eda技术论文范文

时间:2023-10-02 15:38:23

eda技术论文

eda技术论文篇1

关键词:创新能力;EDA技术;教学改革

中图分类号:G424.21文献标识码:A 文章编号:

引言

电子设计自动化EDA ( Electronic Design Automation) 技术已经成为21 世纪科技进步的一个重要的突破口,它已经凭借自身的优点得到了越来越广泛的应用,为了提高在校学生的工程实践能力, 加强EDA教学方法的改革更是迫在眉睫的事情。

一、EDA技术的特点

目前 EDA 技术学习可分为3 个层次, 第一层次为PSPICE、Ewb、Matlab、System、View为软件平台的仿真分析类辅助设计技术;第二层次为QuartusII、Express、Foundation、NCSimulator等为软件平台、以FPGA/CPLD为硬件系统目标芯片的电子系统设计EDA技术;第三层次为NCSimulator、Virtuso、Diva等为软件设计开发平台、以集成电路芯片版图设计并最终流片为目标的ASIC芯片设计。

其中第二层次可以开设“可编程逻辑器件”、“ VHDL语言与数字系统设计” 等 EDA 技术课程, 学习VHDL语言以及 Quartus II、 Xilinx Express 等 EDA开发工具的使用, 学习用硬件描述语言、 状态机和电路原理图等多种方式在 FPGA/CPLD 芯片上设计综合电子系统。 学生在学习模拟电路和数字电路在内的电子技术基础课程和单片机技术等课程的基础上,已具备电子系统设计所需的电子技术基础知识和专业知识,通过学习掌握先进的电子系统设计技术 ——EDA 技术, 可以培养学生设计综合电子系统的能力。 如设计SCI 总线控制电路、 多路选择器编解码电路、 FFT 数字运算器的设计等,并鼓励学生自选设计课题。这些课程非常有效地提高了学生综合应用所学知识与开发电子系统的能力,为实现教学改革打下了坚实的理论基础。

二、EDA教学中培养学生创新能力的意义

近年来,我国电子信息产业发展迅速,总规模仅次于美国,位居世界第二,并已经成为我国第一大支柱产业,极大地带动了人才需求。但近年来,电子信息类专业毕业生和其它专业的毕业生一样,就业难问题日益突出,已成为高校、教育管理部门及社会关注的焦点。与此同时,大量的用人单位又感到创新型、高级技能型人才严重短缺。究其原因,主要在于大学生的创新意识不足、实践操作能力不强。因此,如何充分激发学生的创新意识、努力培养他们的创新能力,是目前高等教育发展中亟待解决的问题。具体如下:

1.有利于理论和实践的相统一.

通过教学方法的改革在课堂上融入现代化教学技术和手段,改变传统的理论与实践脱节问题,将理论教学和实践教学合二为一, 保证电子类课程改革的顺利实施。

2.有利于探索教学方式.

现如今我国高校进行的教学改革成果层出不穷,但是在职业教学中对于符合职教特点的教学方法研究还非常匮乏,随着电子课程综合化、模块化的转变和各种 EDA软件的不断完善,必须要产生一套与之相适应的新的教学方法。

3.有利于解决当前电子课程教学中的问题

在传统教学中,一般是先讲授课程理论,然后把结论告诉学生让学生去记忆,在这样的教学模式中,缺少高水平的思维活动。本课题的意义在于,通过教学方法的改革可以使专业知识和实践技能紧密结合,能培养学生解决实际问题的能力。

三、EDA教学中培养学生创新能力的方式和手段

1.合理安排教学内容

目前已有的通用教材不能满足研究性实践教学的要求, 我们编写了《 EDA技术与应用实践教学指导书》及其教学大纲。精选通用教材作为学习参考用书, 两部分内容互为补充, 互相支撑。

首先介绍EDA 技术的概念,介绍EDA 技术的先进性、实用性以及EDA 的设计流程,让学生对EDA 技术有比较全面的了解,提高学习兴趣。

其二,介绍EDA 工具软件的使用方法,为数字电路系统的设计与实验操作打下基础。

其三,介绍硬件描述语言(VHDL)设计实体(或模块)的基本结构,熟悉HDL 的语言要素,掌握运用HDL 实现各种类型数字电路及系统的设计方法。

最后,介绍EDA 技术在组合逻辑电路、时序逻辑电路和数字系统设计中的应用。

2.改革课堂教学方式,综合运用多种教学方法

以往的教学模式是理论教学和实验教学独立开课的,先由理论教师讲授理论知识,再由实验教师指导实验,在以往的实验教学中,发现大部分学生在做实验的过程中理论上所讲授的知识点忘记了,难以将理论知识运用到实践中去,甚至有可能出现理论与实验脱节的现象。该教学模式不利于学生及时理解消化理论课上所讲授的内容。为了改变这种弊端,我们将理论教学大纲和实验教学大纲进行修订,安排理论教学和实验教学同步进行,每次课安排4 个学时,理论知识讲授2 个学时,剩下2个课时安排学生进行实验,实验内容与理论内容相关。这样学生在学完理论知识后马上进行实验操作,可以让学生加深对理论内容的理解以及提高运用理论知识进行相关的电路设计的能力。如果学生在实验过程中碰到难以解决的问题,教师可以组织学生进行讨论,或针对问题进行深入讲解,让学生对重点难点内容加深理解,提高学生的学习信心和兴趣。

3.改革实践教学,深化能力培养

针对《EDA 技术与应用》课程实践性强的特点,在完成课堂教学内容后,给学生安排2 周的课外课程实训,实训的内容是完成一个小型的数字电路系统的设计,要求学生进行方案的设计和硬件描述语言程序的编写,利用Quartus II 软件平台进行程序的编辑、综合、功能仿真和时序仿真,最后把设计好的程序下载到EDA 开发板上进行硬件的验证。

另外,开设第二课堂,比如教师设计的课外制作以及全国大学生电子设计竞赛、机器人竞赛等是培养学生创新能力和实践能力的有效途径。以全国大学生电子设计竞赛为例,需要使用EDA技术的赛题超过全部赛题的三分之一,其中有的赛题达到了如果没有EDA技术,将无从下手的程度。事实上,赛题的内容是市场产品要求和技术进步的一种反映,竞赛本身也为学生提供学习、交流的平台,提供发挥创新精神、锻炼实践能力的机会。应该以此为契机,引导学生积极参与此类竞赛。

4.改革考核形式,突出技能考核

采用科学的评分方法。改变传统的实践教学评分方法, 降低设计报告评分的权重、着重设计思想的阐述和算法评价, 加强对学生的综合分析、设计总结等研究性能力的考察, 提倡设计、综合的独创性。

结束语

EDA 已经成为本科生的综合能力与素质必不可少的一部分,从其工程实践的重要性和实践教学的必要性来看,加强EDA实践教学都是非常迫切的。只要教师充分认识EDA课程重要性和必要性,认真细致的规划实验内容,调整教学方法,同时完善学生实践的评价体系,最终一定能使学生进一步增强学习兴趣,提高学生的实践创新能力。

参考文献:

[1]徐彦凯.双凯.姜珊 EDA课程设计课题的开发和体会 [J]实验室研究与探索2011(2).

