EDA课程解决方案

EDA课程解决方案（精选3篇）

EDA课程解决方案 篇1

教育部在精品课程建设的文件中强调要切实加强教师队伍建设, 重视教学内容和课程体系的改革, 注重使用先进的教学方法和手段, 重视教材建设, 理论教学与实践教学并重, 建立切实有效的激励和评价机制, 实现优质教学资源共享, 提高学校教学质量和人才培养水平。

EDA技术是现代电子工程领域的一门新技术, 发展极为迅速。根据高职教育专业的培养目标, 掌握现代EDA设计技术是高职电子类专业学生的一项基本要求和必备技能, 苏州工业职业技术学院《EDA技术》课程的教学目标是要求学生拥有电子设计工程技能, 通过电路板设计, 制作印制电路板, 在动手安装调试后, 使实物达到设计要求。要让学生面向工程实际来完成项目或课题, 学生经历了“要做、能做、会做”的过程, 经历了发现问题、提出问题、解决问题的过程, 经历了将书本知识向工程实际迁移和延伸的过程, 同时在各种实践活动中, 培养学生职业道德、团队协作精神、严谨的工作态度、处事及与人交流的能力等, 以提高学生的创新能力和综合素质。通过近几年来的实践, 课程建设上取得了显著成绩, 在课程体系、管理体制、教学内容、教学手段和评价方案等方面已形成独特的、特色鲜明的一门课程, 该课程于2008年被评为江苏省精品课程。

一、创建精品课程的核心是整合课程内容和建立课程结构体系

《EDA技术》通常包括Protel、电子仿真、可编程逻辑器件三部分内容, 以往把三部分内容分成三门课来讲授, 所需课时较多, 内容分散, 联系不紧密, 学生学习效率较低。随着计算机技术的发展, 可供选择的EDA软件越来越多, 如何在众多的软件中选择一款既适合教学又适合行业的EDA系统, 是很多电子工程技术人员所关心的。高职《EDA技术》课程, 不可能面面俱到。该课程应以EDA软件使用的普遍性、技术的先进性、操作的易用性、文档资料的兼容性为出发点, 同时兼顾到国内印制电路板制造业的情况, 通过调研, 从众多的EDA软件中选择了Protel 99SE与multisim两款EDA软件, 树立了以学生职业能力培养为核心、以项目、案例教学为形式、以就业为导向的模块化课程内容。课程设置突破学科框架, 融“教、学、做”为一体, 建立了基础实验、模拟仿真、技能训练、综合实践四个层次实践教学体系。把技能证书与教学内容相结合, 通过本课程的学习, 参加技能证书考试, 可同时获得《Protel中级》与《无线电调试中级工》证书, 提高了学生学习效率及就业竞争力。突出课程实践性教学环节建设, 确保整个实践教学贯穿于人才培养的全过程 (见表1) 。

二、先进的教学中心和教学网站是创建精品课程的基础

教学时采用多媒体教学方式, 制作了多媒体课件, 图文并茂、动态展示、通俗易懂;并充分利用EDA设计软件进行演示教学, 使学生对EDA软件的设计过程和设计方法有了更加直观清楚的认识理解。

学院建立了完整的实验实训体系, 充分体现了职业教育的特色。制定了实验大纲、实训大纲、实验指导、实训指导和实验实训考核方案等教学资料。注重学生实践技能培养, 自编了课程的实验实训指导书, 实验实训教学占总教学课时的75%。共有三个计算机机房150台PC机, 三间装配与调试实训室, 150个安装焊接调试工位, 可同时容纳三个班150人进行实验或实训。有4名专职指导教师, 负责实验设备的管理与维护以及实验、实训的指导工作。每次实验或实训, 确保有两名及以上的指导教师, 对学生进行有针对性的指导, 从而保证了实验课的顺利进行。

学生除了通过课堂学习之外, 也可以利用学院校园网进行学习, 同时还可以上网留言, 教师可网上答疑, 主讲教师和学生之间通过网络实时互动, 使沟通和交流更方便快捷。

三、工学结合是创建精品课程的鲜明特色

由行业、企业专家组成的专业指导委员会与教师共同制定教学计划、课程大纲。以典型应用电路为工作导向、以工作任务为载体, 设置以工学结合为特征的课程形式。以学生为中心, 以活动为过程, 创设典型的工作环境, 融“教、学、做”为一体, 有效实施工学结合。实验、实训指导手册, 实验报告真实体现企业生产过程及工艺要求。

