王艷芬

摘 要：《EDA技術(shù)》與《數(shù)字電子技術(shù)》課程的融合是《數(shù)字電子技術(shù)》課程改革的必然趨勢(shì)。課程改革后，數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)更接近現(xiàn)代主流技術(shù)方向和設(shè)計(jì)潮流，因此，教學(xué)資源的優(yōu)化和整合會(huì)更加合理、科學(xué)，學(xué)生的能力能夠得到進(jìn)一步提升。鑒于此，有必要深入研究基于《EDA技術(shù)》的《數(shù)字電子技術(shù)》課程改革，從而提升教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，進(jìn)一步促進(jìn)我國(guó)的教學(xué)改革。

關(guān)鍵詞：《EDA技術(shù)》；《數(shù)字電子技術(shù)》；課程改革；數(shù)字系統(tǒng)

中圖分類(lèi)號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.14.138

EDA技術(shù)與現(xiàn)代化的電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求相符，應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)徹底改變了數(shù)字系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)手段和設(shè)計(jì)方法，使電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)從硬件設(shè)計(jì)變成了編程設(shè)計(jì)。編程設(shè)計(jì)的核心是VHDL語(yǔ)言，通過(guò)VHDL語(yǔ)言和EDA技術(shù)的鞏固，電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路變得更加簡(jiǎn)單，功能更加明晰。CPLD和FPGA能夠反復(fù)測(cè)試硬件性能，使硬件電路變得簡(jiǎn)明，并且設(shè)計(jì)電路具有很強(qiáng)的保密性。設(shè)計(jì)人員修改設(shè)計(jì)的時(shí)候可以利用修改程序的方法提升設(shè)計(jì)的效率和靈活性。

1 《數(shù)字電子技術(shù)》課程改革的原因分析

EDA技術(shù)為Electronic Design Automation （電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化）的簡(jiǎn)稱，它的出現(xiàn)是計(jì)算機(jī)信息技術(shù)和電子技術(shù)發(fā)展的成果之一，它的應(yīng)用和不斷完善推動(dòng)著工業(yè)設(shè)計(jì)的革命?，F(xiàn)階段，我國(guó)各個(gè)高等院校與電類(lèi)相關(guān)專(zhuān)業(yè)都會(huì)開(kāi)設(shè)《數(shù)字電子技術(shù)》課程。因?yàn)檫@門(mén)課程屬于基礎(chǔ)課，并且與生產(chǎn)實(shí)踐緊密聯(lián)系。開(kāi)設(shè)這門(mén)課程的目的是加深學(xué)生對(duì)學(xué)過(guò)的知識(shí)的理解，學(xué)會(huì)利用數(shù)字邏輯進(jìn)行電路實(shí)驗(yàn)，以提高他們分析數(shù)字電路、設(shè)計(jì)數(shù)字電路、調(diào)試數(shù)字電路和組裝數(shù)字電路等技能，為后續(xù)專(zhuān)業(yè)課的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。圖1是《數(shù)字電子技術(shù)》課程設(shè)計(jì)的參考電路。

在《數(shù)字電子技術(shù)》課程改革中應(yīng)用《EDA技術(shù)》具有重要的意義，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1.1 有助于提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)的積極性

EDA工具是一個(gè)仿真的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，它的開(kāi)放性強(qiáng)，利用這個(gè)平臺(tái)學(xué)生能夠結(jié)合自己的興趣完成教師規(guī)定的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，也可以根據(jù)自己的就業(yè)要求將自己的新想法應(yīng)用到實(shí)用性高的開(kāi)發(fā)項(xiàng)目中，或者根據(jù)自己的實(shí)際能力參與某個(gè)科研項(xiàng)目中的功能模塊或者子項(xiàng)目。這樣做，既有助于解決由于缺少經(jīng)費(fèi)、使用方法不恰當(dāng)、管理不科學(xué)等因素對(duì)實(shí)驗(yàn)造成的影響，也有助于激發(fā)學(xué)生的積極性，幫助他們更好地掌握知識(shí)。