[2]高金定.邬书跃.孙彦彬.周亚.侯玉宝 EDA技术创新型实验教学体系的构建与实践 [J]实验技术与管理2011(2) .

[3] 崔刚;陈文楷;徐萍萍 EDA技术课程教学经验谈 [J]华东航天工业学院学报2006(07).

eda技术论文篇2

[关键词] EDA技术;创新能力;教学模式

[基金项目] 衡水学院教改项目(项目编号:JG2012066)

【中图分类号】 TN02-4 【文献标识码】 A 【文章编号】 1007-4244(2013)05-062-2

一、引言

EDA是电子设计自动化(Electronic Design Automation)的缩写,在20世纪60年代中期从计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)、计算机辅助测试(CAT)和计算机辅助工程(CAE)的概念发展而来的。EDA技术是以计算机为工具,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版图的整个过程在计算机上自动处理完成。现在对EDA的概念或范畴用的很宽。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。随着人才市场对EDA相关人才日益增长的需求,使得学生对掌握EDA技术有着越来越浓厚的兴趣,这也使得越来越多的工科院校的EDA教学与单片机、微机原理等的教学一样,对本科生进行普及教学,因此研究“EDA技术及应用”课程的教学模式有重要的现实意义。

二、EDA技术及应用课程简介

EDA技术及应用课程是通信工程、电子信息工程、自动化、计算机科学等专业的一门重要专业课。其目的是使学生掌握当今最先进的电子系统集成设计(芯片设计)技术和系统设计思想,为以后的深入学习和从事有关数字电路领域的系统设计、芯片集成等工作打下坚实的基础。本课程理论与实践并重,在强调理论知识学习的同时,安排较多的学时数用于实验设计课的实践。依靠学校“EDA实验室”,为学生提供良好的实践环境,注重培养学生的创新精神和实际动手能力,使学生通过实践,真正理解并掌握EDA技术,设计并实现真实的电子系统。

EDA技术及应用课程涉及的知识面广,综合性强。该课程不仅要求学生了解和掌握EDA的理论知识和相关内容,而且还要具备数字电路和计算机原理方面的知识。其次,EDA技术是一门实践性很强的课程。课本里的知识只有通过实验等实践环节才能加深理解和掌握,而所学的知识最终也要运用到电子系统设计中。最后,EDA课程内容众多,EDA技术更新很快。由于EDA系统中所用的可编程逻辑器件的命运由市场决定,各个芯片生产厂商为了占有更多的市场,不断进行技术创新,从而导致产品的更新速度越来越快。

为了学好EDA技术及应用这门专业课,学生必须具有比较好的数字电路和C语言程序设计等基础课程知识以及微机原理等专业技术课知识。根据教学应用型本科“厚基础、宽口径”的人才培养模式,我院为本科生开设了有关EDA的课程,并让学生在有限的课时内了解EDA基础知识、掌握EDA关键技术并具备一定的应用能力,这要求在EDA教学过程中采用合理的教学模式。

三、 EDA技术及应用课程教学特点

(一)课时紧,内容多

由于目前的EDA课程一般作为选修课,存在学时偏少这个问题。而EDA理论涉及的内容又相当的多。如可编程逻辑器件FPGA/CPLD结构原理、VHDL语言的语法结构、VHDL程序设计、开发环境Quartus II的使用构成了EDA的教学内容。在课堂上根本不可能一一讲解,只能有选择地介绍。

(二)实践性强

EDA教学突出的是应用,所以这门课以学生实验操作为主。EDA的开发环境Quartus II的使用在实践中完成。因此我们在EDA实验室提供了EDA综合实验装置和计算机,学生可以在EDA实验室完成各种实验。

四、EDA技术及应用课程的教学模式

由于EDA技术及应用课程的学时有限,本校教学计划中该课程仅安排了54学时。课程由理论和实验两部分组成,其中课堂教授36学时,实验18学时。因此,教师要在教学内容的选择方面下功夫,优化授课内容,简化基础理论,突出重点和难点。

(一)理论教学

在理论教学时,利用可编程逻辑器件FPGA/CPLD实现电子系统的设计是课程的基点,算法基于VHDL语言予以实现,因此可编程逻辑器件FPGA/CPLD结构原理及VHDL语言着重讲述。

在理论教学过程中,教师的直接讲授和启发式提问相结合,引导学生经历“提出问题-学习研究-分析问题-解决问题”的构建知识的过程。例如在课堂的初始阶段就提出“什么是可编程逻辑器件”及“FPGA/CPLD的结构是怎么样的”等问题,让学生带着问题去看书,逐步对可编程逻辑器件的结构和原理有一个整体的概念。这样,学生根据问题进行探究式学习,教师在适当的时候,总结归纳关键知识点,以此改善教学效果。

在教学方法上注意前后知识的衔接和联系。如在学习VHDL语言的过程中,并不是直接的讲解VHDL语言的语法结构,而是从学生已有的数字电路的知识举例讲解。由于学生们对数字电路已经有相应的基础,列举数电中组合电路和时序电路中的例子多路数据选择器和十进制计数器的设计,学生很熟悉这两个设计的功能,然后引入用VHDL如何实现,从而给出VHDL程序,进而详细地讲解其中所涉及到的语法现象,学生容易接受和理解。

在教学手段上,利用多媒体课件来进行教学,课件中包含大量的程序、电路图、仿真图等实例,可以给学生更直观的认识。例如FPGA/CPLD的内部结构、程序流程图、波形仿真图等很难单纯用语言文字讲清楚的内容,可以用多媒体来很好地展示。

(二)实验教学内容

为保证课时的连续性和一致性,EDA技术及应用实验由理论老师指导。与传统验证性实验不同,它要求学生按步骤地自主独立完成实验的各个环节。从学习EDA软件入手,掌握软件开发流程,进一步理解FPGA/CPLD内部硬件结构,同时通过参与整个实验,让学生了解如何分步骤地完成电子系统实现及软、硬件的联合调试,体会利用EDA技术设计电子系统的优势。

实验教学内容的设置由浅入深、由基础到综合,注重对学生实践动手能力和创新能力的培养。实验内容通常由五个层次组成:第一层次实验任务是验证性实验,通常提供详细的并被验证的设计程序和实验方法,学生只需将提供的设计程序输入计算机,并按要求进行编译仿真,在实验系统上即可实现,使学生有一个初步的感性认识,这也提高了实验的效率;第二层次实验任务是要求在上一实验基础上作一些改进和发挥;第三层次的实验通常是提出自主设计的任务和要求;第四、第五实验层次则在仅给出一些提示的情况下提出自主创新性设计的要求。因此可以根据学时数、教学实验的要求以及不同的学生对象,布置不同层次、含不同任务的实验项目。教师在实验教学过程中,对学生实验中出现的问题,从设计思路和实现方法上加以引导,主要培养学生分析问题和解决问题的能力。

五、结束语

EDA技术及应用作为一门综合性强、内容多、侧重应用、内容更新快的课程,需要不断地丰富理论和实践的内容,进一步完善教学模式,尤其要在实践教学上进行升入的探索,以便更好地促进学生EDA应用能力的培养,这样才能培养出紧跟时代步伐的有技术、有创新能力的合格的应用型人才。

参考文献:

[1]张利,高晶敏,杨秀媛.EDA技术课程教学模式改革探索[J].中国电力教育,2011,(11).

