時間：2023-03-23 15:18:50
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eda技術是基于電子計算機發(fā)展起來的新技術，是以電子技術為基礎，計算機技術為輔助載體，軟件技術為核心元素的綜合性技術。它擺脫了傳統(tǒng)電子技術微電子電路設計復雜以及控制程序編寫困難等技術問題，進一步提高了電子技術的發(fā)展水平，因此將EDA技術引入到電子技術教學中具有極強的現(xiàn)實意義。
1.基于EDA技術的電子技術理論教學
模擬電子技術和數(shù)字技術是電子技術的兩大組成部分，長期以來這兩個部分都是相互獨立的。隨著科技的不斷發(fā)展，大規(guī)模集成電路以及微電子電路的出現(xiàn)，相互獨立的局面已被打破，同時也改變了電路元器件以及電子控制等系統(tǒng)限制。在現(xiàn)代的電子技術中模擬電子技術部分包括為半導體PN結、微變等效電路、電路的控制與正負反饋電路、集成運放等效電路、偏置電路等內(nèi)容。模擬數(shù)字技術則強調(diào)電路的規(guī)律性與控制性，由于在模擬電子技術中的使用的半導體晶體都是非線性器件，因此產(chǎn)生的控制信號都是非線性信號，各種放大電路的組成都是通過加偏執(zhí)電路，利用半導體的單向導電性以及穩(wěn)壓性來實現(xiàn)的。因此將EDA技術引入到電子技術理論教學，重點要放在各種放大電路的處理、分析以及衍生，因為所有的放大電路以及偏置電路運用的都是最基本的二級管放大原理。在教學上要將各種離散的電子技術知識串接起來進行教學，使得包括邏輯電路、定時器和觸發(fā)器以及數(shù)模轉化等知識在EDA這一主線能夠統(tǒng)一起來，更好地提高電子技術教學質量。在進行理論知識教學的同時要配合適當?shù)膶嶒炛v解，培養(yǎng)學生良好的思考能力與動手分析能力。
2.基于EDA技術的電子技術實踐教學
電子技術實驗教學是輔助電子技術理論教學，是提高學生靈活運用所學的理論知識的實踐，而EDA技術的引入更是給傳統(tǒng)的電子技術實踐教學帶來了全新的體驗。在傳統(tǒng)的電子技術教學實驗中，學生使用分開的電子元器件在實驗臺上進行搭線橋接各種電路，即使在進行數(shù)字技術實驗也是通過接線的方式來進行試驗。這種搭積木式的試驗方式大大降低了學生對于電子技術試驗的興趣。同時這種實驗方法對于電子元器件、試驗臺等精度要求較高，學生在實驗中遇到的問題較多，而老師則是把主要精力放在處理學生實驗中遇到的各種實驗問題，如接線錯誤以及元器件損壞等，這樣極大地降低了電子技術實驗效果。在采用EDA技術后，老師通過運用強大的EDA仿真軟件以及EDA實驗平臺，可以大大提高電子技術的實驗效果。在進行試驗之前，學生利用EDA進行模擬實驗，可以提前發(fā)現(xiàn)試驗中的問題，并且進行獨立思考。進而在實際的硬件試驗中，學生可以更快更好地完成電子技術相關實驗內(nèi)容。利用這種EDA仿真軟件以及EDA實驗平臺和硬件實驗相結合的方式，既鍛煉了學生綜合運用EDA技術的能力，也使得學生對于電子技術的相關知識掌握得更加牢固。
二、促進EDA在電子技術教學中的應用的措施
EDA技術教學在電子技術教學中有著重要的運用，但是受制于傳統(tǒng)電子教學中存在的問題，EDA技術教學不能夠很好地開展開來，因此我們需要改變現(xiàn)有的電子技術教學狀況，促進EDA在電子技術教學中的應用。
（一）改革目前的應試考試制度
