了深入的认识了，较传统方法有一定优势，但是这种教学模式是建立在学生自觉，求知欲强的基础上的，对于学习方法，学习态度相对欠缺的高职学生不是特别理想，但是鉴于《EDA技术基础》这门课却可以适当穿插，因为VHDL语言和C语言有一定相似性，所以在学习第四章VHDL设计初步[3]时可以适当穿插这个方法，比如学习第一节2选1多路选择器的VHDL描述，可以让学生先自学，然后点同学回答这个程序和C语言的异同点，相同点是都需要定义数据端口，但EDA需要确定该端口是输入端口还是输出端口，还有C语言中主程序的开始是大括号，而EDA主程序的开始是用BEGIN；IF_THEN_ELSE语句和C语言几乎是一模一样的，虽然少了个关键词THEN，但总体思想，算法框架是一样的，如果采用传统的方法，学生只是简单听老师讲，可能不会注意到这些异同点，或者对这些异同点印象不深，采用先学后教的方法后，学生对VHDL语言的特点就有了深刻的认识，就能很快掌握VHDL语言的规律。
（2）幻灯片教学、数字电路复习与现场编程相结合
《EDA技术基础》中很多应用程序比较复杂，这些程序是以数字电路为背景的，而数字电路是大二上学期开设的，过了一年大部分学生已经淡忘了，如果这些数字电路的工作过程都不知道，编程就无从谈起了，因此在编写应用程序以前要适当介绍相关的数字电路的内容，然后再来编程，编程前还是按照幻灯片将各条语句讲解一遍，这时学生虽然知道了各条语句的含义，但是让学生自己写肯定就无所适从了，这时候要从幻灯片切换到编程软件界面，教师不看教材，根据电路的要求，教师自己在软件界面上一句一句将程序写出来，并讲解为什么要这样写，这样学生就能清楚的知道该段程序的算法框架和编程思路了，然后让学生自己编写，最后编译，如果编译通过，学生这个内容就肯定掌握了。
（3）对比教学
《EDA技术基础》和PLC、C语言等课程在端口定义，编程算法等方面有很多不同之处，可以将这些课程的相关方面进行对比，增强印象，比如PLC不需要定义端口，而EDA和C语言需要定义端口等等。不仅几门课程之间可以进行对比，而且就EDA这门课程也可以就一些容易混淆的概念进行对比教学，比如EDA中有个一重要的概念是，并行执行和顺序执行，这是EDA的一个重要特点[3]，也是教学中的一个难点，单独讲解学生比较难理解，如果举个例子对比讲解，就容易理解多了。下面举一个例子进行分析。
程序1：Architecture one of mux21 is
nlc202309011959
Begin
Y<=a；
Y<=b；
End；
程序2：Architecture one of mux21 is
Begin
Process（a，b）
Begin
Y<=a；
Y<=b；
End；End；
虽然同样是赋值，但是第一个编译就通不过，第二个程序加了一个进程就可以通过了，这是为什么呢，这是因为进程外的程序是并行的，也就是说Y<=a和Y<=b是同时发生的，这时问题来了，Y到底是接受a还是b呢，矛盾，因此编译通不过，而程序2的赋值发生在进程里，而进程里的程序是顺序执行的，因此Y<=a被Y<=b覆盖掉了，虽然Y<=a无效，但是赋值是明确的，不存在矛盾，因此编译可以通过。通过这个例子，学生就能很好的理解并行运行和順序运行的区别了。
3.实验采用分层教学模式
《EDA技术基础》除了40课时的理论课外，还有两周的实训，每一届，特别是高职肯定有相当一部分学生没有教材上的知识掌握的不是特别牢固，如果大家都做一样难度的实验，有部分同学就跟不上了，按照以往的规律这时候这部分同学不是跟其他同学讲话就是看手机，特别是手机网络盛行的今天，这还是好的，有的同学可能还会仪器弄坏，怎么办，笔者举得实验分层是个很好的模式。笔者在平时将实验分为两个大类，一类是用EDA工具完成数字电路实验中的部分内容，如红绿灯控制、数码译码显示、全加器全减器等，这类实验学生在数字电路中都比较熟悉了，现在只是将其用软件实现，难度不大；一类是自动化控制、逻辑分析仪、虚拟仪表等[4]，这类实验技术指标大幅度提高，能体现EDA技术的优势，给实验兴趣浓厚和学有余力的学生提供更多的实验空间，充分调动发挥学生的创造力和聪明才智。
4.结束语
我院2011年在应用电子专业开设了《EDA技术基础》课程，笔者担任了该课程的教学，在教学中利用灵活多变的教学方法，通过理论教学和实践教学，把专业技术和操作技能传授给学生，为提高该课程教学的有效性，本文从四个方面对EDA技术的教学进行了探讨，但要进一步提高教学的有效性，还有很多问题需要深入的揣摩，在今后的教学实践中，还需要继续钻研课程理论，探索符合该课程的教学规律，从而全面提高教学的有效性。
参考文献：
[1]王淑芳.大学有效教学研究[J].高等工程教育研究，2006（4）：14-16.