[2]林建英.电子综合设计中多层次EDA教学方法研究与实践[J].全国高等学校电子技术研究会论文集,2010,(7).

[3]朱小龙.EDA实践教学与学生工程实践素质的培养[J].教育与职业,2011,(11).

eda技术论文篇3

【关键词】EDA技术;电子信息专业教学;应用研究

EDA技术作为一门新兴的电子教学技术在我国的起步晚,应用前景广阔。EDA技术可以在我国的电子信息专业教学中发挥重要的作用,让我国信息专业教学在科技发展和改革开放的今天做出更多的贡献,培养更加适应社会发展要求的人才。因此,对EDA技术在电子信息教学中的应用进行研究十分必要。

一、EDA技术和传统电子信息教学

EDA技术是在上世纪兴起的一门信息技术,它要在电子计算机上进行具体的操作和工作,是对电子技术和信息技术的具体整合和应用,立足于电子线路和电子产品的自动化设计来进行工作。对于EDA的应用十分广泛,可以应用与建筑的设计和电子企业的研发以及科研机构的研发。当然对于电子信息的教学就更加的广泛和适用。能为学校的电子信息教学带来一场变革,让电子信息专业[1]的教学工作更加现代化和便捷。EDA技术的工作原理对于电子信息专业的教学意义重大,也为电子信息专业的教学提供了便捷和高效的可能。所以对于EDA技术的出现要进行积极的研发和应用。让我国的电子信息专业的教学更加完善。

我国传统电子信息专业的教学随着经济的发展和技术的进步,已经不适应社会发展的需要。一是在教学认识上的落后,我国传统教学的理论上需要进行变革,同时教师是课堂的主体,学生单纯的做笔记和听课,这对于电子信息专业的教学要求是不符合的。教学的知识也十分陈旧,对于现代需求大和现代要求多的知识在教学中没有进行及时的变革和更新。教学知识十分固定,学生的思维模式固化,缺少必要的灵活性。正在教学的手段运用上,依然是传统的教学模具和黑板粉笔的教学工具,对于学生的发展需求得不到必要的和基本的满足[2]。在教学安排上也十分不合理,对于电子信息专业要求的实践课时,得不到基本的保障,注重理论的学习和理论的单一讲授。所以培养的学生实践能力十分弱,不能成为社会需要的人才。二是教学实践上的不足,对于教学的实践和实验环节得不到基本的保障,即使能够安排实验和实践,但是实验的器械和实验工具十分落后,无法让学生体验到实践的乐趣。传统的实验教学还是老师的演示和老师的单一解说,学生不能亲身参与和进行客观的观察和体会,学生对于实验也缺少必要的动手操作和发现问题解决问题的练习,只能在进入社会中才出现问题,并在工作中实践,这就增大了工作的风险,也造成了毕业生能力的不足。对于具体的实验中,实验的设备落后,实验的工具陈旧,多年的教学过程中损坏的教具也没有及时的修理和更新。让学生对于实验产生了和教师一样不重视的情绪。教学实验的投入不足,学校在教学实验的投入是有限的,对于现代教学工具和实验设备的大规模更新是不可能的。总之,我国在电子信息教学中的问题和传统教学的弊端[3]是普遍的。所以要在科技发展的今天寻找更加快捷和经济的教学方式。

综上所述,EDA技术的优势十分明显,而且在我国的电子信息教学中的应用前景十分广阔,我国的电子信息教学的传统教学模式存在很多问题,继续更新和寻找新的教学方式,所以让EDA技术在电子信息教学进行大规模的应用十分必要和可行。

二、EDA技术在电子信息教学中的存在的必要性

EDA技术在电子信息专业教学的应用中能够发挥重要的优势和作用,EDA技术在电子信息专业的教学中十分必要。一是节约教学的成本,EDA技术主要运用电子计算机进行电路的设计和演示,可以节省电子教具和电子信息实验所耗费的大量物质投入,节约教学的成本,同时积极响应国家提出的建设节约型社会的号召,在教学的一线上为国家的节约和社会的绿色,可持续发展做出自己的贡献,让国家资源得到最大限度的节约,让学校的经费投入到更加需要得到地方,缓解了学校教学经费紧张的现状。让教师投入更多精力在教学中,不至于为教学经费的申请而到处奔走。二是增加教学的兴趣。电子信息专业的教学本身是十分枯燥和抽象的,学生往往在学习的过程中十分苦恼,陷于无休止的计算和编程[4]当中,而且学习的效果并不好,不能把学习的知识在毕业后成功的应用到工作和实践中来,那么就造成了巨大的精神浪费。通过EDA技术的应用,学生在寝室计算机上就可以进行直观的设计,同时让学生更加真切体会到设计的乐趣。教师在教学过程中的教学演示。让学生对于教学也更加有兴趣,对学习的思考增多。三是增加了教学的形象性。传统的教学方式以说教为主,而忽略了教学的直观和形象,同时电子信息教学本身也比较抽象,所以EDA技术的出现弥补了传统电子信息教学的不足,直观的演示和电路的设计,让学生在课堂上能直观的体会到教学的形象性和乐趣,并且学会形象的设计和学习。四是增加了课堂学习的主观性,对于传统的教学教师是教学的主体,学生单纯听课和记笔记,但是随着EDA[5]技术的应用,学生可以在体验教学课堂丰富多彩的同时,更多的学习设计和演示,那么就能提高学习的主动性和参与性,在实验环节,首先进行设计,在计算机上修改自己的设计方案,真正提高了学生的能力,避免了学生做枯燥学习的无用功。

总之,EDA技术在电子信息专业的教学中十分的必要和适用。能够为电子信息专业的教学提供更多的可能,让学生和教师在教学中得到解放和发展。所以要积极探索EDA技术在电子信息专业的教学中的应用。

三、EDA技术在电子信息专业教学中的应用

1.EDA技术与课堂学习

EDA技术在课堂教学中的应用十分具有必要性,主要是通过教师设计和演示的方式,教师可以根据课堂教学的需要,提前制定演示设计,在课堂上进行演示,根据电子信息专业的实际,教师通过设计电路,设计单片机教程,设计编程教学的方式,让学生在课堂上体验到更加直观和形象的演示文稿。对于电路和单片机的理论本身是十分抽象的,单纯靠讲述和学生理解的方式,学生很难凭空想象出具体的原理和知识。同时在课堂开始前通过仿真演示的方式,让学生接受更加直观的教学内容,带着兴趣和问题参与课堂当中来,带动了学生学习的兴趣,让课堂气氛更加融洽,让教师的教学积极性更加高。EDA技术引入课堂促进了信息专业学习的形象性,改善了学习的环境,弥补了教学设备的不足。