在课程教学过程中, 聘请企业工程师来校讲课 (8课时) 。以项目为工作过程, 每个项目包括工作计划、任务、实施、检查和评估五个环节。通过项目的实施, 使学生掌握原理图设计, 元件库的设计, Multisim仿真在电路、电子技术中的应用, PCB板设计, 实物制作。

把企业产品的部分实际应用电路及对电路设计的工艺要求引入教学中, 通过对技能证书与教学内容相结合的学习, 参加技能证书考试, 可同时获得《Protel中级》 (全国网络CAD) 与《无线电调试中级工》 (劳动部) 证书。

教学中安排两次到企业参观学习, 掌握目前企业对《EDA技术》的要求及使用软件的版本。注重《EDA技术》的提升。有部分学生直接进入校外实训基地, 由企业专家进行培训, 通过培训考试合格颁发企业证书;还有部分学生在校内实训基地, 通过进一步培训考试合格颁发《Protel高级》 (全国网络CAD) 证书。

四、加强实践教学是创建精品课程的重要环节

实践教学是培养学生能力的重要教学形式和手段, 重点培养学生面对工程实际, 分析解决工程问题的能力。通过实践教学使学生更好地掌握电子设计自动化的基本方法, 培养学生的工程意识和严谨的工作作风, 培养应用知识解决实际问题的能力和创新意识, 实现以实践能力训练为目的的实践教学体系。实践教学部分我们以任务驱动式的方式分为五个模块:

1. 电路原理设计模块:

主要由Protel99se基础、简单原理图设计、复杂原理图设计、层次电路图设计、原理图元件库的设计五部分组成。

2. PCB设计模块:

主要由PCB设计基础、PCB设计规则、制作元器件封装、PCB板设计四部分组成。

3. Multisim仿真模块:

主要由Multisim基础与虚拟仿真仪器、Multisim仿真方法、Multisim在模电分析与设计中的应用、Multisim在数电分析与设计中的应用四部分组成。

4. Altium Designer 6.

0模块:主要由AD6原理图设计、AD6PCB设计二部分组成。

5. 综合实践模块:

主要由串联型稳压电源、场扫描电路、三位半A/D转换器、OTL功率放大器、脉宽调制控制器、数字频率计、交流电压平均值转换器、可编程定时器八部分组成。

曾经对三届学生进行过上述的实践教学, 效果较好。从毕业学生及相关单位反馈信息得知, 学生毕业到电子公司、企业即可对其产品进行PCB图纸设计及仿真, 制定相关工艺文件, 进行相关质量检测等。

五、高水平的师资队伍是创建精品课程的保证

在创建精品课程中, 师德高尚、治学严谨、学术水平和教学水平双高的课程负责人及主讲教师是课程质量的保证, 合理的师资队伍结构和优秀的青年骨干教师队伍是课程建设可持续发展的保证。在近年的《EDA技术》的教学过程中, 我系已形成了一支知识结构、年龄结构合理, 教学经验丰富, 责任感强、团结协作, 教研气氛浓厚的教师队伍。课程组成员共11人, 硕士4人, 本科7人。副教授2人 (18%) , 高级工程师 (企业) 2人 (18%) , 讲师与工程师4人 (36%) , 助教3人 (27%) ;45岁以上4人 (36%) , 30-45岁4人 (36%) , 30岁以下3人 (27%) ;课程组教学人员均来自电子、自动化专业, 承担全部理论与实践教学。师生比为1:28。

六、先进教学方法和评价方案是创建精品课程的关键

精品课程建设要切实加强教学方法和评价方案的改革。每门课程必须有一套适合本门课程教学并行之有效的方法, 能显著地提高学生学习的主动性和创造性, 为多数学生所接受。

树立了以学生职业能力培养为核心、以项目、案例教学为形式、以就业为导向的模块化课程内容。把技能证书与教学内容相结合, 通过本课程的学习, 参加技能证书考试, 可同时获得《Protel中级》与《无线电调试中级工》证书, 提高了学生学习效率及就业竞争力。依托行业办学, 把企业的实际应用电路及工艺要求引入教学中, 以任务引领的方式实现工学交替。以技术应用开发岗位的要求为出发点, 以培养学生的专业能力、社会能力、创新能力和职业素质为原则设计教学过程, 运用任务驱动, 行为导向的教学方法和手段来开展教学。