[2]丁玲.EDA应用课程教学改革分析[J].辽宁工业大学学报，2012，14（1）：128-130.
[3]潘松，黄继业.EDA技术实用教程（第三版）[M].北京：科学出版社，2006.
[4]韩进.VHDL在数字集成电路设计中的应用[J].山东科技大学学报，2003（4）：74-77.
摘要：EDA技术结合数字电路课程设计课程是新教育改革的体现，创新的教学模式开启了学生的智慧，增强实践性与逻辑思维，激发学生热情。在阐述了EDA的特征及优势的同时，探究了它与数字电路课程设计的过程，最后对以新课程改革的观点分析课程设计的优势。
关键词：EDA技术 数字电路设计课 新课程改革
引言
随着社会科学技术不断发展，培养四有新人的重任略显重要。在日常生活中随处可见EDA技术的应用，电子信息时代，逐渐被HTML描述性语言代替。传统的理念及设计手段已经不能完全满足现代企业和社会的需求。在EDA(EleCTRonICs Design Automation）技术基础上，融入到数字电路课程是教育时代的要求，也是教学改革的新课程的要求。国家不仅重视创新发展，更注重培养人才，课程设计，直接影响学生的思想和培育。
1．EDA技术的特征及优势
1.1简单易于操作
计算机行业中，软件硬件的应用是相互结合的。那么，关于EDA技术应用的性质特征为整个设计过程简单可操作性强。在此方面涉及方面比较广泛，内容相对丰富，通过硬件描述与软件开发工具，实现特定的测试电路设计，在修改方面也达到便利的效果。
1.2产品的互换性强
EDA技术在设计上实现了逻辑编程器件，应用上可以自动的检测、编辑，以及对一些程序的重新建构，对其进行修改。设计芯片方法灵活性强，有别于传统的设计思路，在使用效率方面得到显而易见的效果。因而，产品的互换性较强。
1.3自动性能高
在传统的设计上，需要技术人员的操作，在人员辅助下操作完成设计。EDA技术设计突破以往的多人操作的难点，实现自动化设计。这不仅在人员调动方面节约了成本，而且实现了自动化设计。在性能上达到优化，测试全过程及及结果将会自动完成。
2．基于EDA技术结合数字电路课程设计的探究
2.1设计方法与要求
EDA在设计方法上遵循技术改革创新方式，将其传统的设计概念中，加入新的焊接模式的转变，达到了计算机自动化的性能；在设计要求上，运用于数字系统中，例如，在设计数字闹钟的过程中，增加了计时、整点报时等功能。在设计流程上，使用芯片也比传统芯片更实用。
2.2适配器件如何应用
这时代,EDA设计的特点，在底层配件上都尽显完善，适配对象包括布局线都进行了逻辑性操作。这增加了仿真设计的效果。根据所需要的设计文件类型，完成自动化设计过程。若设计有误，可自动下载编程，进行修改。可见器件的适配设计在实际应用中发挥其明显作用。
2.3编码电路与译码电路共占195个逻辑单元
数字电路课程设计应用在EDA中，通过目标系统，使用描述性编码完成设计工作，编译码电路在出错后会自动改错，编码电路与译码电路共同实现了逻辑性的功能，这个过程，体现了EDA技术在数字电路中越来越重要。
3.突破传统教学教程，注重能力的培养
3.1跟上时代脚步，注重教程改革
电路数字课程设计是电子信息专业的一门基础课程。教学课程方面，比以往的教学方案中增加更多互动模式，传教方式灵活简单易懂，注重培养学生的实践能力。目前，EDA技术涉及的领域遍布全国，它的发展已经步入科技前沿。
3.2根据社会需要，学以致用
数字电路课程设计，应用于实际生活的每个层面。在学校、医院、楼层、社区、企业、家庭、交通等领域中，随处可见，例如在医院里，病床疾病呼叫，还有密码解锁、楼层内的控灯、触摸延时灯、数字钟、还有循环彩灯以及在交通运输方面使用的交通灯等，要结合实际需求，达到教学与实践相结合。
3.3技术与课程设计相结合，利于能力的培养
DEA技术与数字电路课程设计的结合，在给学生逻辑思维上的灌输通通明朗。不论在教学教程上还是培育学生上都得到了实质性的提高。传统的数字电路课程设计制约了学生的分析能力，固定的教学模式，限制了学习设计思路，及其独立设计与组装的能力。因此，注重教学课程改革与培养实践技能成为发展趋势。
4高校开展EDA技术课程，教育教学不断完善
