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1、对EDA技术课程教学改革的探讨摘要EDA技术是一门内容新颖且综合性很强的课程，学生在学习的过程中，普遍感觉比较吃力。文章结合多年的教学经验，对EDA技术课程教学提出了一些观点，以使学生更好地掌握EDA技术知识。关键词EDA自底向上自顶向下VHDL综合能力作者简介张艳（1977-）,女，河南焦作人，焦作大学机电工程学院，讲师，主要从事EDA技术的教学和科研工作；靳孝峰（1965-）,男，河南商丘人，焦作大学机电工程学院，副教授，主要从事电子技术的教学和科研工作。（河南焦作454000）1.中图分类号G642.0文献标识码A文章编号1004-3985（2011）21-0143-02随着计算机和集成
2、电路技术的飞速发展，EDA技术成为电子设计领域最经济、最有效的主流设计手段。它打破了传统软硬件之间的界限，使计算机的软件技术和硬件实现合二为一，是电子设计领域一种新的设计理念。电子设计自动化（EDA）给电子设计带来了巨大变革，是电子产品开发研制的动力源、加速器。在EDA课程的学习过程中，涉及的知识点比较多，既有微电子技术的基础知识，又有现代EDA软件的编程设计。同时EDA课程内容比较新颖，是近几年来新发展起来的一门学科。因此，不管是教师在教学过程中还是学生在学习过程中都没有太多成熟的经验值得借鉴。为了让学生更好地掌握EDA这门新兴的学科，笔者根据自己多年的教学经验，觉得应该做好以下几个方面。一
3、、打破传统，引领学生掌握新的电子设计理念学生在学习EDA课程的过程中，一定要注意掌握传统电子设计和现代电子设计两种不同的设计方法。1.自底向上设计方法。传统的硬件设计中，采用自底向上的设计方法，手工设计占了较大的比例。一般先按电子系统的具体功能要求进行功能划分，然后对每个模块画出真值表，用卡诺图进行手工逻辑简化，写出布尔表达式，画出相应的逻辑线路图，再据此选择元器件，设计电路板，最后进行实测与调试。使用该方法进行硬件设计是从选择具体元器件开始，并用这些元器件进行逻辑电路设计，从而完成系统的硬件设计，然后再将各功能模块连接起来，完成整个系统的硬件设计，在整个设计过程中的任一时刻，最底层目标器件的
4、更换，或某些技术参数不满足总体要求，或缺货等不可预测的外部因素，都将可能使前面的工作前功尽弃，又得重新开始。在某些情况下，自底向上的设计方法是一种低效、低可靠性、费时费力、且成本高昂的设计方法。2.自顶向下设计方法。在电子设计领域，自顶向下设计方法，只有在EDA技术得到快速发展和成熟应用后才成为可能。自顶向下设计方法的有效应用必须基于功能强大的EDA工具、具备集系统描述、行为描述和结构描述功能为一体的VHDL硬件描述语言，以及先进的ASIC制造工艺和FPGA开发技术。当今，自顶向下的设计方法已经是EDA技术的首选设计方法，是ASIC或FPGA开发的主要设计手段。自顶向下的设计方法是以运用HDL
5、（硬件描述语言）设计为基础。在众多的硬件设计语言中，VHDLCVeryHighSpeedIntergratedCircuitHardwareDescriptionLanguage）是IEEE标准的硬件描述语言，也是EDA的重要组成部分。VHDL语言具有很强的电路描述和建模能力,并且具有与具体硬件电路无关和与设计平台无关的特性，能从多个层次对数字系统进行建模和描述，从而大大简化硬件设计任务，提高设计效率和可靠性。采用VHDL设计方法相对于传统的设计方法有几个优点：（I）VHDL具有功能强大的语言结构，可用明确的代码描述复杂的控制逻辑设计，是一种设计、仿真和综合的标准硬件描述语言。（2）VHDL语