采用平时考核和项目考核。平时考核 (占50%) 包括学习态度、课堂学习、完成作业、实验项目实施过程及完成情况;项目考核 (占50%) 包括综合项目软硬件成果、项目分析报告质量、理论与实践答题质量。

七、切实有效的组织机构与激励机制是创建和实施精品课程的动力

要使课程达到“精品”的标准, 就要鼓励高水平教师积极投身教学工作, 鼓励教学管理人员和学生积极参与创建精品课程。精品课程的建设、实施和维护, 需要投入很大的时间和精力, 这就要建立切实有效的激励机制, 要使建设和实施精品课程所付出的努力和精力得到鼓励和肯定, 以提高教师推广精品课程的积极性。

学院成立了院长挂帅的“教学工作委员会”负责课程建设的整体规划和政策制订, 分管院长领衔的“课程建设领导小组”负责组织实施, 教务处具体组织协调, 系主任“务必”跟进每门精品课程的建设。“课程建设项目组”和“课程建设服务组”分工合作, 开展建设工作。精品课程建设经费列入学院单独预算, 平均每门课程按照2万元列支。经费分为“课程建设经费”、“课程奖励经费”和“课程发展经费”。建立“课程负责人”制度, 开展课程负责人和教学团队的培训工作。培训经费由学院统一划拨, 不占课程建设经费。培训采用“分级管理、分层培训”, 学院组织教学理念、课程设计等高职教育理论培训和精品课程建设培训, 系部组织具体课程建设的业务研讨和学习。专业实验、实训室建设始终与课程建设相结合。围绕“一门课程一个实验 (训) 室”的原则建设, 理论和实践相结合, 教、学、做一体化。学院数字化校园建设与发展中心承担网站平台建设, 提供技术服务、网站美化和优化、视频的录制和编辑。教学团队中设有“网站建设专员”, 协助教学团队进行教学资源的搜集和整理。

八、社会认可是创建精品课程的根本目标

《EDA技术》课程的建设取得了很好的效果, 课程满意度达95%以上, 得到教师和学生的肯定, 受到专家和企业人士的一致好评。企业人士普遍认为苏州工业职业技术学院电子系的学生不论是到单位实训还是就业, 在电子绘图方面有良好的应用软件进行绘图的能力, 理论知识比较扎实, 来公司后能较快适应工作。学院开设的《EDA技术》课程教学方法先进, 教学模式合理, 实践教学设施完善, 教师们的实践动手能力强, 能使学生较快掌握EDA技术, 对就业有较大的帮助, 使学生符合企业用人的需要。

精品课程建设是一项长期工作, 需要大量的经验积累和反复的教学实践。学院已将创建精品课程与专业建设和人才培养紧密结合在一起, 不断提高认识、加强学习、总结经验、吸取教训, 切实提高教学质量, 真正做到“为社会服务、为企业服务、为学生服务”。

EDA课程解决方案 篇2

一、摘要

二、概述

2.1目的与要求 2.2实验仪器与设备 2.3实验注意事项 2.4设计环境

三、实验内容

四、4位加法器设计实现过程

4.1元件选择

4.2编辑半加器的原理图 4.3编译设计图形文件 4.4生成元件符号 4.5功能仿真设计文件 ① 建立波形文件 ② 输入信号节点

③ 设置波形参量

④ 设定仿真时间宽度 ⑤ 加入输入信号 ⑥ 波形文件存盘 ⑦ 进行仿真

4.6 1位全加器的实现过程 4.7 四位加法器实现过程

五、收获与心得体会

一、摘要

随着电子技术和计算机技术的飞速发展，电子线路的设计工作也日益显得重要。经过人工设计、制作实验板、调试再修改的多次循环才定型的传统产品设计方法必然被计算机辅助设计所取代，因为这种费时费力又费资源的设计调试方法既增加了产品开发的成本，又受到实验工作场地及仪器设备的限制。