就目前状况来看，EDA技术的课程与实践课开展的十分普遍，对于高职电子专业人员来说，综合EDA技术的数字电路课程设计综合的实现了学生的应用能力，这是技术理论上的一场革命性的训练。新课程的培养目标理念深厚，这种教学方式，贯彻了“三个代表”的重要思想。
在课程上新改革，例如以往的法务部与税务部的分割线比较明显，而在大时代背景下，需要新型人才，也需要在企业中事倍功半，在以往的教程上综合了法务与税务的知识，在新课程的推动下，出现法务税务师，这不仅节约了人才，而且自身能力提高，实现个人独特的价值。基于EDA技术的数字电路课程设计理念也是如此，为节约人才与新型技术人员的培养提供可行性的策略。
总结
数字电路课程设计思路有两个，一个是仿真电路设计，一个是应用设计印刷电路板。课程设计的教程实践将会实现个人的独立设计与创新能力。能够培养具有逻辑性的思考和解决问题的高素质人才，提高学生积极性与学校热情，是实现基于EDA技术的数字电路课程设计的关键所在。
参考文献
EDA技术在数字电路教学中的应用
采用EDA技术设计数字电路与传统的电子技术设计方法相比,大大地缩短了数字电路产品的研制周期,提高了产品的可靠性,降低了成本.日趋进步和完善的EDA技术正在逐步取代传统的.电子设计方法而成为现代电子设计技术的核心,它是电子技术类课程教学改革的重要方向.本文旨在提高学生的动手能力,特别是有利于学生对数字电路EDA整体技术的认识与掌握.由于教学目标明确,教学内容与教学手段符合高职学生实际,因此学生学习的主动性、积极性很高,教学效果在专业课中比较突出.
作 者：陈立静 Chen Lijing 作者单位：山东劳动职业技术学院电气及自动化系,山东,济南,250022刊 名：中国电力教育英文刊名：CHINA ELECTRIC POWER EDUCATION年，卷(期)：“”(3)分类号：G71关键词：EDA技术 数字电路 教学创新
专业;姓名；学号；学习心 得
刘华
201530220109
电气自动化技术
本学期对EDA技术的学习为我的专业知识学习打开了一个全新的窗口——微电子技术领域。对EDA技术，我更是有了全新的认识。
微电子技术的进步主要表现在大规模集成电路加工技术即半导体工艺技术的发展上，使得表征半导体工艺水平的线宽已经达到了纳米级。所以，集成电路设计正在不断地向超大规模、极低功耗和超高速的方向发展。
而现代电子设计技术的核心已日趋转向基于计算机的电子设计自动化技术，即EDA技术。EDA技术就是依赖功能强大的计算机，在EDA工具软件平台上，对以硬件描述语言HDL为系统逻辑描述手段完成的设计文件，自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合、布局布线以及逻辑优化和仿真测试，直至实现既定的电子线路系统功能。EDA技术使得设计者的工作仅限于利用软件的方式，即利用硬件描述语言和EDA软件来完成对系统硬件功能的实现，这是电子设计技术的一个巨大进步。EDA技术在进入21世纪后，得到了更大的发展。嵌入式处理器软核的成熟，使得SOPC步入大规模应用阶段。电子技术领域全方位融入EDA技术，除了日益成熟的数字技术外，传统的电路系统设计建模理念发生了重大的变化。同时，EDA使得电子领域各学科的界限更加模糊，更加互为包容。这些都利于设计人员利用EDA技术进行电子系统设计，如全定制或半定制ASIC设计，FPGA/CPLD开发应用和印制电路板 从EDA技术的特点不难看出，相比于传统的数字电子系统或IC设计，EDA技术拥有独特的优势。在传统的数字电子系统或IC设计中，手工设计占了较大的比例。因此，也存在很多缺点。例如：复杂电路的设计、调试十分困难；由于无法进行硬件系统仿真，如果某一过程存在错误，查找和修改十分不便；设计过程中产生大量文档，不易管理；可移植性差等。相比之下，EDA技术有很大不同。它运用HDL对数字系统进行抽象的行为与功能描述到具体的内部线路结构描述，从而可以在电子设计的各个阶段、各个层次进行计算机模拟验证，保证设计过程的正确性，可以大大降低设计成本，缩短设计周期。由于有各类库的支持，能够完成各种自动设计过程。它极大地简化了设计文档的管理，逻辑设计仿真测试技术也日益强大。VHDL在现在的EDA设计中使用最多，也拥有几乎所有主流EDA工具的支持。VHDL作为一个规范语言和建模语言，不仅可以作为系统模拟的建模工具，而且可以作为电路系统的设计工具，可以利用软件工具将VHDL源码自动地转化为文本方式表达的基本逻辑元件连接图，即网表文件。这种方法显然对于电路自动设计是一个极大的推进。它具有很强的电路描述和建模能力，能从多个层次对数字系统进行建模和描述，从而大大简化了硬件设计任务，提高了设计效率和可靠性。EDA技术良好的可移植性与可 测试性，将所有设计环节纳入统一的自顶向下的设计方案中。它不但在整个设计流程上充分利用计算机的自动设计能力、在各个设计层次上利用计算机完成不同内容的仿真模拟，而且在系统板设计结束后仍可利用计算机对硬件系统进行完整的测试
