摘要: 在專業基礎課《數字電子技術基礎》中,針對課程特點,通過在多媒體課件中引入EDA技術,提高教學效果。

　　關鍵詞: 多媒體 數字電子技術 教學效果

　　Abstract: in the specialized fundamental course "digital electronic technology base", in view of the characteristic of the course in multimedia courseware by introducing EDA technology, improve the teaching effect.

　　Key words: multimedia digital electronic technology teaching effect

　　中圖分類號： TP37 文獻標識碼：A 文章編號：

　　前 言

　　《數字電子技術基礎》是高等院校電子信息類專業的一門很重要的專業基礎課, 具有理論性與工程實踐性強的特點。它的任務是為培養應用型的電子技術人才提供必要的基礎理論和實驗技能。隨著大規模集成電路、可編程邏輯器件的迅速發展, 傳統的實驗教學模式已不能滿足21世紀對人才培養的需要, 教學內容、教學方法的改革勢在必行。

　　電子設計自動化技術 ( Electronic Design Automation , EDA )是隨著集成電路和計算機技術的飛速發展應運而生的一種高級、快速、有效的電子設計自動化工具。考察國內現有的數字電子技術多媒體課件，發現很多數字電子技術多媒體課件還沒有應用EDA軟件，并沒有統一的標準和規范，所以在數字電子技術多媒體課件中引用EDA軟件進行仿真教學模式的構建，必將提高學生的學習興趣和教學效果。

　　1.EDA概述

　　EDA技術是以計算機科學和微電子技術的發展為先導, 匯集了計算機圖形學、 微電子工藝與結構學和計算數學等多種計算機應用學科的最新成果的先進技術, 它是在先進的計算機平臺上開發出來的一整套電子系統設計的軟件工具。EDA 技術是從 CAD、CAM、CAE 的基礎上發展起來的, 以計算機為工具,通過 EDA軟件平臺首先設計出原理圖, 再用 HDL (硬件描述語言 )進行描述, 軟件自動完成邏輯編譯、 邏輯化簡、 邏輯綜合和優化、 布局布線、 邏輯仿真, 直至對特定目標芯片的適配編譯、 邏輯映射和編程下載工作。

　　1.1 EDA技術設計流程

　　1.1.1設計輸入

　　通常，使用EDA工具的設計輸入可分為兩種類型：圖形輸入法和HDL文本輸入法。文本輸入法克服了圖形法所有弊端。當然，在一定的條件下，情況會有所改變，目前有些EDA輸入工具可以把圖形的直觀性與HDL文本輸入法的優勢結合起來，為EDA技術的應用和發展打開了一個廣闊的天地。

　　1.1.2綜合

　　綜合就是能夠自動將一種設計表示形式向另一種設計表示形式轉換的計算機程序，或協助進行手工轉換的程序。它可以將高層次的表示轉化為低層次的表示，可以從行為域轉化為結構域，可以將高一級抽象的電路表示轉化為低一級的表示，并可以用某種特定的技術實現。事實上，設計過程中的每一步都可以成為一個綜合環節。設計過程通常從高層次的行為描述開始，以最底層的結構描述結束。

　　1.1.3適配(布線布局)

　　適配器也稱結構綜合器，他的功能是將由綜合器產生的網表文件配置于指定的目標器件之中，使之產生最終的下載文件，如 JEDEC或Jam格式的文件。邏輯綜合后必須利用適配器將綜合后的網表文件針對某一具體的目標器件進行邏輯映射操作，其中包括底層器件配置、邏輯分割、邏輯優化、邏輯布局布線操作。

　　1.1.4仿真

　　在編程下載前必須利用 EDA 工具對適配生成的結果進行模擬測試, 就是所謂的仿真。仿真是在EDA設計過程中的重要步驟。圖 1所示的時序與功能門級仿真通常由 PLD公司的 EDA開發工具直接提供, 它可以完成 2種不同級別的仿真測試:

　　(1) 時序仿真。就是接近真實器件運行特性的仿真,仿真文件中已包含了器件硬件特性參數，因而，仿真精度要高。但時序仿真的仿真文件必須來自針對具體器件的綜合器與適配器。綜合后所得的EDIF等網表文件通常作為FPGA適配器的輸入文件，產生的仿真網表文件中包含了精確的硬件延時信息。