总之,对于课堂教学中EDA技术[6]的引进十分必要,对于教师和学生都有更加强的帮助。

2.EDA技术与实验

EDA技术对于实验的应用前景也是十分广泛的,对于电子信息专业的教学中进行必要的实验设计十分必要,通过对于电路和单片机的实验进行提前的实验设计可以在实验前发现问题,对于设计存在的问题提前进行修改和完善,这样可以大大节约实验经费。教师和学生共同对于将要进行的电子信息实验进行设计和研发,设计更加实用和完善的实验,同时可以突破传统实验设备不足的弊端,让学生增加了参与实验的积极性和参与实验的兴趣。让教师在单一的实验设计中解放出来。让学校的实验室在进行投入的同时更加具有针对性,同时学生对于设计的完善和提前的EDA技术应用,让实验的危险系数和实验的可操作性[7]提高,从而让学校的实验设备使用更加安全,让设备使用年限延长,节约了学校的资源,为构建节约社会作出了自己的贡献。

总之。EDA技术的应用前景十分广阔,在实验教学中行业社会实践中的应用更加必要,电子信息专业的实验弊端可以通过EDA技术得到很好的解决。让电子信息专业的教学更加轻松和自如。

3.EDA技术与学生学习

EDA技术在电子信息专业的教学中,不仅对于教师的教学产生重要的影响,同时也让学生从枯燥的理论学习和繁杂的编程中解放了出来,学生在学习的过程中可以利用EDA技术进行自主的设计和应用,在实验前进自主设计,可以增加实验的价值和实验的针对性,同时学生教师的引导下进行自主的设计电路演示和单片机的应用,让学习的过程中直观性和形象性增强,增加了学习的自主性和学习的兴趣。教师可以通过开展电子信息技术设计大赛和课堂竞赛的方式,让学生的聪明才智充分的发掘,让学生在学习中注重设计的品质,在设计的过程中更加了解EDA技术的应用。

总之,EDA技术在电子信息专业的教学中应用研究十分必要,让学生在进行枯燥的学习的同时,更加形象和生动的体会到电子信息的乐趣,在书本和反复的无用功中解放出来,参与课堂和实验设计中来,让自身的聪明才智[8]充分的挖掘和开发出来。

四、结束语

探寻EDA技术在电子信息专业教学中的应用的发展出路,不仅需要加强调研,更需要积极践行。

曾言:空谈误国,实干兴邦。总理形象的说:喊破嗓子不如甩开膀子。EDA技术在电子信息专业教学中的应用也切忌纸上谈兵。因此,EDA技术在电子信息专业教学中的应用要脚踏实地,电子信息专业的教师和学生要行动起来,每个人为EDA技术在电子信息专业教学中的应用贡献自己的力量。让我国的电子信息专业的教学跟上世界发展的脚步,让我国学校培养出更加适应社会需要的人才,为现代化提供强大的人才保障。

参考文献

[1]沈聪聪.基于EDA技术的电子信息课程整合教学研究[J].高校论坛,2011(11).

[2]王林恒.EDA在高职院校电子技术实践课程中的应用[J].教学工程,2012(12).

[3]马德华.论现代电子信息专业教学过程中实例教学[J].哈尔滨科技信息,2013(01).

[4]百晓生.EDA技术在电子信息类专业教学中的应用研究[J].石家庄铁道学院学报(社会科学版),2013(07).

[5]张晓丽.EDA技术在电子类课程教学中的应用研究[J].数字通信,2011(02).

[6]孟雪花.EDA技术在电子信息专业整合教学中的应用研究[J].农业科技与装备,2013(02).

[7]顾英生.以项目为载体的EDA技术在电子信息类专业教学中的应用研究[J].科技信息,2013(01).

[8]马晶晶.EDA技术在电子技术教学中的应用[J].泰安学院学报,2013(09).

eda技术论文篇4

论文摘要:介绍了电子设计自动化(eda)实验环境的建设与管理的经验,简要分析了由此给教学产生的实际影响。

由于集成电路技术和计算机技术的高度发展,设计自动化的观念和eda工具的使用水平已成为度量工程师能力的一个重要方面。国内各高校都投入了大量的人力物力建立eda实验室。eda实验环境的硬件、软件和服务水平在某种程度上已成为衡量该校硬件水平、教学水平和办学水平的一个重要标志。我校在教育部电工电子教学基地的建设过程中,始终对eda的教学和实验环境的建设给予了足够地重视,专门成立了eda(实验)中心,旨在负责全校eda实验教学,eda项目开发和新技术推广工作。经过近两年的建设,eda中心已初具规模,为全校的eda教学提供了良好的实验环境,促进了我校电类现代化课程教育的发展。

1 eda实验环境的建设

eda(实验)中心的建设起始于1998年初,学校先后投入资金近百万元,第一期工程建立起配备有40台pentium 166mmx微机的多媒体实验室和硬件实验室各一个;1999年进行了第二期工程,又建起了一个包含40台pentiumⅱ400微机和两台专用服务器的网络实验室和一个管理办公室。并进行了软件建设和有关实验项目的开发。到目前为止已建立起的软硬件环境如表1。

在eda中心的建设中,我们遵循以下原则:

(1)创建一流具有eda特色的实验环境。eda的实验环境的好坏在某种程度上直接影响电类学生对现代化技术的掌握,同时eda的实验环境也是一个窗口,代表了一个学校现代化教学的形象。eda中心的建设不应等同于一般的计算中心或机房的建设,应该具有eda特色,那就是要有丰富的eda软硬件支持,要有得力的指导开发力量。为了建设好一流的eda实验环境,我们成立了专家指导小组指导环境的建设,并多次派人到eda教学较好的学校去参观学习。为了体现时代的特点,我们将中心80台机器内部互连,整个内部网络完全按照internet技术规范设计,能提供全套internet服务。中心内部网络还通过linux网关与校园网相连。服务器采用windows nt4.0、linux 5.0、net-ware 3.12,工作站安装了dos 6.22、win-dows 98(中、英文)、windows nt、linux等操作系统。

(2)严把质量关,高质量完成建设。eda所有软硬件设备的引进都经过认真市场调查研究,并严格的检测,对不合格的产品坚决清除。如曾进一批微机,检测后发现配置与样机不符,立刻退货,重新购置。软件的建设对eda来说是体现特色的关键性建设,尽管eda软件投资较大,为保证实验质量,划出专项资金,引进许多最新的正版eda软件。

(3)加强外联,寻求多方支持。eda教学的开展需要许多方面的技术支持,为了做好这方面的工作,我们加强了校际之间的技术交流以及与eda软硬件开发商家的联系,可以从中得到了许多必不可少的帮助,如东南大学赠送给我们不少非常有用的eda软件和设备,美国altera公司通过其大学项目赠送给我们专业版和网络版的max+plasⅱ软件开发工具等。

(4)鼓励师生开发eda教学项目。我校eda教学项目的开发进行得比较早,并已取得了不少成就,eda中心成立后更加强了这方面工作的开展,目前已自行开发并用于教学有isp和fpga等实验装置,全定制的a-sic实验环境也正在紧锣密鼓地准备中。

(5)勤俭节约,变废为宝。eda的某些硬件实验对微机要求并不高并且有可能对微机产生伤害,为此我们从校计算中心等地方找来约20台淘汰了的386和486微机,建成了硬件机房,很好地解决了这类问题并节约了不少资金。