书中通过大量的图示对PLD硬件特性与编程技术进行了形象的讲解，不仅融合了之前学习的关于电路设计的知识还将EDA的技术加入其中。对VHDL语言的详尽讲解更是让我深刻理解了VHDL语言的编程原理。由于本门课程是一门硬件学习课程，所以实验必不可少。通过课程最后实验，我体会一些VHDL语言相对于其他编程语言的特点。
相对于其它计算机语言的学习，如C 或汇编语言，VHDL 具有明显的特点。这不仅仅是由于VHDL 作为一种硬件描述语言的学习需要了解较多的数字逻辑方面的硬件电路知识，包括目标芯片基本结构方面的知识更重要的是由于VHDL 描述的对象始终是客观的电路系统。由于电路系统内部的子系统乃至部分元器件的工作状态和工作方式可以是相互独立、互不相关的，也可以是互为因果的。这表明，在任一时刻，电路系统可以有许多相关和不相关的事件同时并行发生。例如可以在多个独立的模块中同时入行不同方式的数据交换和控制信号传输，这种并行工作方式是任何一种基于CPU 的软件程序语言所无法描绘和实现的。传统的软件编程语言只能根据CPU 的工作方式，以排队式指令的形式来对特定的事件和信息进行控制或接收。在CPU 工作的任一时间段内只能完成一种操作。因此，任何复杂的程序在一个单CPU 的计算机中的运行，永远是单向和一维的。因而程序设计者也几乎只需以一维的思维模式就可以编程和工作了。
EDA技术涉及自动控制、信号处理、机械制造以及汽车等多个领域。EDA技术课程是一门综合性和实践性很强的专业课程, EDA技术的熟练应用需要扎实的基础知识和丰富的经验积累。EDA技术作为高校的一门课程在国内最早开设于20世纪90年代, 经过多年的发展, 已基本覆盖国内大部分高校。基于目前多数高校课程的学时设置, EDA教学的主要目标是使学生了解可编程逻辑器件的基本原理, 掌握硬件描述语言, 并能使用EDA软件工具进行基于FPGA和CPLD芯片的电子系统设计。为适应EDA技术以及高校课程改革的发展情况, 特别是“感知中国中心”在无锡的设立, 我院决定以物联网技术研究为未来主要方向之一, 这对EDA技术课程教学提出了新的要求。笔者总结了现有教学方法存在的不足, 并结合自身教学经验和感悟, 对EDA技术课程的教学提出了建议。
1 存在问题
EDA技术课程在我院是专业选修课, 安排40学时, 其中课堂教学24学时, 实验教学16学时。课堂教学内容主要包括可编程器件基础、硬件描述语言以及软件开发平台使用三大部分, 其中硬件描述语言为课堂教学的主要部分。实验教学以现有FPGA实验箱为平台, 以验证性实验和单元电路设计为对象, 在实验室完成程序编写和调试。课程考核成绩由理论成绩和实验成绩两部分构成, 各占50%。经过多年的实践观察, 现有教学方法暴露出一些不足。
1.1 课堂气氛沉闷
在硬件描述语言的教学中, 编程方法和语法的学习本身比较枯燥, 学生在基本掌握各种语句后, 对编程技巧的进一步提高难以通过课堂学习完成, 导致学生学习兴趣下降, 上课积极性不高。同时, 现有EDA技术课程一般采用多媒体教学, 课堂上播放大量的程序文稿, 师生间的交流和互动较少, 致使课堂气氛沉闷, 教学效果差。
1.2 教学模式层次不明确
EDA技术课程教学包括课堂教学和实验教学。受学时限制, 学生课堂学习以掌握硬件编程语言为主, 对可编程逻辑器件硬件结构以及软件平台使用流程只能基本了解。实验学习主要包括, 熟悉EDA软件平台使用, 常用语法和语句的验证性实验和简单的电子电路设计。本课程教学难度整体偏低, 学习方法以理解性学习为主, 创新性不够, 不能进一步发挥学生的主观能动性。
1.3 考核成绩拉不开档次