　　(2) 功能仿真。僅對設計描述的邏輯功能進行模擬測試, 以了解其實現的功能是否滿足原設計的要求, 仿真過程不涉及具體器件的硬件特性, 如延遲特性。不經歷綜合與適配階段，在設計項目編輯編譯后即可進行模擬測試。

　　因此，通常的做法是，首先進行功能仿真，待確認設計文件所表達的功能滿足設計者設計原有意圖時，即邏輯功能滿足要求后，再進行綜合、適配和時序仿真。

　　1.2 QuartusII特點

　　(1) QuartusII軟件的元器件庫提供了數千種電子元器件, 包括: 基本元件庫、宏功能元件庫工作庫、參數可設置兆功能庫等。豐富的元器件為學生了解各類數字電路元器件打下了堅實的基礎也可了解各類元器件的參數和性能。

　　(2) QuartusII軟件可提供電路仿真和測試功能, 還可進行時序分析。能使仿真分析易于理解仿真結果一目了然。

　　(3) QuartusII軟件可設計、測試和演示時序邏輯電路等各種電路, 還可對被仿真電路設置各種故障, 從而可以在教學中模擬各種故障, 提高學生對實際電路分析和排故的能力。

　　2.數字電子技術多媒體課件中引入EDA 的目的

　　2.1增強學生對“數字電子技術”理論的理解和對硬件電路的認識

　　EDA技術使抽象的理論形象化、復雜的電路實際化，通過軟件進行仿真的過程是對硬件電路功能的復習和鞏固的過程，使學生對課堂教學的內容有了更為深刻和靈活的理解，也進一步拓寬了眼界和思路。

　　2.2改善教學效果，提高教學水平

　　課堂教學是課程學習中很重要的一步，數字電子技術課程本身牽涉的電路、芯片較多，課堂教學時對其進行分析的過程很抽象。EDA技術的加入可以隨時以圖形、波形等直觀形式來顯示各種現象和過程，而且可以輕而易舉地修改電路參數，得到各種仿真波形，從而讓學生對電路及芯片的結構及功能有了更深刻的理解，形象地消化和吸收所學內容。同時，通過EDA技術的引入， 教師對教學的重點及難點也理解得更到位，從而精簡了教學的內容，減輕了部分工作量;

　　2.3彌補資源不足，節省開支

　　與數字電子技術配套的實驗教學以及數字電子技術密切相關的課程設計等環節用到的儀器很多，目前，很多項目由于經費的問題遲遲不能開設。限制了教學活動的展開。利用EDA技術開設仿真實驗，可以節省多種儀器，節省了開支，同時在進行常規實驗的基礎上充分發揮EDA 技術的直觀精確性，可取到事半功倍的效果。

　　3、綜述

　　數字電子技術課程雖然被劃分為專業基礎課,但卻包含多門學科的內容,涉及到計算機通訊、計算機控制、電子器件和電子電路設計等,使得數字電子技術的教學有了豐富的內容和大量的信息。

　　但是, 在現代飛速發展的科學技術所有領域中,幾乎都離不開計算機輔助設計和仿真。作為包含多種科學技術基礎的電子技術學科,必然與EDA 技術最新的發展動態密切相關。在重基礎寬專業的高等學校工科課程中,數字電子技術的課程內容應該將電子技術的最新發展動態和應用手段體現出來, 充分利用計算機手段和EDA 技術,學習最新的應用工具并用之進行教學實踐, 這對后續專業技術的掌握具有著積極的作用。

　　參考文獻：

　　[1]潘 松. 黃繼業. EDA 技術實用教程[ M] . 北京: 科學出版社, 2006.

　　[2]陳文楷. 電子技術基礎類新教材的啟示[ J] . 電子電氣教學學報. 2003, ( 4) : 5963

　　[3]康華光.電子技術基礎數字部分(第五版) [M].北京:高等教育出版.2006

　　[4]鄭步生.Multisim2001 電路設計及仿真入門與應用[M].北京: 電子工業出版社,2002