EDA技术在数字电子技术实验中的应用

摘 要：大学本科数字电子技术教学内容和方法应紧跟现代科学技术进步的步伐。我们可以利用EDA技术手段加强数字电子技术课程的教学环节。本文主要对EDA的内涵进行了简要介绍，探讨了基于EDA技术的实验构架模式，以及在实验中引入EDA的优势等内容。

关键词:EDA技术 数字电子技术教学 实验应用

中图分类号：G632         文献标识码：A        文章编号：1674-2117（2014）14-00-01

1 EDA概述

EDA是电子设计自动化简称。它是一门新兴技术，涉及面广泛，内容丰富，学术界尚有争议，目前还没有一个准确的定义。但从EDA的技术内涵来看，它以大规模可编程控制器为依托，以硬件描述语言为主要表达方式，以可编程器件、配套编程软件、计算机为工具，通过相关的二次开发软件完成电子系统、硬件系统设计的一门新技术。EDA技术功能强大，可实现逻辑编译、逻辑分割简化、逻辑优化设计、逻辑布线规划、逻辑仿真分析等。EDA技术的出现离不开计算机、集成电路和电子系统的飞速发展，至今已经历30多年的发展过程。EDA作为一个软件，能够帮助工程师设计硬件电子电路，它在产品的各个设计阶段都起到了重要作用，为复杂电路系统设计提供便捷。在21世纪，EDA技术必然会对社会经济发展做出巨大贡献。

2 基于EDA技术的实验构架

目前，国内的一些专业公司已经开发出了虚拟实验台，能够借助它完成一整套数字电子技术实验。EDA赋予了虚拟实验非常丰富的内容，能够实现一些实际中难以开展的电子模拟实验。

2.1 虚拟的数字电子技术实验构架

以下选取几种常用EDA开发工具，简要讲述虚拟数字电子技术实验平台的搭建过程。改虚拟数字电子技术实验平台包含两部分：首先是实验仿真功能模块，属于以EDA为基础的学习平台；再者就是虚拟实验平台，实现实验平台信息的管理和功能评估。两部分间需要进行信息交换，进而构建起功能覆盖面广的EDA数字电子技术实验平台。实验平台架构图见图1。

2.2 各模块框架

该实验平台的实验仿真功能有四个部分：①项目信息采集；②基础教育；③虚拟实验开展；④实验结果后处理。实验参与者通过虚拟实验台获取相关的实验要求，进行一定的基础学习准备，并选取合适的EDA工具，完成实验任务，对实验数据、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。

基础学习部分有四个元素：①软件编程语言学习；②EDA工具普及；③实验仪器操作明细；④理论知识储备。常用的EDA工具包括QuartusⅡ、Protel和Matlab等。汇编语言和VHDL语言是应用最多的编程语言。实验器具以常用数字芯片为主。此外，通过局域网还可以下载完整的数字实验设计案例，包含了详细的设计思路，以及系统关键技术，便于学习者对系统有一个深入理解，对于提升设计能力大有裨益。

同样，管理评估模块也包含四个部分：①实验内容；②实验项目审批；③实验项目进度跟踪；④实验信息汇总管理。管理者要将实验内容放到平台上，告知相关实验人员。实验人员完成任务后，需要将结果拷贝到数据库中。

3 在实验教学中引入EDA的优势

3.1 提高实验可靠性

EDA融入实验教学，能够扬长避短，提高实验教学效率，而且实验结果有较好的可信度，直观反映出现有的电路设计存在的错误和冒险竞争。在实际中，各个门电路由于延时，会引发电路冒险竞争，正常信号混进不正常尖峰脉冲，但受到设备采样精度的影响，这种现象难以观察。EDA软件能够将这些实验现象直观呈现，并通过仿真技术找到问题解决方案。

3.2 提高学生现场实践动手能力

数字电子实验平台的开发周期短、调试方便、电路更改快捷，这些能够帮助学生快速掌握电子设计要领，再以此为基础进行研究设计以及后续的综合性实验设计，事半功倍。这不仅能激发学生学习兴趣，又能帮助学生尽可能将新知识、新方法提升到实践阶段，并为学生留下想象发挥的余地，有利于后续深入研究的开展。

3.3 实验开放性较好

EDA仿真在时空上不受课时和器材制约。大部分工作借助计算机完成，设计工作可以走出实验室，完成后直接保存实验文件，测试芯片的实际运行特性，从而大大提高实验的灵活度。学生可以主动提出问题，自主设计实验，不必担心损坏仪器，迅速进行仿真，这能够大大提升教学水平。

3.4 提高实验效率

复杂实验涉及的参数众多，任何一个操作失误都会导致实验结果南辕北辙。EDA技术让实验操作变得简单，实验条件调整较为方便，同样时间可完成多种方案比较，提高实验教学效率。

3.5 弥补客观教学条件的短缺

不少学校因为经费问题无法购置成套实验设备，制约了某些实验的开展。EDA仿真让学生能够在电脑上完成一系列实验，获得与真实实验接近的体会，丰富感知，而且不用担心损坏仪器所产生的损失。

参考文献：

[1]蔡朝.利用EDA技术改造数字电路实验教学[J].孝感学院学报,2002(06).

[2]艾明晶,康光宇.EDA教学实验平台的设计与实现[J].仪表技术与传感器,2002(10).

[3]李清峰.对EDA课程教学的思考[J].湖南商学院学报,2001(06).