在本课程考核中, 课堂考核的签到和作业方式难以精确区别学生的学习效果;而实验教学由于内容比较简单, 大部分学生能正常完成实验, 实验成绩拉不开档次。许多教师在评分环节加入学习态度、实验报告整洁度等主观性比较强的判断因素, 这导致最终的考核成绩不够合理。有些学生感到, 自己平时在这门课程花费的时间和精力明显比另外一名学生多, 可考核成绩却基本相同, 这使他们感到不公平。
2 教改思路
针对以上问题, 我们在不增加学时的情况下, 将课程教学调整为课堂教学、实验教学和实践教学三个部分。课堂教学14学时, 实验教学16学时, 实践教学10学时。
课堂教学以掌握基本的概念、硬件描述语言以及熟悉EDA设计流程为目标。实验教学增加可编程逻辑器件的认识实验和EDA软件平台认识实验, 然后以单元电路的验证性实验为主, 实验题目要预先安排和合理设置, 以使各单元电路可以组合成一个电子系统, 最后一个实验为综合性实验, 学生可在前面单元电路实验的基础上, 使用层次化的EDA设计方法完成一个简单电路系统的设计。实践环节以学生为中心, 以3~5人为一个小组, 完成具体的实践任务。任课教师布置完任务后, 学生在开放性实验室自主完成, 期间任课教师负责答疑指导。
上述三个环节层次分明, 课堂教学和实验教学为基础知识学习环节, 通过前两个环节的学习, 学生可以基本掌握EDA技术的基础知识以及基于大规模可编程逻辑芯片的电子电路开发流程。实践环节以综合提高为目标, 要求学生查阅各种参考资料, 制订系统设计方案, 培养发现问题、分析问题以及解决问题的能力, 掌握EDA实际开发技能。
EDA技术课程的最终考核成绩由上述三个环节的考核成绩构成, 其占比分别为40%, 30%和30%。课堂学习成绩通过考勤和专题小报告进行评价;实验环节通过实验报告进行评价;实践环节以小组答辩形式进行评价, 小组各成员要说明其在整个系统设计过程中负责的任务, 现场演示系统工作原理, 教师对其提问以判断其掌握程度。
3 教改方法
上述三个教学环节逐步递进, 环环相扣。为顺利实施并取得好的教学效果, 我们应从以下几个方面改进教学方法。
3.1 上好第一堂课, 激发学生学习兴趣
兴趣是学生学好一门课程的重要前提[2]。美国著名教育学家杰罗姆·布鲁纳提出, 学习是学习者主动形成认知的一个过程。心理学对兴趣作了界定:兴趣是指一个人经常趋向于认识掌握某种事物, 并且有积极情绪色彩的心理趋向, 是一种强大的内趋力。因此, 学习本身是一个主动的过程, 没有兴趣的学习过程称不上是真正的学习。我国宋朝张载有一句名言:“人若志趣不远, 心不在焉, 虽学无成。”
在EDA技术课堂教学中, 上好第一节课对培养学生的学习兴趣至关重要。作为一门应用性很强的课程, 教师应注重理论联系实际, 启发学生积极思考, 认识所学新知识的应用环境, 并举一反三, 建立新知识和学生已具备的知识的联系纽带。例如:对于单片机技术、电气控制与PLC应用以及EDA技术这三门课程, 多数学生的第一感觉是, 它们的主要内容是编程, 至于其在具体环境下如何选择应用并不清楚。我们以曲柄连杆机构的控制为例, 让学生充分认识基于FPGA芯片的控制器在高速运算方面的优势。曲柄连杆机构把旋转运动转变为直线运动[3], 为使直线运动速度恒定, 必须控制每个旋转角度下的转速。把360度圆周分得越密, 要求控制器的运算速度就越快, 从毫秒提高到微秒, 再到纳秒, 这时PLC和单片机的运算速度就达不到要求了, 而FPGA的优势就显而易见。通过这个例子, 学生对EDA技术这门课程有了深刻的认识, 并期望进一步探究, 亲自验证所设计的电路系统是不是果真如此, 这大大增强了学习者的学习兴趣, 提高了学习信心, 对后续课程的学习有积极的促进作用。
3.2 采用实例教学法, 开展硬件描述语言讲授
硬件描述语言与汇编语言、C语言等虽存在本质上的不同, 但其学习内容都包括文字规则、数据类型、编程语句以及函数等多个部分。在学生已经学过某种语言后, 如果按照传统的顺序逐步讲解硬件描述语言的各个部分, 多数学生的第一感觉是炒冷饭, 因而不重视此部分的学习。
