摘要:介紹以EDA技術(shù)平臺為基礎(chǔ),數(shù)字邏輯課程的教改方案和精品課程建設(shè)的探索與實踐,探討以培養(yǎng)能力為主導(dǎo)的教學(xué)改革思路。
關(guān)鍵詞:EDA技術(shù);數(shù)字邏輯;能力培養(yǎng)
隨著高科技的不斷發(fā)展,電子自動化設(shè)計平臺的功能也越來越強(qiáng)大,以前傳統(tǒng)的設(shè)計理念也需要跟隨時代的發(fā)展而進(jìn)行相應(yīng)轉(zhuǎn)換。
計算機(jī)硬件系列專業(yè)核心課程包括數(shù)字邏輯、計算機(jī)組成原理與匯編語言程序設(shè)計、微型計算機(jī)原理與接口技術(shù)、計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計、嵌入式體系結(jié)構(gòu)等課程。而數(shù)字邏輯又是這些課程的基礎(chǔ)和先導(dǎo)課程。在電子自動化迅速發(fā)展和成熟的今天,大規(guī)模數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計中采用“軟件編程”方法來設(shè)計硬件電路的思想已深入人心,因此作為基礎(chǔ)核心課程,數(shù)字邏輯課程的改革勢必影響并帶動后續(xù)課程的更新和改革。
目前,在數(shù)字系統(tǒng)的工程設(shè)計中,已廣泛采用硬件描述語言(HDL)、電子設(shè)計自動化平臺(EDA)和可編程邏輯器件(PLD)等現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計技術(shù),而基于特定功能集成電路器件的傳統(tǒng)設(shè)計技術(shù)正在成為歷史。因此,以數(shù)字電路分析、設(shè)計和應(yīng)用為主要教學(xué)內(nèi)容的數(shù)字邏輯課程,必須改革陳舊的以中、小規(guī)模集成電路為核心的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和實驗手段,引入基于硬件描述語言的自主芯片設(shè)計方法和以自主芯片為核心的數(shù)字電路設(shè)計技術(shù),強(qiáng)化基于EDA平臺的實驗環(huán)節(jié),才能適應(yīng)現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)發(fā)展的要求,并為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下堅實的基礎(chǔ)[1]。
1課程改革
傳統(tǒng)的數(shù)字邏輯課程是以中、小規(guī)模集成電路為主導(dǎo)來設(shè)計各種邏輯電路,由于硬件條件限制以及電路設(shè)計的繁瑣,很多學(xué)生沒有感知認(rèn)識,學(xué)習(xí)沒有興趣,上課聽講也只是似懂非懂,并沒有真正掌握。
針對這一現(xiàn)狀,我們在教學(xué)內(nèi)容上“以舊換新”,去除傳統(tǒng)的門電路設(shè)計方法,引進(jìn)以電子自動化設(shè)計EDA為理念的現(xiàn)代設(shè)計方法,簡化比較繁瑣的邏輯代數(shù)化簡、公示證明、多輸出函數(shù)的化簡等,將基于門級、芯片級的邏輯電路設(shè)計轉(zhuǎn)換為基于硬件描述語言的邏輯設(shè)計方法。原先需要許多課時講述和推導(dǎo)邏輯電路的分析與設(shè)計過程,學(xué)生感覺很枯燥,不容易懂,現(xiàn)在采用Verilog HDL硬件描述語言,因為學(xué)生對C語言很熟悉,只需花很少的時間就能掌握。教師可以把大量的時間放在設(shè)計思想上,引導(dǎo)學(xué)生掌握設(shè)計方法和技巧,如此改革不但使學(xué)生的考試成績大幅提高,也使學(xué)生對數(shù)字邏輯這門課程有了很大興趣。
有了EDA平臺的支持,我們將硬件描述語言貫穿于整個數(shù)字邏輯的教學(xué)內(nèi)容里,為了讓學(xué)生能夠很快掌握,在講解的過程中引導(dǎo)學(xué)生體會Verilog HDL硬件描述語言的精妙之處。例如,在講解Verilog HDL三種建模方式時,為了便于理解,以圖1為例從同一個邏輯電路引出不同的建模方法以及各自的特點和應(yīng)用。
圖1電路實現(xiàn)的功能是,當(dāng)sel=0時,out=a;當(dāng)sel=1時,out=b;
通過對這個電路的分析,依次引入Verilog HDL三種建模方式:
1) 根據(jù)電路結(jié)構(gòu)建模。
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