考試是檢驗學生對于知識的掌握情況，是教學成果中重要的一個環(huán)節(jié)。在電子教學中不僅要讓學生掌握最基本的計算機內(nèi)部結構理論知識，更要讓學生具備較強的實踐能力、思考能力、自我總結能力以及創(chuàng)新能力，這些綜合能力才能體現(xiàn)出學生綜合素質。但是目前的考試制度是一張試卷定分數(shù)，僅僅體現(xiàn)出學生的考試能力，其他能力體現(xiàn)不出來，因此需要改革現(xiàn)有的應試考試制度。
1.在實驗考核中
應該包含各個方面的考核，才能體現(xiàn)出學生對于知識的掌握程度以及運用程度。應該包括實驗報告、實驗操作、實驗總結等，這樣才能體現(xiàn)出教學過程中的以人為本思想，提高學生的創(chuàng)新能力。只有在制度上有了創(chuàng)新，才能提高學生將理論知識運用在實際中的能力。
2.在考試中
應該加大開放性試題以及實驗性試題在總分數(shù)中的比例，引導學生不斷在學習過程中注意觀察，不斷思考，細心總結。提高學生發(fā)現(xiàn)問題以及解決問題的能力，培養(yǎng)學生自我思考的能力。
（二）通過教育媒體的運用來提高教學效果
隨著網(wǎng)絡的發(fā)展，多媒體教學已經(jīng)越來越廣泛地被運用到教學中來。所以我們在電子技術這門課程中，可以運用多媒體來進行輔助教學。通過在多媒體上展示出電子技術的基本原理以及這些原理在電子設備上的運用，然后對于電子設備進行模擬拆解，并且將這些拆解后模塊各自的功能以及在使用中容易出現(xiàn)的問題等進行分析。而EDA技術作為較新的技術，融合了應用電子技術、計算機技術、信息處理及智能化技術等高新技術，因此通過EDA技術可以自動地完成邏輯編譯、化簡、分割、綜合及優(yōu)化、布局布線、仿真以及對于特定目標芯片的適配編譯和編程下載等工作。所以在多媒體這一平臺進行EDA電子技術教學比單純的講解教學效果要好得多，學生更能清晰明了地掌握電子技術相關知識。所以老師要學會借助多媒體來進行EDA電子教學，不僅要考慮到教學的方法，也要考慮到教學的效果。只有學生真正掌握了電子技術知識，老師的教學任務才算完成了。
（三）引進專業(yè)的教師隊伍
實驗教學內(nèi)容沒有或較少向生產(chǎn)應用延伸，當學生走上工作崗位時會發(fā)現(xiàn)在學校所做的實驗內(nèi)容與真正的生產(chǎn)實際差距很大，不能很快地為生產(chǎn)實際服務。為了解決以上在電子技術實驗中存在的問題，我們經(jīng)過不斷地探索、研究和實踐，在電子技術的實驗方面做了大量的改進和創(chuàng)新，也取得了一些明顯的效果，其中最主要的就是將EDA技術應用到電子技術的實驗教學中。
二、基于EDA技術的電子技術實驗教學改革
EDA即電子設計自動化（ElectronicDesignAu-tomation），它是以計算機和微電子技術為先導，匯集了圖形學、邏輯學、結構學和計算機數(shù)學等多種計算機應用科學最新成果的先進技術。在我國，由于EDA應用技術先進，軟硬件結合，知識面寬，實踐性強，幾乎所有理工科（特別是電子信息）類的高校都開設了EDA課程的學習。為了將EDA技術與電子技術的教學更好地融合到一起，我們在多個方面也做了建設和改革。
（一）基礎設施建設
1.硬件設施建設
為了能更好地將EDA技術運用到電子技術的實驗教學中，我們首先建立了兩個EDA實驗中心，配備了近百臺性能先進的計算機，并購進了與EDA教學相配套的實驗箱，學生在利用計算機上安裝的軟件和與之配套的實驗箱可以完成由程序設計到硬件下載的全部過程。
2.軟件設施建設