采用实例教学法结合任务思想讲解硬件描述语言知识, 可以有效改善上述不足。实例教学法是教师依据教材内容和教学要求选取合适的题材, 把关键的知识点融合在一起, 形成典型实例, 通过对实例的讲解, 使学生掌握其中的知识点[4]。如在文献[1]中, 三种不同的编程方法实现了相同的数据选择器功能。学生通过电路设计, 掌握了并行语句和顺序语句的用法, 学习了WHEN_ELSE结构语句、IF语句、赋值语句以及进程语句的基本用法。另外, 学生通过实例进一步了解到硬件描述语言使用的灵活性, 即不同的语句可以实现相同的目的, 使用最简单及综合效率最高的语句进行编程将是学习的目标。以此为例, 教师可以归纳总结, 设计多个典型实例, 每个实例需包含EDA设计输入、综合、适配、仿真、编程下载和硬件测试的全过程, 使学生通过这些实例的学习, 基本掌握EDA硬件描述语言的用法。同时, 这种教学方法也是前述课堂教学环节学时压缩的必要手段。
3.3 积极利用网络资源, 紧跟学科发展前沿
E D A技术的发展基于微电子技术和计算机技术的发展, 而这两种技术是当今世界发展最快的两个。课堂教学中使用的教材的更新速度远远滞后于新技术和新工具的发展速度。利用网络教学资源, 及时关注国内外电子元器件和电子技术应用知识, 跟踪学科发展进程, 对及时更新和补充教学内容是一种重要的辅助手段。这不仅可以使学生实时掌握先进的电子电路设计方法, 及时了解本学科最新发展动态和应用热点, 还对培养学生的创新思维和创新能力有积极作用。
网络教学资源为EDA技术课程学习提供了大量的资源。目前关于EDA技术的网站非常多, 但基本上可分为三种。第一种是各主流芯片厂商的公司网站, 如Xilinx公司和Altera公司的网站, 其中文网址分别是:china.xilinx.com和www.altera.com.cn。这两家公司占据了FPGA芯片80%以上的市场份额, 其网站提供了最新的元器件和开发工具信息。第二类是一些电子技术学习网站, 如www.21ic.com, www.eda-china.com和www.edabbs.com等。这些网站不仅包含了芯片、技术论文和应用实例等大量学习资料, 还设有专业的技术论坛, 给学习者提供互相交流的学习平台。第三类网站是实验设备开发公司的网站, 如杭州康芯电子有限公司网站www.kx-soc.com, 该网站不仅包含相关实验系统的使用说明, 还包含国内一些经典教材的教学课件, 可为学生和教师提供大量的学习资源。
3.4 进行学习投资, 购买FPGA开发板
丰富的学习环境和真实的学习材料, 不仅能帮助学生更好地掌握知识和技能, 还能加深其对所学知识和技能的认识与应用。对于EDA技术这类“软件”和“硬件”紧密结合的课程, 实践环节的训练是理论知识和实际操作融会贯通的重要渠道。随着可编程器件的广泛应用, 学习用开发板的价格已经降到大部分学生能够负担得起的程度。我们建议学生在经济条件允许的情况下, 购买一块属于自己的FPGA开发板, 它可以降低学生对EDA技术课程的陌生感, 并且可以成为学生学好该课程的重要工具[5]。
目前FPGA开发板的种类繁多, 价格从几百元到上千元不等。学习用开发板的选购可从以下几个方面考虑。 (1) 核心板芯片类型。主流公司Xilinx和Altera的芯片种类多, 涵盖从低端到高端多个档次的芯片, 学习者可根据价格和功能进行选择。 (2) 使用方向。学习者可根据主要是用于控制器设计、通信算法, 还是图像处理等不同方向, 结合芯片说明书进行选择。 (3) 开发板所附学习资料丰富程度。作为初学者, 多看一些典型电路的程序实例、调试验证, 并和自己的设计进行比较, 是快速提高EDA技术的一条捷径。另外, 我们还可以从电路板外设类型、元器件质量、外观精细度和售后服务等多方面考虑。
3.5 制定公平有效的考核方法
EDA技术作为一门选修课, 同时又具有非常强的实际应用性, 传统教学模式中的试卷加实验报告的考核形式, 难以公平有效地评价学生的学习状况[6]。在新的教改思路下, 我们制定了新的评价机制。专题小报告成绩是课堂评价的一部分, 报告题目由任课教师拟定。由于EDA技术应用十分广泛, 教师可以根据学生人数拟定对应数目的题目, 让每个学生都有自己独一无二的题目。另外, 教师要对题目合理设置, 注意锻炼学生查资料、整理提炼思路、组织文字以及论文排版格式等多项能力。实验环节和实践环节的评价以督促学生端正态度、学以致用以及完成教师布置的任务为目的。为做到尽量公平、公开地对学生的劳动成果进行评价, 教师可根据学生设计制作成功与否、完成的程度进行评分。例如:学生基本完成任务书所提要求, 成绩可评为合格;在此基础上积极思考和比较, 发现不足并提出建议, 可评为良好;进行硬件和软件电路修改, 改进不足并调试通过, 可评为优秀。在这样一种无形引导与激励下, 学生慢慢学会了关注自己、关注他人、尊重劳动, 也深化了师生沟通。学生会主动找教师讨论调试中遇到的问题, 积极思考解决办法。多数学生在成功调试出所设计的电路系统后, 体验到了成功的喜悦, 进一步激发他们的实验兴趣、学习热情和创造热情。