6、言可读性强，易于修改和发现错误。（3）可以使用仿真器对VHDL源代码进行功能仿真。对于大型设计，采用VHDL仿真软件对其进行仿真可以节省时间，在设计的早期阶段可以检测到设计中的错误，从而予以修正。（4）VHDL允许设计者不依赖于器件。同一个设计描述，可以采用多种不同器件结构来实现其功能。（5）HDL描述实现了设计与工艺无关。HDL描述比网表或原理描述更易读，更易于理解。（6）可移植性好。因为VHDL语言是一个标准语言，VHDL的设计描述可以被不同的EDA工具支持。（7）上市时间快，成本低。因为VHDL语言描述快捷，修改方便。学生在学习EDA技术这门课程中，只有掌握了利用VHDL进行电路系统设计
7、的方法，才能真正地做到自顶向下设计。二、注重学生综合设计能力的培养为了提高学生利用EDA技术进行综合电路设计的能力，要做好以下几个方面。1.对教学地点和教学手段进行改革。在EDA课程的教学过程中，教师不能像讲授其他课程一样，只是简单地在教室完成大部分的理论教学内容。由于EDA课程本身将硬件测试和软件设计集于一身，因此，教师在EDA课程的教学过程中，可以将课堂转移到专业实验室。教师在讲授理论知识的同时，结合实验室的设备和装置，使学生在拥有了理性认识的同时也增添了感性认识，这样就可以使学生更加深刻地理解和掌握EDA知识。在课堂教学的过程中教师也可以借助多媒体教学软件，将知识点投影到大屏幕上，不仅仅
8、靠一张嘴向学生传授知识，这样可以使学生更加生动、直观地了解和掌握EDA各项内容的特点和应用。教师在课堂上讲授理论知识时，也可以利用EDA软件进行相关的电路设计，使用实验室现成的实验设备，直接对电路进行验证、调试和下载，这样就可以让学生在掌握理论知识的同时，也使他们对EDA设计的整个过程有了充分的了解。当然作为任课教师必须及时了解和掌握EDA技术发展的最新动态，不断提高自己的业务水平，从而不断优化EDA课程的内容结构，做到及时更新授课内容，以便取得最佳的授课效果。2 .加强实验环节，合理分配实验学时。EDA技术课程采用软件方法来设计硬件电路，大部分学生对这个概念比较陌生，他们习惯拿EDA的编程和
9、传统的设计语言编程相比较，为了让学生更好地掌握EDA设计理念，必须注重加强学生的实践动手能力。教师在教学过程中可以结合本校EDA课程的教学要求，合理分配自己的实验内容。如果EDA课程的实验学时比较多，教师就可以把实验内容分为基础实验和综合设计两大部分。基础实验部分可以选择简单的电路设计，让学生循序渐进地掌握EDA的基本设计流程和练习EDA的基础知识点。综合设计则可以是将多个基础实验部分综合在一起，设计复杂的电路系统。例如，我院应用电子技术专业结合专业的特点，给EDA课程的实验分配了20个学时，学时比较充分。那么在进行实验时，笔者就将基础实验和综合设计紧密地结合在一起。例如在基础实验部分可以选择
10、做模为24和模为60的计数电路，各占2个学时，那么在综合设计部分中，就可以将前两个计数电路结合在一起设计一个时钟电路。各个实验部分，严格要求学生独立完成。因为只有通过亲自动手实践，才能真正地掌握EDA的各项内容，提高学生的综合设计能力。3 .不断改善实验条件，建立综合性的实验室。在EDA实验室建设的过程中我们可以创建一个集教学、科研、职业鉴定等为一体的综合实验室。可以将EDA技术、单片机技术以及数字电路和模拟电路等都集合在一起。现在国家在不断强化培养技能型人才的社会理念，那么作为高职院校就负有义不容辞的责任，为社会培养更多这样的人才。从机电学院自身出发，应注重提高学生职业教育素质和动手操作能力