2 eda实验环境的管理

我校的eda实验环境主要面向电子工程系和自动控制系学生,行政上挂靠电子工程系。为了便于协调管理,两系分别任命了兼职正副主任负责中心的建设和日常管理。

在eda(实验)中心的日常管理中我们努力做到:

(1)全心全意为eda教学服务。eda(实验)中心建立的主要目的之一就是为全校师生的eda教学实验提供方便。为了做好服务工作,我们尽力满足师生的要求。如有教师希望通过网络授课,我们引进了lanstar网络教学系统软件。有教师需要提供语音教学服务,我们购买了无线话筒。有一些国外引进的eda软件需要用英文操作系统,中心工作人员经过多次试验,使中英文操作系统能够方便地切换。中心的internet网及打印机等设备也均向师生开发。

(2)开放式的实验环境。中心除正常设备维护日外,保持全日制开放。开放时除了安排一般值班人员外,还经常安排对eda技术熟悉的教师或研究生进行现场指导,学生可以自由地上机实习。

(3)不断推广eda新技术。eda技术的发展速度非常快,我们利用中心与外界联系较多的优势,不断向师生推荐eda新技术和新方法。如我们曾请经销商来介绍最新版本的pads、ewb等eda软件的特点和使用方法,与东南大学eda实验中心合作举办了两期全国性的eda研讨班。

3 效果分析

(1) eda中心自投入使用以来,已为电类专业的学生开设了“电路”、“电子线路”、“数字电路”、“信号与系统”等十多门课程的上百个实验,部分实验还延伸到非电类专业的“电工学”课程中;每年还有几十名本专科生和研究生在这里进行毕业设计和课题上机。总上机时数已达4万机时。

(2) eda中心的构建,推动了我校多门类课程的教学内容、教学方法的改革。就数字电子课程而言,迫切需要充实现代化的设计思想和设计方法,eda中心的服务为此创造的必要的条件。由于eda中心的大量工作,使教师可以在课常上集中精力和时间与学生一起共同体验前人创造知识的途径与方法,而把一些繁琐的计算交给eda工具,学生通过eda工具的使用去实践他们在课堂上学到的方法和思路。对电路分析、模拟电子线路、数字系统设计等课也起到了同样的作用。

(3)开放式的管理,方便了学生,激发了学生的学习热情和求知欲。如有一位在给电类提高班讲课的教师发现,原拟定通过lanstar授课系统对学生讲授ewb的使用方法,结果在现场却发现,不少学生已初步学会了ewb的使用,其原因是他们已主动地到eda中心,通过自学,进入了eda环境。这是一个学生主动学习的例子。通过这样的学习客观上提高了学生的自学能力,反映了他们高度的学习热情和求知欲,这也为他们将来自行掌握更现代化、更复杂的eda工具打下了基础。

(4) eda中心成为学生第二课堂的场地,培养学生从事科学研究的能力。如数字系统设计的老师利用eda中心进行电子设计竞赛,取得很好的效果,受到了学生的欢迎。

参考文献:

[1] 陈旭,王成华.建好电工电子基地 培养面向21世纪的高素质人才[a].国家工科基础课程教学的基地建设研讨会论文集[c].武汉:华中理工大学出版社,1999.4.(166).

eda技术论文篇5

中图分类号:TN709文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2012)04-0000-00

1、引言

传统的电子技术培训课程,包含数电、模电和高频电子三块。电子技术作为电子信息类专业极其重要的学科基础课,在教学中很受重视,它的教学质量将直接影响专业课的学习水平和实践能力的培养,对电子类各专业人才培养目标的实现起着关键作用。

2、传统电子技术培训的缺点

(1)教材基本内容已不能与当今的电子技术接轨;(2)传统电路的设计方法不适合大型项目的设计;(3)传统教材的内容和培养模式将会影响良好实践能力的培养;(4)内容抽象,实践以验证为主,创新设计为辅;(5)实训所需设备不足,仅局限于验证性实验和基于“电路模块式(板级)”设计项目。

3、现代EDA技术的含义及特点

电子设计自动化(EDA)技术以软硬件为工作平台,在电子产品系统设计中,能够将电路设计、性能分析、仿真验证、电路优化及设计印制板的整个过程利用计算机自动处理完成,代表了现代电子设计的主流趋势。

“EDA技术”课程兼具理论性和实践性,且实践强于理论。因此,针对电子技术教学环节改革与探索,结合办学目标,拓宽学习者的思路,摆脱传统理论的束缚,实现从分析到设计的升华,是电子技术信息类专业建设的一项重要任务,有着积极的现实意义。

4、EDA在电子技术中的应用

4.1通过仿真软件代替硬件

EDA技术中有着大量专业的仿真软件,如SPICE/PSPICE、EWB、Multisim等,可构建多种形式的实验、实习平台,进行电路仿真测试、交直流分析、频率响应分析、电路参数扫描分析、电路容差分析等。“以软代硬”弥补了实训设备的不足,使实训不再受到硬件条件的限制,促进高校教学手段现代化。

4.2利用EDA软件将硬件设计转换为软件设计

EDA技术的应用减少了实训对硬件设施的依赖,学员可凭借EDA软件平台进行电子产品的设计。例如Protel、PowerPCB、Layout等,通过设计,拔高了综合技能,且极大程度调动了学习的兴趣,激发了主观能动性。

4.3设计性实验、电路设计方案可通过EDA技术验证正确性

利用EDA技术可采用系统仿真或结构模拟的方法来验证实验或综合设计方案的可行性,这只需确定系统各环节的子项目和子模块便可轻松实现。仿真之后对构成系统的各子电路结构进行必要的模拟分析,以此来判断电路结构设计的正确性及各项性能指标的实现性。EDA技术的量化分析方法对于提高工程电子技术设计水平和电子产品质量,有着重要的指导意义。

4.4利用EDA技术优化设计电路的特性

众所周知,电子元器件的容差以及工作环境温度会对电路的稳定性产生极大的影响。传统的设计方法很难对环境影响进行全面而彻底的分析,但采用EDA技术中的温度分析、统计分析功能,可以方便地分析各种环境温度条件下的电路特性,继而确定最佳元件参数以及电路结构和适当的系统稳定程度,优化电子产品设计。

4.5利用EDA技术对设计电路特性进行模拟测试

在电路设计过程中,需对大量的数据测试和特性分析进行处理,但由于测试手段、仪器仪表精度的限制,测试完毕,问题依然众多。在采用EDA技术后,大幅度的减轻了工作负担,交由计算机的自动化处理,轻松地实现全功能测试。

4.6易于并行操作,可采用“自顶向下”的设计程序和构建框架结构,从而确保设计方案整体的合理和优化

设计过程中子环节或子模块出现问题可以从局部解决,从而保证和支持多人同时并行地进行电子系统的设计和开发。这一特点对项目式设计或电子设计竞赛培训奠定良好的基础,激发了学员的创新思维,增强了团队协作能力。

4.7降低设备损坏,减少器件、仪器仪表损耗,降低培训成本

以往在实训环节,大量的实验和课程设计,学员需花费很多时间忙于实验箱或面包板连线插件松动的检查,或焊接、连接电路、调试电路、处理数据和器件烧毁上。但有了EDA电子工作台,可以预先对实验或设计进行仿真测试,极大程度的避免了赘余繁琐。既节省培训或开发周期,又减少了器件及设备的损耗,节约了培训成本,提高了培训效率。