1.2 有助于提升實(shí)驗(yàn)效率，豐富實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

EDA技術(shù)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境不是真實(shí)的環(huán)境，而是虛擬的環(huán)境，它能夠避免運(yùn)用種類(lèi)過(guò)多的專(zhuān)門(mén)的集成芯片，使得實(shí)驗(yàn)電路變得簡(jiǎn)單，減少實(shí)驗(yàn)費(fèi)用。學(xué)生使用語(yǔ)言描述硬件設(shè)備，編寫(xiě)程序時(shí)，在相同的可編程邏輯器件上就能夠順利完成各種數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)。所以，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容變得豐富，也就規(guī)避了連線的煩瑣。教師可以以實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)構(gòu)想為前提開(kāi)發(fā)出以EDA技術(shù)為基礎(chǔ)的硬件平臺(tái)，完成所有實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間，提高實(shí)驗(yàn)效率。

1.3 創(chuàng)建創(chuàng)新人才的培養(yǎng)平臺(tái)

EDA技術(shù)可以為學(xué)生提供良好的環(huán)境，在實(shí)際教學(xué)活動(dòng)中，增強(qiáng)學(xué)生的主體地位，幫助學(xué)生獲得設(shè)計(jì)上的自由性，在電腦上多次試驗(yàn)、設(shè)疑，根據(jù)不同的結(jié)果選取最佳的設(shè)計(jì)方案或者試驗(yàn)方案。利用驗(yàn)證訓(xùn)練、糾錯(cuò)訓(xùn)練、創(chuàng)新訓(xùn)練等各種形式的訓(xùn)練鍛煉學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力，培養(yǎng)它們的綜合設(shè)計(jì)能力、不斷創(chuàng)新的能力，從而提升他們?cè)诠こ碳夹g(shù)方面的素質(zhì)，促進(jìn)學(xué)生技能的發(fā)展。

2 《數(shù)字電子技術(shù)》課程改革實(shí)踐探究

2.1 《數(shù)字電子技術(shù)》的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?/p>

《數(shù)字電子技術(shù)》的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ接?種，一種是傳統(tǒng)模式，另一種是現(xiàn)代模式。而《數(shù)字電子技術(shù)》課程有兩大環(huán)節(jié)，第一個(gè)環(huán)節(jié)是理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)，第二個(gè)環(huán)節(jié)是實(shí)習(xí)。傳統(tǒng)模式的實(shí)驗(yàn)過(guò)程為：①根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容做好相關(guān)準(zhǔn)備工作，特別是準(zhǔn)備好需要用到的芯片、各種信號(hào)的連線、必備的實(shí)驗(yàn)儀器等；②在具體實(shí)驗(yàn)中，要根據(jù)給定的連線圖來(lái)接線，及時(shí)改變輸入狀態(tài)，而且要記錄輸出變化，然后判定與理論分析結(jié)果是否相符。這種實(shí)驗(yàn)方式明顯存在不足，比如某個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)了問(wèn)題，可能需要重新設(shè)計(jì)，由此就會(huì)造成資源的浪費(fèi)，延長(zhǎng)設(shè)計(jì)周期，致使投入的成本變高。

現(xiàn)代模式的本質(zhì)是在《數(shù)字電子技術(shù)》課程改革中引入《EDA技術(shù)》，即科學(xué)利用諸如MULTISIM、PROTEL99SE、QuartusⅡ、PSPICE等計(jì)算機(jī)軟件，實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備工作量就會(huì)減少，不需要準(zhǔn)備多種多樣的芯片，同時(shí)，檢驗(yàn)它們的功能是否正常，只需要利用電腦提供相應(yīng)的軟件平臺(tái)構(gòu)建虛擬的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容編寫(xiě)代碼或者輸入電路圖，然后進(jìn)行編譯和仿真即可，智能化程度高。圖2和圖3為利用MULTISIM技術(shù)創(chuàng)設(shè)的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境。

EDA技術(shù)是數(shù)字電子技術(shù)最新的技術(shù)發(fā)展方向，它的特征為：設(shè)計(jì)方法是自頂向下的，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行方案設(shè)計(jì)和功能劃分。