11、。EDA综合实验室将面向所有电类专业学生，包括应用电子技术、电气自动化、机电一体化等专业。教学上可满足“单片机原理与应用”“EDA技术”“数字电路技术”和“模拟电路技术”等课程的实践环节。科研上，利用申报重点实验室、省级实验实训示范基地等项目来争取更多的资金，开展单片机综合控制、各种专用集成电路综合设计的研制和研发，并且可以将一些好的设计投入社会应用，实现社会效益与经济效益的双赢。职业鉴定方面，可满足EDA工程师、EDA网络工程师、单片机程序设计师等的鉴定。最终发展成为同类院校一流的综合实验室，并且可为其他相关专业、企事业单位等提供强大的科技平台。EDA综合实验室的建立，为学院单片机控制和ED
12、A技术领域研究提供了科研平台，有利于促进课程和教学改革，更有利于人才的培养，实现更广域的就业面，无论是从经济性、可推广性，还是从灵活性、可扩展性来看，都是非常有价值的。4 .开放实验资源，增强学生创新能力。实验室是高等院校实施素质教育、培养学生创新精神与实践能力的重要基地。为充分发挥EDA实验室的资源优势，促进实验教学改革，逐步形成高素质创新人才培养的新机制，应规范有序地做好EDA实验室的开放工作。EDA实验室开放遵循“面向全院、因材施教、形式多样、讲究实效”的原则，除了满足正常的教学实验安排以外，可以面向本院所有专业学生开发，为学生提供自主发展和实践锻炼的空间，同时也是提高仪器设备利用率的有
13、效措施。这样能吸引更多对EDA技术有兴趣的学生加入到EDA的学习中来，在教师的引导下，组织学生成立兴趣小组，自主完成具有代表性，实用性强的设计任务，为选拔和培养高水平的EDA设计人才打基础。EDA实验室的开放可以采用以学生为主体、教师为主导的实验教学模式，实验室的开放不仅包括时间的开放，也可以包括内容上的开放。(1)时间的开放：开放对学生应是业余的、课外的。(2)内容的开放：开放实验项目的内容必须属教学计划外，是对教学计划内必做实验的延续和提高，或是对全院学生的科普知识训练和能力培养。内容可以包括实验室既定开放实验项目、学生参与科研型开放实验和学生自行拟定科技活动课题等。5 .积极争取各项资金
14、，力争培养更多底子厚、能力强的学生。EDA课程本身是一门新兴的学科，知识更新的速度比较快，为了更好地培养学生，从学校到系部每年都要投入一定的资金积极地支持教师和学生。在教师的带领下，鼓励和组织学生开展小发明、小制作等活动，鼓励学生参加各种国家级电子大赛。从学校到院部要积极奖励那些在电子大赛取得好成绩的教师和学生，不断激发学生的学习积极性，从而增强学生对EDA的设计兴趣和设计能力。在这个组织的过程中可以采取“以老带新”的模式，也就是让那些有经验、有能力的高年级学生帮助和带动那些有兴趣的低年级新生。将老生的经验和知识传授给新生。在这样的模式下，可以节省大量的人力和物力。三、改革考核方式，更好地激发
15、学生学习兴趣EDA技术课程主要是利用现代EDA软件进行硬件电路设计，是一门理论和实践紧密结合的课程，在学生具备了相关的理论知识后，主要考查学生采用程序设计电路的能力，并且学生完成电路设计后必须结合相应的硬件电路，才能判定其设计的合理性和准确性。因此，可将EDA课程的考试改为上机考试。在学生的成绩评定中可将平时成绩和上机测试综合在一起。平时成绩中可包含提问、出勤和作业以及实验等。教师可以根据自己学校的实际情况，结合自己学生的特点分配各自所占的比例。参考文献1侯继红.EDA实用技术教程M.北京：中国电力出版社，2004.2杨振宇.“数字逻辑电路”课程教学改革体会J.电气电子教学学报，2002(2).3靳孝峰.数字电子技术课程的改革与实践J.郑州航空工业管理学院学报，2008(4).4包明.EDA技术与可编程器件应用M.北京：北京航空航天大学出版社，2007.5王振红.VHDL数字电路设计与应用实践教程M.北京：机械工业出版社，2006.