硬件設施只是基礎框架，要想真正學好EDA技術，具備與之相配套的應用軟件更為重要?，F(xiàn)階段，國內(nèi)流行的、市場占有率比較高的EDA軟件主要有6種。根據(jù)電子技術這門課程的特點，我們主要選擇了其中的三種軟件：即Multisim、Max+PlusⅡ和QuartusⅡ。Multisim這個軟件最大的特點就是給出了類型相對完善、實用性更強的虛擬電子庫以及各種仿真儀器，操作簡單，仿真結果形象逼真，功能十分強大、實用。Max+PlusⅡ和QuartusⅡ可以完成電路的設計輸入、編譯仿真、編程下載等功能，并且其設計輸入具有多種方式，可以滿足不同層次的需求，同時可以實現(xiàn)電路的時序分析，實驗結果簡單、直觀。
（二）電子技術實驗教學內(nèi)容的改革和創(chuàng)新
在基礎建設完善之后，我們在電子技術實驗教學的內(nèi)容上也做了調(diào)整和改革。我們首先把實驗內(nèi)容分階段、分層次地分成了三類，使更多的實驗適合在EDA實驗中心完成。
1.基礎驗證型實驗
這部分的實驗內(nèi)容所占比例較少，主要是對理論教學中最基礎的內(nèi)容的一個測試：例如共發(fā)射極單管放大電路、集成運放的線性應用、基本門電路的功能測試等。這類實驗的主要目的在于幫助學生認識常用的電子器件，了解實驗設備，學會各種儀器的使用方法，掌握電子實驗的基本知識、實驗方法和實驗技能，學會觀察和分析實驗結果等。
2.訓練提高型實驗
這部分的實驗內(nèi)容主要要求學生在具備一定的基礎知識和操作技能的基礎上，能把所學的不同內(nèi)容、不同類型的知識和電路有機地結合在一起，形成一個相對完整的邏輯功能。這部分實驗主要側重于理論知識的綜合應用，其目的是培養(yǎng)學生綜合運用所學理論知識和解決問題的能力。
3.綜合設計型實驗
這部分的實驗內(nèi)容主要是以學生自行設計為主，教師指導為輔，要求學生根據(jù)實驗題目的設計要求獨立地完成查閱資料、設計電路、選擇器件、安裝調(diào)試等任務，分析實驗數(shù)據(jù)，并獨立寫出實驗報告。這類實驗的開設，對于提高學生的實踐動手能力、綜合運用能力和創(chuàng)新設計能力有著非常重要的作用。
三、EDA技術與電子技術實驗內(nèi)容融合的策略
前面我們提到的是實驗內(nèi)容上的改革，那我們?nèi)绾尉唧w做到將EDA技術更好地應用到電子技術的實驗中呢？我們從多個方面入手，加強EDA技術與電子技術實驗的融合。
1.在正常實驗教學中增大EDA實驗的比例
以前我們所做的實驗全部都是在實驗箱上搭接完成，現(xiàn)在我們將部分實驗內(nèi)容轉移到計算機，增大了EDA實驗的比例，讓學生在正常的教學計劃內(nèi)就可以接觸到兩種不同的實驗方式，體會它們不同的特點，得到不同的訓練。
2.充分利用學生自身的資源和業(yè)余時間加強EDA技術的學習
要完成我們上面所說的內(nèi)容，單純依靠教學計劃內(nèi)的幾個實驗是遠遠不夠的。我們首先想到的就是充分利用學生自身的資源，現(xiàn)在計算機在學生中十分普及，幾乎人人都有，我們將常用的仿真軟件推薦給學生，讓學生安裝在自己的電腦中，這樣學生就可以利用自己的業(yè)余時間來完成一些內(nèi)容，以彌補課堂實驗時間上的不足。
3.將實驗內(nèi)容延伸到電子實習、課程設計等實踐環(huán)節(jié)
各個專業(yè)的學生在學期末都會有和理論教學相配合的課程設計和電子實習。在這些實踐環(huán)節(jié)中都會安排專門的時間來讓學生進行相關內(nèi)容的EDA仿真測試，因此學生可以把實驗中學習的內(nèi)容延伸到其他的實踐環(huán)節(jié)中，大大提高了學生的實踐動手能力和理論知識的綜合運用能力。