20世纪90年代，国际上电子和计算机技术较先进的国家，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。在电子技术设计领域，可编程逻辑器件（如CPLD、FPGA）的应用，已得到广泛的普及，这些器件为数字系统的设计带来了极大的灵活性。这些器件可以通过软件编程而对其硬件结构和工作方式进行重构，从而使得硬件的设计可以如同软件设计那样方便快捷。这一切极大地改变了传统的数字系统设计方法、设计过程和设计观念，促进了EDA技术的迅速发展。

EDA技术就是以计算机为工具，设计者在EDA软件平台上，用硬件描述语言VHDL完成设计文件，然后由计算机自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局、布线和仿真，直至对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载等工作。EDA技术的出现，极大地提高了电路设计的效率和可操作性，减轻了设计者的劳动强度。

利用EDA工具，电子设计师可以从概念、算法、协议等开始设计电子系统，大量工作可以通过计算机完成，并可以将电子产品从电路设计、性能分析到设计出IC版图或PCB版图的整个过程的计算机上自动处理完成。

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。目前EDA技术已在各大公司、企事业单位和科研教学部门广泛使用。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。

二、概述

2.1目的与要求

1、学习MAX+plusⅡ工具软件的基本功能和使用方法。

2、学习使用原理图输入法设计半加器，掌握原理图输入法的操作步骤。

3、初步掌握设计电路原理图的编辑、编译、仿真等操作方法。每次实验前，学生须仔细阅读本实验指导书的相关内容：

1）明确实验目的和实验内容； 2）明确实验原理与步骤；

3）复习与实验内容有关的理论知识；

4）预习仪器设备的使用方法、操作规程及注意事项。

2.2实验仪器与设备

1、PC机

2、MAX+plus II 软件

2.3实验注意事项

1．实验开始前，应先检查本人的计算机是否安装相关软件，了解其软件的使用方法和要求。

2．实验时每个同学应单独设计程序、操作、记录实验结果等，使每个同学受到全面训练。

3．测量数据或观察现象要认真细致，实事求是。使用计算机要符合操作规程，切勿随便重启频繁开关计算机。

4．未经许可，不得动用其它人的仪器设备或计算机等物。

5．实验结束后，实验记录交指导教师查看并认为无误后，离开机房。最后，应清理计算机，备份编写程序。

6．爱护公物，发生仪器设备等损坏事故时，应及时报告指导教师，按有关实验管理规定处理。

7．自觉遵守学校和实验室管理的其它有关规定。

2.4设计环境

QuartusII design

是

最

高

级

和

复

杂的，用

于system-on-a-programmable-chip(SOPC)的设计环境。QuartusII design 提

供完善的 timing closure 和 LogicLock™ 基于块的设计流程。QuartusII design是唯一一个包括以timing closure 和 基于块的设计流为基本特征的programmable logic device(PLD)的软件。Quartus II 设计软件改进了性能、提升了功能性、解决了潜在的设计延迟等，在工业领域率先提供FPGA与mask-programmed devices开发的统一工作流程。

Altera Quartus II 作为一种可编程逻辑的设计环境, 由于其强大的设计能力和直观易用的接口，越来越受到数字系统设计者的欢迎。

三、实验内容

以Altera公司的MAX+plus II为工具软件，采用原理图输入法设计半加器h_adder，生成元件符号，并仿真验证设计结果。

四、4位加法器设计实现过程

4.1元件选择

在MAX+plus II工具软件的元件库中已经有与门、或门、与非门和异或门等元件，在设计中可直接调用这些元件，实现电路设计。

图1 半加器原理图

在元件选择对话框的符号库“Symbol Libraries”栏目中，用鼠标双击基本元件库文件夹“d:maxplus2max2libprim”后，在符号文件“Symbol Files”栏目中列出了该库的基本元件的元件名，例如and2(二输入端的与门)、xor(异或门)、VCC(电源)、input(输入)和output(输出)等。在元件选择对话框的符号名“Symbol Name”栏目内直接输入xor，或者在“Symbol Files”栏目中，用