4.8利用EDA技术方便了实训报告、设计报告以及电子设计竞赛方案撰写

当学员在完成实验、课程设计时,经常会有大量的原理图绘制工作和电路图原理分析的内容,特别是当学员在参加电子设计类型的竞赛时,如何快速有效的完成设计竞赛题目,并提供条理通顺、附件齐全的设计报告,对竞赛结果的评定往往能起到锦上添花的作用。因为EDA软件强大的交互兼容性,可导出不同格式、使用简单的粘贴复制功能,快速的将电路图、仿真文件等直接送到WORD中进行处理和文字编辑,继而形成高质量的实验、设计报告。

5、EDA技术培训平台的整合

培训机构或大中专院校可以根据专业的培养目标以及“订单”,基于“性价比”原则出发,选择并整合出适用于自身专业定位的EDA软件系统和硬件开发系统资源。例如数字系统设计工具软件常见的有Active-HDL、Quartus Ⅱ、MaxplusⅡ、Modelsim等,而针对模拟电路设计工具有SmarSPice、PSpice、HSpice等,版图设计方面的常见软件工具有Mentor-Graphics 、Cadence、Zeni、Synopsys、和Laker等,而专门针对系统建模与分析工具则有Opnet和Matlab,因具备相同功能的EDA软件系统和硬件开发系统门类繁多,因此整合EDA资源是一项迫切而必要的任务。

6、结语

EDA技术在电子技术中的应用,提升了实训的层次,丰富了综合电子设计和设计性实验,“以软代硬”的方式在实训中完成设计、仿真、调试和制作,拔高了培训学员的开发能力。这样极大程度地节省了培训设备的投入,降低了管理成本和维护费用,丰富了实训内容,逐步地培养了学员的工程意识和创新能力,实现了由分析到设计的质变。

参考文献

[1]孙加存,吴晓帆.EDA技术实训教学体系的构建[J].中国现代教育装备,2007(55).

[2]潘松,黄继业.EDA技术与VHDL(3)[M].北京:清华大学出版社,2009.9.

[3]祁鸿芳,余正洋.EDA技术在高校实践教学中的应用[J].仪器仪表用户,2009,1.

eda技术论文篇6

【关键词】EDA技术;电子系统设计;自顶向下设计方法

EDA技术是计算机技术与电子设计技术相结合的一门崭新的技术,其涉及面广,融合了电路系统、计算机应用、微电子等多个学科。应用EDA技术,电子系统设计的全过程都可依靠计算机来完成,大大缩短了电子电路设计的周期,提升了设计效率,满足了市场需求。因此,分析EDA技术在电子系统设计中的应用,对于基于EDA技术的电子系统设计的长足发展有着非常重要的现实意义。

一、EDA技术简介

EDA是电子设计自动化(Electronic Design Automation)的英文缩写。EDA技术作为现代电子技术的核心,它以大规模可编程逻辑器件为设计载体,以硬件描述语言HDL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及实验开发系统为设计开发工具,对设计文件自动完成逻辑化简、逻辑编译、逻辑分割、逻辑综合、布局布线,以及逻辑优化和仿真测试,直至实现既定的电子系统功能。

二、EDA技术的产生背景与内容

在20世纪后半期,随着计算机和集成电路的迅速发展,专用集成电路设计难度不断提升,电子设计周期日益缩短,电子系统设计面临着严峻的考验。为了解决这一问题,电子设计人员需要新的设计方法和高层次的设计工具,而EDA技术就在这一现实背景下产生了。

EDA技术内容丰富,涉及面广。但从应用的角度出发,应了解和掌握以下四个方面的内容:(1)、硬件描述语言;(2)、大规模可编程逻辑器件的原理、结构及应用;(3)、EDA工具软件的使用;(4)、实验开发系统。在电子系统设计的过程当中,EDA技术的这四个内容依次扮演着表达方式、载体、设计工具、下载及硬件验证工具。

三、在电子系统设计中EDA技术的应用

1、在电子系统设计中面向CPLD/FPGA的EDA设计流程

完整地了解利用EDA技术进行电子系统设计开发的流程对于正确地选择和使用EDA软件,优化设计项目,提高设计效率十分有益。一个完整的EDA设计流程其基本步骤如下:第一,用一定逻辑表达手段将设计表达出来,以进行源程序的编辑和编译;第二,对设计输入做逻辑综合和优化,进而使其生成网表文件;第三,在选定的目标器件中应用适配器件完成逻辑映射操作;第四,用下载电缆或编程器将编程文件载入目标芯片中;最后,要进行硬件仿真和硬件测试,验证所设计的系统是否符合设计要求。同时在设计过程中要进行有关软件仿真,模拟有关设计结果与设计构想是否相符。

2、EDA技术与传统电子设计的比较

(1)传统电子设计的弊端

传统电子系统设计方法都是自底向上进行设计的,手工设计占很大比重。设计过程中首先要确定可用的元器件,然后根据这些器件进行逻辑设计,完成各模块后进行连接,最后形成系统。这种设计方法只是在对电路板进行设计,通过设计电路板把具有固定功能的标准集成电路和元器件规划在一起,从而实现系统功能,它存在很多缺点,比如:只有在设计出样机或生产出芯片后才能进行实测;在设计中,如果某处出现错误,查找和修改十分不便;设计成果的可移植性较差;设计过程中将产生大量文档,不易管理;对于复杂电路的设计、调试十分困难等。

(2)现代EDA技术的优越性

采用EDA技术的现代电子产品与传统电子产品的设计有很大区别。基于EDA技术的设计方法是自顶向下进行的。设计工作从高层开始,采用完全独立于目标器件芯片物理结构的硬件描述语言,对设计系统进行基本功能或行为级的描述和定义,逐层描述,逐层仿真,在确保设计的可行性与正确性的前提下,完成功能确认。

在电子技术飞速发展的今天,采用EDA技术进行电子系统的设计,具有很多优势,比如:采用的“自顶向下”设计方法是一种模块化设计方法,对设计的描述从上到下逐步由粗略到详细,符合常规的逻辑思维习惯;采用完全独立于目标器件的硬件描述语言进行设计,因此设计易于在各种集成电路工艺或可编程器件之间移植;由于高层设计同目标器件无关,在设计最初阶段,设计人员可以不受芯片结构的约束,集中精力对产品进行最适应市场需求的设计,从而避免了传统设计方法中的再设计风险,缩短了产品的上市周期;适合多个设计者同时进行设计等。

四、结语

通过论述EDA技术在电子系统设计中的应用,可以看出,EDA技术“自顶向下”的设计理念,使电子设计工程师开始实现“概念驱动工程”的梦想,简化了繁琐的设计工作,极大地提高了系统设计的效率,能够满足现代电子系统的设计要求。21世纪是EDA技术的发展高速期,相信随着科学技术水平的不断进步,在不久的将来,EDA技术必将突破电子设计范畴,进入其他领域,EDA技术设计应用必将取得更辉煌的成绩。

参考文献:

[1] 潘松,黄继业.EDA技术与VHDL(第3版)[M].北京:清华大学出版社,2009.9.