2.2 《數(shù)字電子技術(shù)》課程改革措施

將《EDA技術(shù)》與《數(shù)字電子技術(shù)》這兩門(mén)課程結(jié)合起來(lái)，根據(jù)課程教學(xué)的實(shí)際要求和企業(yè)調(diào)研的實(shí)際需求，仔細(xì)梳理知識(shí)脈絡(luò)，對(duì)應(yīng)好知識(shí)點(diǎn)和學(xué)生的能力，構(gòu)建教學(xué)主線和能力主線，明確課程任務(wù)等是《數(shù)字電子技術(shù)》課程改革的必然趨勢(shì)。具體措施有以下幾點(diǎn)。

2.2.1 創(chuàng)設(shè)新型《數(shù)字電子技術(shù)》課程

新型《數(shù)字電子技術(shù)》課程應(yīng)當(dāng)將《EDA技術(shù)》作為主要的實(shí)踐方式，以數(shù)字電子的基本理論和基本技能作為引導(dǎo)，主要的設(shè)計(jì)手段是硬件描述的語(yǔ)言與EDA平臺(tái)，宗旨是培養(yǎng)工程開(kāi)發(fā)的能力。新的課程改革把傳統(tǒng)的數(shù)字電子技術(shù)的設(shè)計(jì)與現(xiàn)代的設(shè)計(jì)方法結(jié)合到一起。在原理圖的設(shè)計(jì)上，利用EDA環(huán)境描述數(shù)字邏輯的基礎(chǔ)；在可編程邏輯的器件上，根據(jù)硬件描述語(yǔ)言描述數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，也就是設(shè)計(jì)電子系統(tǒng)時(shí)要突出現(xiàn)代的設(shè)計(jì)方法；將EDA技術(shù)高效的融入傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中，高效結(jié)合《數(shù)字電子技術(shù)》和《EDA技術(shù)》這兩門(mén)不同的課程，重點(diǎn)關(guān)注基本的概念、單元電路、基本方法、典型電路等，在現(xiàn)代工程的應(yīng)用背景下，促進(jìn)學(xué)生形成基本的應(yīng)用技能。

2.2.2 構(gòu)建《數(shù)字電子技術(shù)》課程的新體系和新內(nèi)涵

《數(shù)字電子技術(shù)》課程改革的核心內(nèi)容之一為創(chuàng)設(shè)與新的教學(xué)要求相符的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，配套相應(yīng)的理論課程教學(xué)。在《數(shù)字電子技術(shù)》課程改革過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)以《EDA技術(shù)》為平臺(tái)，對(duì)實(shí)踐內(nèi)容進(jìn)行深入改革，幫助學(xué)生更加直觀、形象地了解與電路有關(guān)的原理和工作過(guò)程，也可以利用修改電路的參數(shù)或者形式的辦法與學(xué)生們共同討論電路中發(fā)現(xiàn)的不同現(xiàn)象，探討解決問(wèn)題的措施。這樣做，一方面，能夠活躍課堂氣氛，另一方面，能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。此外，理論與實(shí)驗(yàn)兩者的緊密結(jié)合有利于發(fā)掘?qū)W生的積極性和創(chuàng)造性，有很好的教學(xué)效果。鑒于此，設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)出的實(shí)驗(yàn)箱資源應(yīng)當(dāng)十分豐富，具備較強(qiáng)的擴(kuò)展能力和可操作能力。

3 結(jié)束語(yǔ)

在與《自動(dòng)化技術(shù)》和《電子技術(shù)》等相關(guān)的課程中，《數(shù)字電子技術(shù)》是一門(mén)基礎(chǔ)課程，該課程涉及到的實(shí)驗(yàn)大多是驗(yàn)證與之相關(guān)的重要技術(shù)和重要理論。傳統(tǒng)《數(shù)字電子技術(shù)》課程是以某些特定的功能芯片為基礎(chǔ)，在驗(yàn)證電路的原理時(shí)，需要利用簡(jiǎn)易的連接電路，所以，局限性比較大。現(xiàn)階段，在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，EDA技術(shù)已經(jīng)成為了主要的技術(shù)方向和設(shè)計(jì)潮流。由此可以預(yù)見(jiàn)，在《數(shù)字電子技術(shù)》課程改革中，EDA技術(shù)的發(fā)展前景會(huì)更加廣闊。

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〔編輯：白潔〕