鼠标双击“xor”元件名，即可得到异或门的元件符号。用上述同样的方法也可以得到其他元件符号。

4.2编辑半加器的原理图

半加器逻辑电路图如图1所示，它由1个异或门和1个与门构成，a、b是输入端，SO是和输出端，CO是向高位的进位输出端。

在元件选择对话框的符号名“Symbol Name”栏目内直接输入xor，或者在“Symbol Files”栏目中，用鼠标双击“xor”元件名，即可得到异或门的元件符号。用上述同样的方法也可以得到与门及输入端和输出端的元件符号。用鼠标双击输入或输出元件中原来的名称，使其变黑后就可以进行名称修改，用这种方法把两个输入端的名称分别更改为“a”和“b”，把两个输出端的名称分别更改为“SO”和“CO”，然后按照图1所示的半加器逻辑电路的连接方式，用鼠标将相应的输入端和输出端及电路内部连线连接好，并以“h_adder．gdf”(注意后缀是．gdf)为文件名，存在自己建立的工程目录d:myedamygdf内。进行存盘操作时，系统在弹出的存盘操作对话框中，自动保留了上一次存盘时的文件名和文件目录，不要随意单击“OK”按钮结束存盘，一定要填入正确的文件名并选择正确的工程目录后，才能单击“OK”按钮存盘，这是上机实验时最容易忽略和出错的地方。

4.3编译设计图形文件

设计好的图形文件一定要通过MAX+plus II的编译。在MAX+plus II集成环境下，执行“MAX+plus”菜单下的“Compiler”命令，在弹出的编译对话框中单击“Start”按钮，即可对h_adder．gdf文件进行编译。

在编译中，MAX+plus II自动完成编译网表提取(Compiler Netlist Extractor)、数据库建立(Database Builder)、逻辑综合(Logic Synthesizer)、逻辑分割(Partitioner)、适配(Fitter)、延时网表提取(Timing SNF Extractor)和编程文件汇编(Assembler)等操作，并检查设计文件是否正确。存在错误的设计文件是不能将编译过程进行到底的，此时计算机会中断编译，并在编译(Compiler)对话框中指出错误类型和个数。

4.4生成元件符号

在MAX+plus II集成环境下，执行“File”菜单下的“Create Default Symbol”

命令，将通过编译的GDF文件生成一个元件符号，并保存在工程目录中。这个元件符号可以被其他图形设计文件调用，实现多层次的系统电路设计。

4.5功能仿真设计文件

仿真，也称为模拟(Simulation)；是对电路设计的一种间接的检测方法。对电路设计的逻辑行为和功能进行模拟检测，可以获得许多设计错误及改进方面的信息。对于大型系统的设计，能进行可靠、快速、全面的仿真尤为重要。

① 建立波形文件

进行仿真时需要先建立仿真文件。在Max+p1us II环境执行“File”的“New”命令，再选择弹出的对话框中的Waveform Editor fi1e项，波形编辑窗口即被打开。

② 输入信号节点

在波形编辑方式下，执行“Node”的“Nodes from SNF”命令，弹出输入节点“Enter Nodes from SNF”对话框，在对话框中首先单击“List”按钮，这时在对话框左边的“Available Nodes＆Groups”(可利用的节点与组)框中将列出该设计项目的全部信号节点。若在仿真中只需要观察部分信号的波形，则首先用鼠标将选中的信号名点黑，然后单击对话框中间的“=>”按钮，选中的信号即进入到对话框右边的“Selected Nodes＆Groups”(被选择的节点与组)框中。如果需要删除“被选择的节点与组”框中的节点信号，也可以用鼠标将其名称点黑，然后单击对话框中间的“<="按钮。节点信号选择完毕后，单击“OK”按钮即可。

③ 设置波形参量

在波形编辑对话框中调入了半加器的所有节点信号后，还需要为半加器输入信号a和b设定必要的测试电平等相关的仿真参数。如果希望能够任意设置输入电平位置或设置输入时钟信号的周期，可以在Options选项中，取消网格对齐Snap to Grid的选择(取消钩)。

④ 设定仿真时间宽度

在仿真对话框，默认的仿真时间域是1μS。如果希望有足够长的时间观察仿真结果，可以选择“File”命令菜单中的“End Time”选项，在弹出的“End Time”对证框中，填入适当的仿真时间域(如5μS)即可。

⑤ 加入输入信号

为输入信号a和b设定测试电平的方法及相关操作如教材图2.1.3所示，利用必要的功能键为a和b加上适当的电平，以便仿真后能测试so和co输出信号。

⑥ 波形文件存盘

以“h_adder．scf”(注意后缀是．scf)为文件名，存在自己建立的工程目录d:myedamygdf内。在波形文件存盘时，系统将本设计电路的波形文件名自动设置为“h_adder.scf”，因此可以直接单击确定按钮。