4.充分利用學校為學生提供的各種課外訓練機會
將EDA仿真軟件應用于模擬電子技術理論和實踐教學，提出一種基于EDA仿真平臺的理論分析與仿真分析相輔相成、虛擬仿真實驗和實際實踐相結合的教學模式。通過仿真電路和波形顯示，加深學生對理論的理解，有效解決模擬電子技術理論概念抽象，電路分析復雜的難題。同時通過EDA技術的引入，引導學生進行基本電路的分析和設計，為實際電路的設計應用打下基礎。
2.EDA技術在模擬電子技術理論教學中的應用
EDA即電子設計自動化，以計算機和仿真軟件為工具，可以完成整個電路從系統(tǒng)級到物理級的設計與分析。常用仿真軟件有Matlab、Protel、Multisim和PSpice等，考慮到Multisim先進的電路仿真和設計功能且一年級時曾作為學生的自修課程，本次教學研究采用Multisim軟件。在模擬電子技術的理論教學中，對于那些概念分析抽象、不易理解的部分，利用Multisim，教師可以構建電子電路模型進行仿真演示，通過波形圖和數(shù)據(jù)直觀展示各種參數(shù)變化和虛擬故障對電路靜態(tài)動態(tài)性能的影響，具體而又生動，不僅可以加強學生對理論知識的理解，還可以激發(fā)學生的學習興趣，提高課堂教學效果。例如在模擬電子教學中第一次講解共射放大電路時，很多同學對放大線路中各個節(jié)點的波形分不清楚，不知道直流信號和交流信號如何疊加在同一個電路中，電路中各節(jié)點信號的相位關系如何覺得難以理解。傳統(tǒng)教學中，僅僅靠在黑板上畫圖講解，教師難講，學生難懂，費事費力效果卻不好?，F(xiàn)在針對這個問題，教師可以通過Multisim搭建基本共射放大電路模型，設置模型參數(shù)，觀察仿真波形。共射電路輸入信號（節(jié)點2波形）和輸出信號（節(jié)點5波形）的反相關系，并且根據(jù)波形的峰值可以直接算出電路的電壓放大倍數(shù)。節(jié)點2和節(jié)點4波形是靜態(tài)工作點電壓和交流信號疊加信號，c1和c2兩個電容起到隔直作用。通過Multisim軟件的演示過程，直接把抽象的理論轉化成直觀的視覺感受，電路各點波形在學生的腦海里留下深刻的印象，教學效果事半功倍。教學過程的前期，可以在課堂上現(xiàn)場建立電路模型，演示如何進行仿真，讓學生逐漸掌握Multisim的使用。在教學過程的中后期，隨著學生對Multisim軟件的熟悉，為了節(jié)約課堂時間，可以事先把教材中需要講解的電路模型搭建好，用到時直接調(diào)用即可。通過這種理論教學和軟件演示相輔相成的教學方式，使得學生把電路原理、工作波形和數(shù)學關系等緊密結合在一起，全面掌握模擬電路的基礎理論，更好地理解這門課程。
3.EDA技術在模擬電子技術實踐教學中的應用
模擬電子技術在傳統(tǒng)的教學過程中，實踐教學基本都是基于實驗平臺操作。實驗平臺的特點是安全、便于操作，但是平臺電路有限，只能覆蓋課程教學中一部分基礎電路，基于實驗平臺的實驗基本都是驗證型實驗，且操作過程中平臺電路元件易損壞，不能很好地達到鍛煉學生動手能力的目的。這就使得學校教學比工程實際滯后，不利于工科應用型人才的培養(yǎng)，造成學生眼高手低，進一步影響學生的就業(yè)和發(fā)展。因此，模擬電子技術實踐教學中引入仿真軟件，將平臺實驗和軟件虛擬實驗結合，先采用軟件對實驗進行設計仿真，后平臺實驗進行實際電路搭建，既加強了學生對理論的理解，又突出了學生的動手能力。