4 结束语
笔者在自己所教班级中进行了两个学期的试验, 实施新教学方法后, 最明显的改变是, 学生对EDA技术课程的学习兴趣大大提高, 课堂气氛活跃, 学生能主动结合自己身边的电子产品进行思考。特别是在实践环节中, 学生的想象力和创新能力得以施展, 笔者经常被学生提出的具有挑战性的问题难倒, 深刻感受到教学相长的含义。另外, 随着学生掌握的EDA技术知识的增加, 部分学生已积极参与到教师的科研活动中, 为今后进一步学习打下了坚实的基础。
摘要：根据EDA技术课程本身的特性, 分析了现有教学存在的问题及产生的原因, 提出了一种包括课堂教学、实验教学和实践教学三个环节的新型教学方案, 并从教师和学生两个角度给出具体的教改方法。新方案不增加教学学时, 易于实施, 实际教学效果良好。
关键词：EDA技术,教学改革,高等教育
参考文献
[1]潘松, 黄继业.EDA技术实用教程[M].北京:科学出版社, 2013.
[2]陈晓华, 崔琳.培养大学生学习兴趣, 提高本科教学质量[J].教育探索, 2010 (3) :94-96.
[3]郑文纬, 吴克坚.机械原理[M].北京:高等教育出版社, 2012.
[4]阚玲玲, 张秀艳, 梁洪卫.“EDA技术与应用”课程教学内容的定位和改革[J].电气电子教学学报, 2010, 32 (3) :27-28.
[5]王媛媛.浅谈FPGA应用与设计实践教学与改革[J].高校实验室工作研究, 2012 (3) :52-53.
关键词：电子工程设计 EDA技术
1 概述
20世纪90年代，国际上电子和计算机技术较为先进的国家一直在积极探索新的电子电路设计方法，并在设计方法、工具等方面进行了彻底的变革，取得了巨大成功。EDA技术就是在这个形势下诞生的技术，在我国现今的电子工程设计中具有重要的意义。
2 EDA技术
EDA技术（电子设计自动化：Electronic Design Automation），是一种通过大范围可编程逻辑器件为设计基础，并以描述语言为主要系统逻辑的表达方式，能够以较大的规模计算机的逻辑器件实验开发系统以及开发软件作为设计工具，能够通过其相关的开发软件以自动的形式对软件进行设计、并对电子硬件系统进行一系列逻辑布局布线、仿真、编译以及化简等工作进行实现，从而使其能够对特点的芯片进行编译等工程，从而在最终形成一种电子系统专用的新技术。同时，在这种技术中还包括了电路板辅助设计以及计算机辅助分析等技术。总体而言，这种技术是一种在电子设计工作中原有CAD技术的基础上进一步升级、发展而生成的一种新式软件系统，能够有效的帮助我们进行信息技术、计算机制造以及计算机技术的发展。
在EDA技术中，其中所具有的部件主要有综合器、仿真器、下载器、编译器以及适配器。其中，综合器所具有的功能是将设计工作人员在平台中所设计完毕的文件通过一定形式的转换形成对于系统的电路描述，是一种对于电子硬件显示以及软件进行沟通的桥梁。而适配器则是将综合器在上一环节中所生成的文件制定在相关的器件之中，并最终形成下载文件。对于EDA技术来说，其是我国目前电子工程设计工作中较为关键、核心的一项技术，这是因为其所使用的语言为HDL，一种具有系统编程、现场编程以及描述范围更广的语言，能够有效的帮助我们对电子工程的设计工作进行修改、交流以及保存。而其所具有的自动化能力也能够在各个级别中进行纠错以及调试工作。
3 EDA技术的发展过程
EDA是一项近几年来获得较大发展的新兴技术，其发展过程主要有以下几个阶段：
早期阶段：其时间大约是在上世纪70年代，此时社会中已经出现了中小规模的集成电路，而由于当时人们通过传统的方式对集成电路以及电路板进行设计的花费较大、效率较低，就促使人们开始以计算机为媒介开展对电路板进行PCB设计，并在这个过程中将对于电子产品设计中重复性较强的劳动比如布线等等以一种崭新的图形编辑工具CAD进行代替，并在产品设计的过程中起到了设计规则检查以及图形编辑等功能。
