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EDA技術課程教學改革研究
論文導讀：技術是以數字電子技術課程知識為基礎。采用項目化教學方法。課程改革思路。
關鍵詞：EDA技術，項目化教學方法，課程改革
EDA技術是以數字電子技術課程知識為基礎，具有較強實踐性、工程性的專業課程。將數字電路設計從簡單元器件單元電路設計，EWB軟件仿真提到了更高一級的可編程操作平臺上，進一步鞏固和提高學生電子電路綜合設計能力。但是，傳統的教學模式是將兩門課程分開，先上數字電路，后上EDA技術，分兩學期授課。這樣的教學模式存在弊端，減弱了課程之間的聯系，降低了學生對數字電路理論的認識程度。通過對EDA技術課程的教學改革，以實訓的方式采用項目教學法，使學生在較短的時間內掌握EDA技術基礎及其實驗系統，從數字系統的單元電路，如譯碼器、計數器等入手，加深對數字電路基礎理論的認識，逐漸完成數字系統設計。
1. EDA技術及其在教學中的應用
1.1 EDA技術
EDA技術即電子設計自動化(Electronic DesignAutomation)是以計算機為工作平臺，融合了應用電子技術、計算機技術、信息處理及智能化技術的最新成果而形成的一門新技術畢業論文格式，是一種能夠設計和仿真電子電路或系統的軟件工具。采用”自頂向下”的層次化設計，對整個系統進行方案設計和功能劃分，系統的關鍵電路用一片或幾片專用集成電路(ASIC)實現，然后采用硬件描述語言(HDL)完成系統行為級設計，最后通過綜合器和適配器生成最終的目標器件。圖1為一個典型的EDA設計流程。
圖1 EDA設計流程圖
1.2 EDA技術在教學中的應用
在教學過程中，EDA技術利用計算機系統強大的數據處理能力，以及配有輸入輸出器件(開關、按鍵、數碼管、發光二極管等)、標準并口、RS232串口、DAC和ADC電路、多功能擴展接口的基于SRAM的FPGA器件EDA硬件開發平臺，使得在電子設計的各個階段、各個層次可以進行模擬驗證，保證設計過程的正確性。從而使數字系統設計起來更加容易，讓學生從傳統的電路離散元件的安裝、焊接、調試工作中解放出來，將精力集中在電路的設計上。同時，采用EDA技術實現數字電路設計，不但提高了系統的穩定性，也增強了系統的靈活性，方便學生對電路進行修改、升級，讓實驗不在單調的局限于幾個固定的內容，使教學更上一個臺階，學生的開發創新能力進一步得到提高。
2.課程教學改革實施
2.1課程改革思路
課程改革本著體現鞏固數字電路基礎，掌握現代電子設計自動化技術的原則來處理和安排EDA技術教學內容。打破傳統的從EDA技術概述、VHDL語言特點、VHDL語句等入手的按部就班的教學方法，以設計應用為基本要求，開發基于工作過程的項目化課程，以工作任務為中心組織課程內容，讓學生在完成具體項目的過程中來構建相關理論知識。將EDA技術分為四個方面的內容，即：可編程邏輯器件、硬件描述語言、軟件開發工具、實驗開發系統，其中，可編程邏輯器件是利用EDA技術進行電子系統設計的載體，硬件描述語言是利用EDA技術進行電子系統設計的主要表達手段，軟件開發工具是利用EDA技術進行電子系統設計的智能化的自動設計工具,實驗開發系統則是利用EDA技術進行電子系統設計的下載工具及硬件驗證工具。采用項目化教學方法，以實訓的方式展開，讓學生在“學中做，做中學”。
2.2課程改革措施
以電子線路設計為基點，從實例的介紹中引出VHDL語句語法內容。在典型示例的說明中，自然地給出完整的VHDL描述，同時給出其綜合后的表現該電路系統功能的時序波形圖及硬件仿真效果。通過一些簡單、直觀、典型的實例畢業論文格式，將VHDL中最核心、最基本的內容解釋清楚，使學生在很短的時間內就能有效地掌握VHDL的主干內容，并付諸設計實踐。這種教學方法突破傳統的VHDL語言教學模式和流程，將語言與EDA工程技術有機結合，以實現良好的教學效果，同時大大縮短了授課時數。表1為課程具體內容及實訓學時分配。
|
能力 目標 |
學習情境 |
項目載體 |
課時 |
|
QuartusⅡ開發工具使用能力 |
QuartusⅡ開發環境、實驗系統 |
二選一音頻發生器設計 |
6 |
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VHDL語言編程能力 |
VHDL語言基本結構 |
計數器電路設計 |
6 |
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VHDL語言并行語句 |
8位加法器設計 |
8 |
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VHDL語言順序語句 |
7段數碼顯示譯碼器設計 |
8 |
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VHDL語言綜合運用 |
數控分頻器的設計 |
8 |
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層次化調用方法 |
4位加減法器的設計 |
4 |
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綜合開發調試能力 |
8位16進制頻率計設計； 十字路口交通燈設計； 數字鐘設計； 波形信號發生器設計，等。 (任選一題) |
20 |
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總計 |
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60 |
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表1 課程具體內容及實訓學時分配
從EDA技術開發工具和實驗系統介紹入手，幫助學生在感性上對EDA技術產生一定的認識，再分別以不同的項目為載體學習VHDL語言，讓學生快速掌握EDA技術的基本內容。最后，充分發揮學生的主觀能動性和創造性，綜合運用所學知識完成簡單集成電路的設計，培養學生獲取知識的能力。
3.結束語
EDA技術課程在高校電子類專業教育中發揮著不容忽視的作用，EDA技術已經成為電子行業領域開發和進行科學研究所需要的基本技能。通過對EDA技術課程教學改革，提高了學生電子設計的綜合能力，培養了學生主動獲取知識，靈活運用知識的能力。促進了信息技術與學科課程的整合，逐步實現教學內容的呈現方式、學生的學習方式、教師的教學方式和師生互動方式的變革。
【參考文獻】
[1]顧斌趙明忠姜志鵬等，數字電路EDA設計[M]，西安：西安電子科技大學出版社，2004;
[2]潘松黃繼業，EDA技術與VHDL(第2版) [M]，北京：清華大學出版社，2007;
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