實踐教學分成兩部分，第一部分是基本電路的驗證和演示實驗，加深學生對書本基礎理論的理解。該部分實驗相對比較簡單，學生主要在實驗平臺上進行操作，同時以Multisim仿真為輔，對一些在實驗平臺上難以操作的部分進行仿真驗證。如研究靜態(tài)工作點對電路動態(tài)性能的影響，實驗平臺操作只能觀察電路中的一個電阻參數(shù)改變對電路輸出波形的影響，而在虛擬仿真平臺上，可以對電路中所有涉及到靜態(tài)工作點的元件參數(shù)進行更改，進而觀察電路波形的變化，并且還可以連續(xù)改變元件參數(shù)對波形的變化進行實時觀測。第二部分是模擬電子技術課程設計，要求學生自己分析設計一個較大規(guī)模復雜模擬電路，給出嚴格的設計思路、理論推導和元件選型依據(jù)，在仿真軟件平臺上搭建出具體電路模型并通過仿真實驗驗證，然后進行實際電路焊接，充分發(fā)揮學生的主體作用，調(diào)動學生對該課程學習的主動性、積極性和創(chuàng)造性，提高學生對模擬電路的認識分析能力和創(chuàng)造能力。
將EDA仿真軟件應用于模擬電子技術理論和實踐教學，提出一種基于EDA仿真平臺的理論分析與仿真分析相輔相成、虛擬仿真實驗和實際實踐相結合的教學模式。通過仿真電路和波形顯示，加深學生對理論的理解，有效解決模擬電子技術理論概念抽象，電路分析復雜的難題。同時通過EDA技術的引入，引導學生進行基本電路的分析和設計，為實際電路的設計應用打下基礎。
2.EDA技術在模擬電子技術理論教學中的應用
EDA即電子設計自動化，以計算機和仿真軟件為工具，可以完成整個電路從系統(tǒng)級到物理級的設計與分析。常用仿真軟件有Matlab、Protel、Multisim和PSpice等，考慮到Multisim先進的電路仿真和設計功能且一年級時曾作為學生的自修課程，本次教學研究采用Multisim軟件。在模擬電子技術的理論教學中，對于那些概念分析抽象、不易理解的部分，利用Multisim，教師可以構建電子電路模型進行仿真演示，通過波形圖和數(shù)據(jù)直觀展示各種參數(shù)變化和虛擬故障對電路靜態(tài)動態(tài)性能的影響，具體而又生動，不僅可以加強學生對理論知識的理解，還可以激發(fā)學生的學習興趣，提高課堂教學效果。例如在模擬電子教學中第一次講解共射放大電路時，很多同學對放大線路中各個節(jié)點的波形分不清楚，不知道直流信號和交流信號如何疊加在同一個電路中，電路中各節(jié)點信號的相位關系如何覺得難以理解。傳統(tǒng)教學中，僅僅靠在黑板上畫圖講解，教師難講，學生難懂，費事費力效果卻不好?，F(xiàn)在針對這個問題，教師可以通過Multisim搭建基本共射放大電路模型，設置模型參數(shù)，觀察仿真波形。共射電路輸入信號（節(jié)點2波形）和輸出信號（節(jié)點5波形）的反相關系，并且根據(jù)波形的峰值可以直接算出電路的電壓放大倍數(shù)。節(jié)點2和節(jié)點4波形是靜態(tài)工作點電壓和交流信號疊加信號，c1和c2兩個電容起到隔直作用。通過Multisim軟件的演示過程，直接把抽象的理論轉化成直觀的視覺感受，電路各點波形在學生的腦海里留下深刻的印象，教學效果事半功倍。教學過程的前期，可以在課堂上現(xiàn)場建立電路模型，演示如何進行仿真，讓學生逐漸掌握Multisim的使用。在教學過程的中后期，隨著學生對Multisim軟件的熟悉，為了節(jié)約課堂時間，可以事先把教材中需要講解的電路模型搭建好，用到時直接調(diào)用即可。通過這種理論教學和軟件演示相輔相成的教學方式，使得學生把電路原理、工作波形和數(shù)學關系等緊密結合在一起，全面掌握模擬電路的基礎理論，更好地理解這門課程。