发展阶段：此时，时间已经来到了上世纪80年代，而这也正是EDA技术得以完善以及良好发展的阶段。由于在这个时期中社会中集成电路的规模逐渐得到了进一步的扩大，使得人们也在需求的影响下进一步的对相关软件进行开发，从而将不同的CAD工具以集成的方式形成了一种系统，并在此系统建立的同时完善了其中的结构以及功能设计。此时，EDA已经逐渐发展到了半导体芯片的设计。
成熟阶段：当时间发展到90年代时，我国的微电子技术已经获得了很大的发展，一个普通的芯片就已经能够继承几千万个晶体管。而这种情况也使得EDA技术面临着更大的挑战，使得社会中的各大公司都陆续对规模更大的EDA软件系统进行了开发，并在这个过程中出现了以高级语言描述、系统级仿真和综合技术为特征的EDA技术。
4 电子工程设计中EDA技术的应用
近年来，我国的EDA技术得到了较大程度的完善和发展，且使得其所具有的应用范围也更加广泛，并逐渐渗透到了电子工程、航天军事、医药化工以及生物等领域之中。在这部分领域中，其主要的应用方式主要有以下几种：
4.1 仿真分析
当系统的电子工程方案设计完成并已经得到确定之后，我们则需要通过结构模拟以及系统仿真等方式对所设计方案的科学性、可行性以及合理性进行全面的分析研究。通过最新的EDA技术，则能够帮助我们对系统建立过程中每一个环节的传递参数进行确定，从而能够帮助我们通过数学模型的方式对其进行分析。对于这种仿真技术而言，则可以通过非电子工程设计的方式以及一定的推广应用来对我们研究过程中出现的新理论进行验证，并在实际分析工作完毕之后对不同系统中所具有的电路结构进行分析和模拟，从而更为准确的判断出电路结构自身性能指标的可行性以及结构设计的正确性。通过这种具有量化特点的分析方式，则能够有效的帮助我们提升电子工程设计的产品质量以及设计水平。
4.2 优化设计
对于电子产品的元件来说，其是否能够具有最佳的容差以及完美的工作温度是保障电路得以安全、稳定运行的最重要保证。但是我们在对传统电子工程设计方式进行施工的过程中却很难对于器件所具有的工作环境以及容差等等因素进行非常全面的分析，而这种情况的存在也就使得我们无法获得最好的设计方法，且使得器件自身的温度以及容差的最佳性也不能够得到保证。而通过我们对于EDA技术的使用，该技术中所具有的统计分析以及温度分析功能则能够很好的对这类问题进行解决。这是因为其所具有的这两种功能能够非常好的帮助我们对元器件的最佳参数以及结构、温度等等进行确定，不仅能够帮助我们大幅度的对工程设计方案进行优化，还能够有效的使产品的应用质量得到较大幅度的提升。
4.3 有效性分析
在EDA技术中，对于电路的特性进行有效性分析也是其中非常重要的一项内容，这是因为在所有工程技术的过程中，其中所具有的理论分析都需要建立在一定数量的特性分析以及数据测试的基础上。但是在实际设计的过程中，由于以往所具有的技术以及硬件方面的原因，往往使得我们进行的设计存在很大的局限性，不仅在测试的方法以及结果方面存在很多的问题、对电路测试的精确性产生影响，而且还会很大程度的对该产品后续工作产生影响。而通过EDA技术的应用，则能够帮助我们对电子工程设计这项工作进行精度更高、功能更全的测试，并能够以自上而下的方式对程序进行设计，从而在有效避免防止局部存在差距的前提下使得我们的设计方案能够具有更好的合理性以及整体性。而在我们对电路进行设计的过程中，其中也存在着很多的特性分析以及数据测试工作，通过对EDA技术的应用也能够帮助我们更好的开展全功能测试。
5 结束语
总的来说，EDA技术的出现，为我国的电子工程设计工作带来了全新的改变，而这就需要我们能够抓住这个机遇，通过对于EDA技术的良好应用来设计出更好的电子产品。
参考文献：
[1]马艳.浅谈EDA技术在电工电子教学中的应用[J].价值工程，2011（10）：216-217.
[2]谢完成.EDA技术在电子专业毕业设计中的应用[J].职教与经济研究（娄底职业技术学院学报），2007（04）：103-105.
[3]李琳，周国雄.建构主义理论指导下《EDA技术》课程改革的探讨[J].科技创新导报，2010（30）：160-160.
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