⑦ 进行仿真

4.6 1位全加器的实现过程

1位全加器可以用两个半加器及一个或门连接而成。其原理图如图2所示。在Quartus7.2图形编辑方式下，在用户目录中找到自己设计的半加器元件h_adder，并把它调入原理图编辑框中（调入两个），另外从d:maxplus2max2libprim元件库中调出一个两输入端的或门，并加入相应的输入和输出元件，按照图1所示电路连线，得到1位全加器电路的设计结果。电路中的a和b是两个1位二进制加数输入，cin是低位来的进位输入，sum是和输出，cout是向高位进位输出。

图2 1位全加器原理图

按以上步骤进行仿真，仿真图如下：

1位全加器仿真图

4.7 四位加法器实现过程

在一位全加器的基础上设计四位全加器，其原理图如图所示

图3 四位加法器原理图

按以上操作进行仿真，仿真图如：

五、收获与心得体会

本次的EDA课程设计历时一星期，时间虽短，但通过一个星期的实践，使我对EDA技术有了更进一步的了解。同时，大致懂得了一个课题制作的具体流程和实施方法。另外，课程设计对QuartusⅡ软件的使用要求较高，从而使我能较为熟练的运用此软件。在设计时，采用模块化的设计思路使得问题变的简单明了，大大缩短了时间，降低了发生错误的机侓，也便于修改和更新。

课程设计中，需要找很多资料，在当今的信息化环境中，虽然资料很多，但需要仔细斟酌才能找到所要的。这次的课程设计很好的锻炼了这种能力。此外，与同学和老师的交流必不可少，我从中也学到了不少东西。

EDA课程实验教学方法探讨 篇3

EDA技术已成为现代数字系统设计的主要手段, EDA技术使得设计者的主要工作是利用软件的方式完成对系统硬件功能的实现。使用计算机在EDA工具软件平台上完成系统设计, 自动完成逻辑编译、化简、分割、综合、布局布线以及逻辑优化和仿真测试, 直至实现电子线路系统硬件功能[1]。设计行业和社会对熟练掌握EDA开发的高素质大学毕业生需求量逐渐增加。对技术的需求也反映到教学和科研领域中, EDA技术相关课程是高校相关专业必不可少的课程。很多院校EDA技术课程教学过程选择基于现场可编程逻辑门阵列FPGA平台的设计开发, 源于FPGA器件应用广泛, 实验开设成本低, 可重复编程, 以及其设计方法在EDA设计中具有典型性和通用性。本文对EDA课程实践教学实施进行分析探讨。

2 EDA课程实验课建设

EDA课程是一门实践性强的课程, 实践环节必备综合性实验和相关硬件实验环节。学生打好基础后, 注重实践能力和创新能力的培养。我校EDA课程开设了通信工程专业的FPGA原理与应用, 电子信息工程专业的电子设计自动化和生物医学专业的可编程逻辑门阵列。生产可编程逻辑器件的厂家很多, 代表性的有Altera、Xilinx、Lattice等公司, 其中以Altera、Xilinx为主, 他们的FP-GA/CPLD产品最有代表性。我校以Altera公司的FPGA和相应的开发系统为基础, 建立了FPGA与嵌入式系统实验室。实验室配置了EDA/SOPC实验箱, 它是集EDA和SOPC开发为一体的综合性实验箱, 它不仅可以独立完成几乎所有的EDA设计, 也可以完成大多数的SOPC开发。实验室建设保证了教学工作的顺利进行, 为EDA人才培养创造了有利条件。

2.1 合理的实验内容。

根据教学内容, 实验项目分层次开设[2], 安排针对性较强的实验项目。按强化重点可分为基础实验、综合实验、创新实验。

2.1.1 基础实验。

掌握利用软件进行EDA开发的基本流程, 与数字电路课程相结合, 通过简单数字逻辑电路和时序电路实例的原理图设计、HDL设计, 让学生从一开始就将理论知识与具体电子电路设计结合起来。