3.EDA技術在模擬電子技術實踐教學中的應用
模擬電子技術在傳統(tǒng)的教學過程中，實踐教學基本都是基于實驗平臺操作。實驗平臺的特點是安全、便于操作，但是平臺電路有限，只能覆蓋課程教學中一部分基礎電路，基于實驗平臺的實驗基本都是驗證型實驗，且操作過程中平臺電路元件易損壞，不能很好地達到鍛煉學生動手能力的目的。這就使得學校教學比工程實際滯后，不利于工科應用型人才的培養(yǎng)，造成學生眼高手低，進一步影響學生的就業(yè)和發(fā)展。因此，模擬電子技術實踐教學中引入仿真軟件，將平臺實驗和軟件虛擬實驗結合，先采用軟件對實驗進行設計仿真，后平臺實驗進行實際電路搭建，既加強了學生對理論的理解，又突出了學生的動手能力。實踐教學分成兩部分，第一部分是基本電路的驗證和演示實驗，加深學生對書本基礎理論的理解。該部分實驗相對比較簡單，學生主要在實驗平臺上進行操作，同時以Multisim仿真為輔，對一些在實驗平臺上難以操作的部分進行仿真驗證。如研究靜態(tài)工作點對電路動態(tài)性能的影響，實驗平臺操作只能觀察電路中的一個電阻參數(shù)改變對電路輸出波形的影響，而在虛擬仿真平臺上，可以對電路中所有涉及到靜態(tài)工作點的元件參數(shù)進行更改，進而觀察電路波形的變化，并且還可以連續(xù)改變元件參數(shù)對波形的變化進行實時觀測。第二部分是模擬電子技術課程設計，要求學生自己分析設計一個較大規(guī)模復雜模擬電路，給出嚴格的設計思路、理論推導和元件選型依據(jù)，在仿真軟件平臺上搭建出具體電路模型并通過仿真實驗驗證，然后進行實際電路焊接，充分發(fā)揮學生的主體作用，調(diào)動學生對該課程學習的主動性、積極性和創(chuàng)造性，提高學生對模擬電路的認識分析能力和創(chuàng)造能力。
4.結論
一、EDA技術的定義及構成
所謂EDA技術是在電子CAD技術基礎上發(fā)展起來的計算機軟件系統(tǒng)。它是以計算機為工作平臺，以硬件描述語言為系統(tǒng)邏輯描述的主要表達方式，以EDA工具軟件為開發(fā)環(huán)境，以大規(guī)模可編程邏輯器件PLD(ProgrammableLogicDevice)為設計載體，以專用集成電路ASIC(ApplicationSpecificIntegratedCircuit)、單片電子系統(tǒng)SOC(SystemOnaChip)芯片為目標器件，以電子系統(tǒng)設計為應用方向的電子產(chǎn)品自動化設計過程[J]。在此過程中，設計者只需利用硬件描述語言HDL(HardwareDescriptionlanguage)，在EDA工具軟件中完成對系統(tǒng)硬件功能的描述，EDA工具便會自動完成邏輯編譯、化簡、分割、綜合、優(yōu)化、布局、布線和仿真，直至特定目標芯片的適配編譯、邏輯映射和編程下載等工作，最終形成集成電子系統(tǒng)或專用集成芯片。盡管目標系統(tǒng)是硬件，但整個設計和修改過程如同完成軟件設計一樣方便和高效。