[2] 王平.EDA技术的电子系统设计[J].中国科技博览,2011,(38).

[3] 杜玉远.EDA设计快速入门[J].电子世界.2004.

eda技术论文篇7

【关键词】机械电子工程 工程设计 技术要点 分析

机械电子工程是科技快速发展的产物,是高新技术的代表。机械电子工程在各个国家和领域都有进行大力研究和投入,目前在我国,机械电子工程是重要的高科技产业,对全面提高我国的国际竞争力有着非常积极的意义。现就机械电子工程设计中的技术要点分析,具体如下。

1 机械电子工程中的技术要点――EDA技术

在机械电子工程设计中,EDA技术是一种新技术,是机械电子工程设计中非常重要的技术。在实际应用过程中,EDA技术的主要载体是能进行大规模编程的逻辑器件,在进行编程的时候,使用硬件描述语言的表达方式。在EDA技术应用的过程中,需要利用计算机和可编程逻辑器件等,作为开发软件或试验软件,对特定的目标芯片进行适配编译和逻辑映射,最终形成电子新系统或专用集成芯片。EDA技术的发展是在电子电路CAD技术上形成的计算机软件系统。EDA技术的组成部件是编译器、综合器、下载器和适配器,对于综合器,是用来将设计师的设计文件进行转换,成为该系统的门级描述,综合器的作用其实就是能将硬件和软件进行相互连接。对于适配器,是能生成最终下载文件,并能将其安排到指定对的器件中。目前,在机械电子工程设计方面,主要的核心技术就是EDA技术,其主要是因为在EDA技术中应用的是HDL高级语言,HDL高级语言可以实现公开利用、描述范围广,在进行机械电子设计中,能起到非常多的辅助作用,在进行后期交流、修改和保存的过程中也十分方便,且该语言能对现有的已经完成的设计方案进行自动在线升级。另外,EDA技术有着非常高的自动化程度,对一些常规的仿真、纠错等工作能够快速完成。

2 EDA技术在机械电子工程设计中的研究

2.1 EDA技术进行仿真分析

在确定机械电子工程的设计方案后,就要通过科学的系统仿真或者结构模拟,对设计方案的科学性、合理性以及可行性进行分析和研究。通过分析和研究,才能保证在后续实践中,设计方案的顺利应用。而在电子设计中应用EDA技术进行仿真分析能够为伪真分析提供良好的技术支持 ,EDA技术进行的仿真分析,是通过各个环节当中的传递函数进行数学建模来实现的,经过构建和仿真系统,能准确验证一些理论和构思的合理性,能够很好的对设计方案进行推广和使用。另外,EDA技术在完成仿真分析后,能够对各个电路的实际结构、电路结构的正确性以及性能指标进行分析。这种采用EDA技术进行的仿真能够使我国的机械电子工程设计水平得到很大的提高。

2.2 EDA技术对电路特性的优化设计

对设计方案进行优化,主要目的是保证电子元件在实际应用过程中的稳定性和可靠性,而要想实现这一目标就要能够保证其有最佳的容差和工作环境温度。在实际工作中,要对电子元件的实际容差以及环境温度进行全面勘测和分析,而传统的电子工程设计方法是很难实现这一点的,并且还会导致所得到的设计方案存在某些漏洞和误差,从而不能有效保障电子元件的实际容差和工作环境温度。通过EDA技术对电路特性进行优化设计能够有效解决这一问题,其主要原因是EDA技术能够对温度进行统计分析,进而根据统计分析结果确定最佳电子元件参数和电路结构图,并获得相应的环境温度。由此看来,EDA技术对电路特性的优化设计,不仅能能对机械电子工程设计方案进行优化、完善,还能够保证电子元件在实际工作环境中的稳定性。

2.3 EDA技术对电路特性进行有效分析

对电路特性进行有效分析,是EDA技术中非常重要的部分,其中主要原因是因樵诨械电子工程方案设计过程中,基本上所有的理论分析都是在数据测试和特性分析的基础上来进行的,所以在数据测试和特性分析方面所获得的数据必须保证其准确性和及时性。而传统的电子工程设计方法,由于受到多方影响,使得其在数据测试和特性分析等方面存在问题,不能保证电路测试的实际精度,甚至对产品后期使用的稳定性有所影响。而EDA技术对电路特性进行分析,能够对整个系统进行全面的、精确的测试,避免设计方案出现结构性的差异,保证了机械电子工程设计方案的合理性和科学性。

2.4 在机械结构中要防止静电发生

近年来,电子产品的发展主要是以轻薄为发展趋势,而愈加缩小的线路和密集的电子元件排列,对静电的防治有着更高的要求,静电电流会对电子元件造成致命的毁坏。静电电场对周边电荷的吸引力,会导致集成电路的烧毁,所以,在实际工作中,工作人员要做好静电防护工作,降低静电发生的概率。

3 结束语

综上所述,机械电子工程在推动我国科技进步和社会发展方面有着非常重要的意义,而EDA技术在机械电子工程技术方案设计的应用中为我国的电子工程行业带来了巨大的变革,采用EDA技术设计出来的产品具有使用性能好、专业化程度高、稳定性强等特点,采用EDA技术能在较大程度上提高工作效率,能获得更多高附加值的电子产品。本文主要就机械电子工程设计中的技术要点(EDA技术)进行阐述,然后对EDA技术在机械电子工程设计中的研究进行了分析讨论。笔者希望更多的专业人士投入到该研究中,针对文中存在的不足,提出指征意见,为提高我国的机械的电子工程设计行业做出贡献。

参考文献

[1]文东云.机械电子工程设计中的技术要点探讨[J].电子技术与软件工程,2015(06):142.

[2]徐荣蛟.浅析机械电子工程设计中的技术要点[J].企业技术开发,2015(25):43-44+61.

[3]王立君.机械电子工程设计中的技术研究探讨[J].硅谷,2013(14):156+160.

作者单位

eda技术论文篇8

[关键词]EDA技术 教学模式 项目教学法 FPGA

[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2015)07-0125-02

电子设计自动化(Electronic Design Automation,EDA)是一种“软”、“硬”紧密结合的电子设计技术,它以计算机和EDA软件为工作平台,以硬件描述语言为设计语言,以专用集成电路为实现载体,设计并实现数字电子系统和复杂的电路系统。随着电子技术的飞速发展,电子设备及数字系统的复杂度、集成度越来越高,产品更新换代的节奏也越来越快,要求产品的开发周期短、开发成本低、保密性和可扩展性好,因此对集成电路的设计方法提出了新的要求,同时也对应用型本科的EDA技术工程教育提出了新的要求。EDA技术在应用型本科教学中的地位不断凸显,但现有的EDA技术教学模式缺乏应用性、创新性,已经无法适应应用型本科教学需求。为了提高学生应用EDA技术进行电子系统设计和创新的能力,必须对现有的教学模式进行改革,这也是应用型本科电子信息类专业课程建设的一项重要任务,具有积极的现实意义。