2.1.2 综合实验。

设置较复杂的数字电路系统的设计实验, 让学生学会原理图与硬件描述语言相结合的混合输入设计方法, 引入模块化设计、分层设计, 让学生理解自顶向下的设计思想和自底向上的实现思想的概念。针对对本课程有兴趣的同学, 结合专业特点设置不同领域的设计项目, 使学生更加熟练掌握基本设计方法。开发流程基本要点如下[3]:a.选择一种硬件描述语言;b.选择EDA综合工具;c.熟悉所用FPGA器件的性能;d.创建一个概要的系统设计;e.遵循所推荐的编码指导原则;f.分割设计模块, 并逐一实现;g.确定每个设计模块的指标, 即速度、功耗和面积;h.逐个编译设计模块, 进行面积和性能的估计;i.对每个模块进行仿真;j.完成整个设计的仿真。

2.1.3 创新实验。

实验要有一定难度, 主要面向实际应用, 能启发学生自主创新意识, 鼓励学生设计和组装一些电子产品, 进而可以参加一些电子设计大赛。

这样的层次化安排, 由逻辑行为的实现-控制与信号传输功能的实现-SOPC开发的层次[4], 有助于初学者入门, 及后续的深入学习。

2.2 多样化的教学模式

2.2.1 引导式实验教学。

由浅入深的引导式教学过程, 首先让学生了解当前电子设计行业主流企业的软硬件产品及芯片系列, 学会行业账号注册方法, 软件的官方资料的获取方法, 学会获取在线培训课程。实验课从集成环境中基于原理图的设计演示开始, 让学生熟悉EDA开发流程, 进而过渡到HDL语言设计简单的数字电路, 从实例的介绍中学习体会该语言的语法含义, 理解硬件软件化的设计思想。学生具备基础知识后, 进一步深入运用一些HDL语言的高级语法, 引导学生在基础实验上进行一些改进和发挥。最后讲解复杂数字电路系统设计的方法, 注重混合输入设计方式和模块化设计方法的引导, 提高设计的通用性。模块化设计对于复杂的数字电路系统, 可以根据功能要求划分成子模块实现, 针对每一个模块选择合适的设计输入方式, 原理图的设计输入方式比较直观, 推荐顶层设计, 开发系统通常提供丰富的设计资源可直接调用, 硬件语言适合描述复杂的逻辑, 移植性好, 通常一个大的数字电路系统采用混合式输入。然后讲解设计步骤, 给学生演示每个功能模块仿真结果, 最后配置实验箱演示实物。至此学生基本熟悉一类主流EDA器件, 一种硬件描述语言, 一种软件实验平台、一类硬件实验平台。

2.2.2 自主式教学。

在学生掌握基本设计流程和设计方法后, 教师给出不同综合性设计项目, 学生根据自己的熟练程度, 选择不同的方法来完成。在完成自己的项目后, 可安排做不同项目的同学间进行分组讨论和交流, 让每个学生用极少的时间分享到不同设计项目的精华, 鼓励学生动手设计, 增强自己的FPGA综合设计能力。然后在给出一些提示的情况下让学生提出自主创新性设计的项目。

2.2.3 开放式教学。

由于每门课程的实验计划内学时的限制, 以及课堂教学的局限性, 我校在传统实验室的基础上搭建了开放式本科生创新实验基地, 采用开放式实验教学, 学生可申请进入创新实验基地, 在课外时间强化学习, 另外借鉴其他高校的教改措施, 实验室可配备一些FPGA实验开发板, 供学生借用, 集成的实验箱是课堂实验必不可少的设备, 相对于实验室购置的集成实验箱, 小巧的开发板, 携带方便, 更有利于后期提高学生动手能力, 投资少, 在不浪费原有实验设备的同时达到了激发学生自主创新设计的兴趣。

3 EDA课程实践环节指导思想

首先, 电子设计自动化技术发展非常快, 新技术、新工具层出不穷, 在教学上及时更新教学内容。

第二, 将科研成果实例引入实践教学, 提高课程的工程性。

第三, 高校支持各类竞赛, 开阔学生的视野, 丰富学生和教师的经验。

第四, 提高教师队伍水平, 对教师定期进行技术培训, 及时了解行业新动态、新技术。

参考文献

[1]潘松, 黄继业.EDA技术与VHDL (第四版) [M].北京:清华大学出版社, 2013.

[2]张惠国, 潘启勇.EDA课程层入式教学及实验平台建设[J].常熟理工学院学报, 2011 (12) .

[3]Philip Simpso著, 何春译.FPGA设计:基于团队的最佳实践[M].北京:机械工业出版社, 2014.