現(xiàn)代EDA技術的基本特征是采用高級語言描述，具有系統(tǒng)級仿真和綜合能力。EDA技術研究的對象是電子設計的全過程，有系統(tǒng)級、電路級和物理級各個層次的設計。EDA技術研究的范疇相當廣泛，從ASIC開發(fā)與應用角度看，包含以下子模塊：設計輸入子模塊、設計數(shù)據(jù)庫子模塊、分析驗證子模塊、綜合仿真子模塊和布局布線子模塊等。EDA主要采用并行工程和“自頂向下”的設計方法，然后從系統(tǒng)設計入手，在頂層進行功能方框圖的劃分和結構設計，在方框圖一級進行仿真、糾錯，并用VHDL等硬件描述語言對高層次的系統(tǒng)行為進行描述，在系統(tǒng)一級進行驗證，最后再用邏輯綜合優(yōu)化工具生成具體的門級邏輯電路的網(wǎng)表，其對應的物理實現(xiàn)級可以是印刷電路板或專用集成電路。
二、EDA技術的發(fā)展
EDA技術的發(fā)展至今經(jīng)歷了三個階段：電子線路的CAD是EDA發(fā)展的初級階段，是高級EDA系統(tǒng)的重要組成部分。它利用計算機的圖形編輯、分析和存儲等能力，協(xié)助工程師設計電子系統(tǒng)的電路圖、印制電路板和集成電路板圖。它可以減少設計人員的繁瑣重復勞動，但自動化程度低，需要人工干預整個設計過程。
EDA技術中級階段已具備了設計自動化的功能。其主要特征是具備了自動布局布線和電路的計算機仿真、分析和驗證功能。其作用已不僅僅是輔助設計，而且可以代替人進行某種思維。
高級EDA階段，又稱為ESDA(電子系統(tǒng)設計自動化)系統(tǒng)。過去傳統(tǒng)的電子系統(tǒng)電子產(chǎn)品的設計方法是采用自底而上(Bottom-UP)的程式，設計者先對系統(tǒng)結構分塊，直接進行電路級的設計。EDA技術高級階段采用一種新的設計概念：自頂而下(TOP-Down)的設計程式和并行工程(ConcurrentEngineering)的設計方法，設計者的精力主要集中在所設計電子產(chǎn)品的準確定義上，EDA系統(tǒng)去完成電子產(chǎn)品的系統(tǒng)級至物理級的設計。此階段EDA技術的主要特征是支持高級語言對系統(tǒng)進行描述?？蛇M行系統(tǒng)級的仿真和綜合。
三、基于EDA技術的電子系統(tǒng)設計方法
1.電子系統(tǒng)電路級設計
首先確定設計方案，同時要選擇能實現(xiàn)該方案的合適元器件，然后根據(jù)具體的元器件設計電路原理圖。接著進行第一次仿真，包括數(shù)字電路的邏輯模擬、故障分析、模擬電路的交直流分析和瞬態(tài)分析。系統(tǒng)在進行仿真時，必須要有元件模型庫的支持，計算機上模擬的輸入輸出波形代替了實際電路調(diào)試中的信號源和示波器。這一次仿真主要是檢驗設計方案在功能方面的正確性。仿真通過后，根據(jù)原理圖產(chǎn)生的電氣連接網(wǎng)絡表進行PCB板的自動布局布線。在制作PCB板之前還可以進行后分析，包括熱分析、噪聲及竄擾分析、電磁兼容分析和可靠性分析等，并且可以將分析后的結果參數(shù)反標回電路圖，進行第二次仿真，也稱為后仿真，這一次仿真主要是檢驗PCB板在實際工作環(huán)境中的可行性。
可見，電路級的EDA技術使電子工程師在實際的電子系統(tǒng)產(chǎn)生之前，就可以全面了解系統(tǒng)的功能特性和物理特性，從而將開發(fā)過程中出現(xiàn)的缺陷消滅在設計階段，不僅縮短了開發(fā)時間，也降低了開發(fā)成本。
2.系統(tǒng)級設計
系統(tǒng)級設計是一種“概念驅動式”設計，設計人員無須通過門級原理圖描述電路，而是針對設計目標進行功能描述。由于擺脫了電路細節(jié)的束縛，設計人員可以把精力集中于創(chuàng)造性概念構思與方案上，一旦這些概念構思以高層次描述的形式輸入計算機后，EDA系統(tǒng)就能以規(guī)則驅動的方式自動完成整個設計。