一、常规的EDA技术教学模式分析

EDA技术是实践性很强的专业基础课,是多门专业课的基础,在电子类、通信类的本科专业的教学中是必开的课程,开课率与课程渗透率很高。

目前EDA技术课程教学模式普遍采用课堂教学与实践相结合的结构,课时分配基本按照《普通高等学校本科专业目录和专业介绍》开设,理论课时52学时,课内实践课时12学时,课程设计20学时,如图1所示。

课程设置上,课程教学与实训相互独立考核,完成课程教学并考试结束后才安排课程设计类实训,这样的课程安排存在明显的缺陷:(1)重理论轻实践,满足不了EDA技术实践性强的特点,易造成理论与实践脱离。(2)课程的理论教学与实训设计相互独立进行,没有互相配合、互相交叉教学的影响力。课程的课堂教学手段普遍是用黑板或多媒体讲授理论知识,主要向学生讲解可编程逻辑器件的基本结构、硬件描述语言、EDA开发工具与软件的使用,学生只是机械地理解与掌握EDA工具平台,运用简单现成的软件来验证某一个功能块,按照EDA工具条来仿真,观察时序图,这样做毫无创新,仅仅是学会软件的使用手法。因此传统的EDA教学模式存在着诸多弊端。第一,理论教学满堂灌,学生被动地接收理论,机械地理解和掌握EDA开发工具,单调的理论教学降低了学生学习的主动性和创新性。第二,实验教学采取实验箱进行验证实验的模式,学生从确定的原理出发,统一采用相同的实验步骤、同样的实验手段获得雷同的结果。第三,尽管设置了“设计性”的课程设计,但由于指导老师少、设计的题目雷同多、设计内容陈旧无创新性的原因,往往难以名副其实地培养学生的创新意识和创新能力。

二、EDA技术应用型本科教学模式的改革

(一)开展项目教学法的多元教学模式

以引导式教学法为前提,对EDA技术教学内容进行迭代式的项目教学设计,保证教学内容的完整性,提高教学质量,激发学生学习的主观能动性,提高学生的实践能力与创新能力。具体教学内容以项目的形式分多个迭代层面展开,如图2所示。以项目形式将EDA的内容有机结合在一起,通过迭代层逐步展开教学,将EDA技术课程的脉络清晰地展示给学生。新模式的教学改革是把理论教学内容融合到与之同步的实验项目中,合理设计实验项目,课程内容以基础型、扩展型、综合设计型3个类型的项目展开,内容与难度层层推进,分层次逐步展开教学。此类型的项目有“数字秒表”、“数字电压表”、“电子密码锁”等多个应用型的项目,根据教学课时设定项目个数,如果本课程为64学时时,可以设定6个项目,每个项目平均12学时。

项目实施的过程中软件与硬件相结合,避开老师程序分析和讲解、演示、学生验证的弊端。项目教学法的目的旨在扩展学生的编程技巧和视野,项目实施过程中充分发挥启发式和探讨式的教学优势,不断引导与鼓励学生完成项目设计,并从项目设计的过程中发现问题,解决问题,积累经验,体现“教学做”一体化的教学模式,避免了满堂灌。

(二)项目教学的实施

常规教学模式中,实验项目是利用EDA实验箱进行的,无法看到实验电路,学生不清楚内部原理,只是验证性的调试,尽管实验易成功,实验结果方便得出,但学生无法深刻体会工程设计与系统设计的概念,感受不到自己设计出电子“产品”的乐趣。对于应用型本科的教学,本课程实验适合利用开发板开展项目教学,学生利用开发板实现设计项目是一个极为有效的自我学习和锻炼过程。

以硬件核心板为载体,教学过程中硬件与软件相结合,体现“教学做”一体的高效性。项目开展的过程中,教师指导学生了解开发板的芯片类型、电路结构、工作频率等关键点内容,结合EDA开发工具,引导学生针对项目的要求进行模块化的设计,用例化语句完成顶层设计或者利用原理图和代码结合完成顶层设计,然后根据开发板的功能进行管脚设计,掌握下载到开发板的流程,最终达到设计电路系统的目的。以“数字钟”项目为例,教师根据实际的功能给学生下达任务:(1)数字钟的基准频率(1HZ)如何从开发板的工作频率(50MHZ)分频而来?(2)数字钟的基本功能是什么?(3)数字钟如何驱动和显示?(4)如何在FPGA开发板上实现项目功能?这样引导学生运用所学的知识理清设计思路,在老师指导下确定最佳方案。接下来引导学生通过分频手段获取秒脉冲信号,根据开发板显示电路结构,完成LED动态显示程序的设计等,通过层层递进,使学生设计思路清晰,掌握理论与实践相结合的有效方法。整个项目实施过程中让学生独立、主动地完成项目,强化了学生的主体作用,弱化了老师的主导作用。在项目设计的讨论、协作、实践、调试、制作、最终完成“产品”等一系列过程中,必然大大地提高了学生独立分析问题和解决问题的能力,同时也培养了学生的创新意识和创新能力,激发了学生学习兴趣与积极探索的精神,学生获得荣誉感与成就感,为他们将来参加各类电子系统的设计打下良好基础。

(三)EDA技术实训扩展的改革

通过以上项目教学法的实施,学生已经掌握了项目设计的基础技巧,在后续的EDA技术课程设计与实训中,就可以进行项目扩展的设计了。实训项目的难度与深度加大些,如频率计、交通灯的控制等类型的项目,学生可两三人一组,查询资料,团队协作,进行电路系统的功能分析、模块划分、代码编写、仿真验证和电路系统生成,按照工程项目的实现过程来培训。随着不断地培训与锻炼,学生的工程设计能力不断提升,对学生课外科技活动、学生电子设计竞赛、毕业设计项目的前期准备等有很大的促进作用。

三、结束语

应用型本科的EDA技术通过项目教学法的改革,一方面将理论教学与实践教学进行了有效结合,使教学内容更生动更形象地展示在学生的面前,通过层次化的项目实施,学生加深了理论知识的理解,提高了学生的开发能力,使学生的学习观念从“要我学”转变成了“我要学”,使EDA技术的教学效果达到最优状态。另一方面,学生利用电脑、软件系统、硬件开发板,组成了自己最基本的“实验室”,虽然设计过程是辛苦的,但是却很有收益,因为自始至终学生都看到自己亲手设计的“产品”,真正明白EDA设计究竟是怎么回事,开阔了眼界,了解了更多的专业知识与前沿知识,同时极大地激发了学生的内在潜能,培养了学科研究的基本能力与兴趣,适应了社会应用型人才的需求。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 潘松,黄继业.EDA技术与VHDL[M].北京:清华大学出版社,2007.

[2] 谭会生.基于EDA技术的研究性教学探讨[J].中国电力教育,2012(17):35-36,40.

[3] 张峰,李艳,陈亮,等.FPGA结构设计方法及EDA工具[J].微电子学与计算机,2013(5):14-18,22.

[4] 林连冬.EDA技术开放实验室研究型实验的教学探索[J].实验室研究与探索,2013(5):216-218,226.

[5] 张利,高晶敏,杨秀媛.EDA技术课程教学模式改革探索[J].中国电力教育,2011(14):80-81.

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