浅析EDA课程项目化教学

摘要：文章阐述了《EDA技术应用》这门课程项目化教学的特点，项目化教学的改革方向以及项目化教学的实践性，从而进一步说明项目化教学对该课程起到至关重要的作用，并且提倡在课程教学中采取这种方法实施教学。从学生的调研中，发现项目化教学起到了更好的教学效果。

关键词：EDA MAX+plusII 项目化

EDA（Electronic Design Automatic）技术是以大规模可编程逻辑器件为设计载体，以硬件描述语言（常用的为VHDL语言：Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language）为系统逻辑描述的主要表达方式，以计算机、大规模可编程逻辑器件的开发软件为设计开发工具。利用EDA技术，电子设计人员可以方便地实现IC设计、电子电路设计等。《EDA技术应用》这门课程是一门综合性强、内容先进、实践性强的电子类专业核心课程。因此，这就要求学生通过系统学习，掌握EDA工具的使用方法和VHDL语言的编程方法，在MAX+plusII软件中对组合逻辑电路和时序逻辑电路进行设计和仿真，并能在我系与湖师共同开发的HSPT EDA-I实验箱上进行硬件实现。由于EDA技术课程侧重于实用电子系统的设计，不再仅仅局限于像数字电路一样主要是针对电子电路中的逻辑行为的验证，所以，针对我系电子专业的学生文理综合的实际情况，采用项目化教学方法来组织教学。

一、EDA课程项目化教学的特点

由于EDA技术是针对实际的电子线路的设计，所以，它更注重的是实践环节。所以在整个教学设计过程中，要进行模块化教学。在安排中，除了要完成一些基础性项目外，还要引导学生完成一些传统电子设计不能实现的项目，从而突出现代电子设计技术的优势。在教学过程中，设置一些有趣的学习情境来形成一个个项目，以提高学生的学习兴趣。比如：简易电子琴的设计、乒乓球游戏机的设计、数字钟的设计等等。这些学习情境都包含有若干个子项目，学生可以通过学习一些子项目，然后将这些小项目串到一起，就形成了整个情境。

二、EDA课程项目化教学改革的方向

在项目提取过程中，一般教学载体的选择以消费类电子产品为主。在教学过程中，重组教学内容，融入新的EDA技术。（1）注重实践与实用。即每一个项目都安排针对性较强的设计内容，使得学生对每一章课堂教学效果能及时通过项目实施得到强化。每一个项目都分成若干层次：第一个层次，项目的内容与基础内容相关的验证性实验，为学生提供详细的并能被论证的设计程序和实现方法，如半加器的设计；第二个层次，在第一个层次的基础上进一步发挥，如全加器的设计；第三个层次，自主设计或创新性的项目，如八位全加器的设计。(2）注重速成。EDA技术这门课程的常规教学是，采用计算机语言的教学模式，并且是先讲原理图，再讲VHDL语法，然后再进行电子线路的设计，在这个过程中，学生需要花大量的时间去系统地学习VHDL语言的语法。而我们打破常规的教学方法，在教学过程中从实际的例子出发，引出VHDL语句的语法内容。在实例中，不光一步一步引导学生进行设计，而且在最后给出综合后的顶层原理图。通过以上的方法，借助一些简单、直观、典型的实例，将VHDL中最核心的内容教给学生，使学生在最短的时间里有效的把握VHDL的精髓。

三、EDA课程项目化教学的实践性

下面就其中的一个学习情境-数字钟的设计进行举例，来说明项目化教学的实践性。

首先，必须弄清楚该电子线路的工作原理。秒信号产生器是整个系统的时基信号，它直接决定计时系统的精度，一般用石英晶体振荡器加分频器来实现，在此采用555定时器来实现。将标准秒信号送入“秒计数器”，“秒计数器”采用60进制计数器，每累计60秒发出一个“分脉冲”信号，该信号将作为“分计数器”的时钟脉冲。“分计数器”也采用60进制计数器，每累计60分钟，发出一个“时脉冲”信号，该信号将被送到“时计数器”。“时计数器”采用24进制计时器，可实现对一天24小时的累计。译码显示电路将“时”、“分”、“秒”、连接到硬件后计数器的输出状态送到七段显示译码器译码，通过六位七段LED显示器显示出来。对于一个普通的数字钟，将其分以下几个子领域：

(1)秒计数模块：秒计数，在频率为1Hz的时钟下以60次为循环计数，并产生进位信号影响分的计数；

(2)分计数模块：分计数，在秒进位信号为高电平时，计数一次，同样以60次为一个循环计数，同时产生分进位信号影响时计数；

(3)时计数模块：时计数，在分进位信号为高电平时，计数一次，以24次为一个循环计数；

(4)频率产生模块：主要有2个部分，一个是产生1Hz的计数频率，一个是产生1kHz和500Hz的蜂鸣器鸣叫频率；

(5)扫描显示模块：

通过选中不同的数码管，同时进行一定频率的扫描显示时，分，秒。四位拨码开关提供8421BCD码，经译码电路后成为8段数码管的字形显示驱动信号a,b,c,d,e,f,g。扫描电路通过可调时钟输出片选地址SEL[7..0]。由SEL[7..0]和a,b,c,d,e,f,g决定了8位中的哪一位显示和显示什么字形。SEL[7..0]变化的快慢决定了扫描频率的快慢。

接着，对每一个模块根据所需要的功能采用VHDL语言进行设计，并生成元器件。最后将所有元器件按总的原理设计成为数字钟（如图1）。然后进行软件仿真（如图2），从这里我们就可以从理论上判断设计是否正确。

最后，再在EDA实验箱上进行硬件实现，如图3所示。如果是CPLD，请单击Program按钮，进行下载编程。如果是FPGA，请单击Configure按钮，进行下载编程。就完成了可编程器件的从设计到下载实现的整个过程。完成的结果如图 3（a）、(b)所示。通过硬件的测试，可以得到以下的数字钟。

四、EDA课程项目化教学的成效

为了了解我系电子信息工程专业学生对EDA技术课程项目化教学的看法和意见，对该班的EDA课程进行了一个项目化教学问卷调查。主要从六个方面进行调研（见表1）。

通过问卷调查发现，90%的学生比较倾向于项目化教学。80%的学生认为《EDA技术应用》这门课程进行项目化教学可以培养学生的实践技能。在EDA教学中，实施项目化教学整体反映良好，还有极少数人认为这种教学方式节奏太快，主要是由于数字电路知识不牢固引起的。所以希望老师在以后的教学中，能够兼顾这些因素加以改进。

五、结论

众所周知，现代社会进步与发展的标志之一就是电子信息产品的广泛使用，而且是产品的性能越来越强，复杂程度越来越高，更新步伐越来越快。支撑电子信息产品高速发展的基础就是微电子制造工艺水平的提高和电子产品设计开发技术的发展。前者以微细加工技术为代表，而后者的代表就是电子设计自动化技术。这就说明了EDA技术的重要性。然而《EDA技术应用》这门课程涵盖的内容广，基于实际生产生活的需求，本文主要是从项目化教学的特点、项目化教学的改革方向、以及项目化教学的实践性出发阐述了该课程的项目化教学的可行性与实践性，并且通过问卷调查发现，本课程采用项目化教学的效果良好。

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，2007年.

[2]胥勋涛.EDA技术项目化教程[M].北京：电子工业出版社，2011年1月.

[3]焦素敏.EDA技术基础[M].北京：清华大学出版社，2009年8月.

[4]尹常永.EDA技术与数字系统设计[M].西安：西安电子科技大学出版社. 2004年.