系統(tǒng)級設計的步驟如下：
第一步：按照“自頂向下”的設計方法進行系統(tǒng)劃分。
第二步：輸入VHDL代碼，這是系統(tǒng)級設計中最為普遍的輸入方式。此外，還可以采用圖形輸入方式(框圖、狀態(tài)圖等)，這種輸入方式具有直觀、容易理解的優(yōu)點。
第三步：將以上的設計輸入編譯成標準的VHDL文件。對于大型設計，還要進行代碼級的功能仿真，主要是檢驗系統(tǒng)功能設計的正確性，因為對于大型設計，綜合、適配要花費數(shù)小時，在綜合前對源代碼仿真，就可以大大減少設計重復的次數(shù)和時間，一般情況下，可略去這一仿真步驟。
第四步：利用綜合器對VHDL源代碼進行綜合優(yōu)化處理，生成門級描述的網(wǎng)表文件，這是將高層次描述轉化為硬件電路的關鍵步驟。綜合優(yōu)化是針對ASIC芯片供應商的某一產(chǎn)品系列進行的，所以綜合的過程要在相應的廠家綜合庫支持下才能完成。綜合后，可利用產(chǎn)生的網(wǎng)表文件進行適配前的時序仿真，仿真過程不涉及具體器件的硬件特性，較為粗略。一般設計，這一仿真步驟也可略去。
第五步：利用適配器將綜合后的網(wǎng)表文件針對某一具體的目標器件進行邏輯映射操作，包括底層器件配置、邏輯分割、邏輯優(yōu)化和布局布線。:
第六步：將適配器產(chǎn)生的器件編程文件通過編程器或下載電纜載入到目標芯片F(xiàn)PGA或CPLD中。如果是大批量產(chǎn)品開發(fā)，通過更換相應的廠家綜合庫，可以很容易轉由ASIC形式實現(xiàn)。
四、前景展望
21世紀將是EDA技術的高速發(fā)展時期，EDA技術是現(xiàn)代電子設計技術的發(fā)展方向，并著眼于數(shù)字邏輯向模擬電路和數(shù)?；旌想娐返姆较虬l(fā)展。EDA將會超越電子設計的范疇進入其他領域隨著集成電路技術的高速發(fā)展，數(shù)字系統(tǒng)正朝著更高集成度、超小型化、高性能、高可靠性和低功耗的系統(tǒng)級芯片(SoC，SystemonChip)方向發(fā)展，借助于硬件描述語言的國際標準VHDL和強大的EDA工具，可減少設計風險并縮短周期，隨著VHDL語言使用范圍的日益擴大，必將給硬件設計領域帶來巨大的變革。
參考文獻：
[1]譚會生，張昌凡.EDA技術及應用[M].西安：西安電子科技大學出版社，2001.
EDA技術的提出給整個電子設計行業(yè)帶來了巨大的沖擊，除了為行業(yè)的發(fā)展提供了技術和標準的依靠，更成為電子設計的巨大潮流。當前世界電子設計發(fā)達的國家和地區(qū)對于EDA技術的應用越來越普遍，EDA技術的應用方式和領域正得到不斷地開發(fā)和擴展，在電子設計行業(yè)方興未艾的我國更應該將EDA技術作為一個突破口，通過對EDA技術的應用研究和功能拓展來提升電子設計的水平和質量，使電子設計工作找到更為系統(tǒng)和科學的技術體系支撐，在普及和推廣EDA技術的基礎上，實現(xiàn)電子設計向更深的層次和更廣的范圍發(fā)展。
2EDA技術的優(yōu)勢
2.1EDA技術的應用范圍廣
當前電子設計中比較流行的編程方式是無線編程和在線編程，EDA技術可以很好地適應電子設計發(fā)展的潮流，實現(xiàn)無障礙編程，同時也會使編程具有更高的保密性。
2.2EDA技術的可靠性高
EDA技術可以有效克服電子設計中復位障礙和跑飛缺陷，并可以通過集成和壓縮將電子產(chǎn)品的各系統(tǒng)集成在同一個芯片之中，便于在電子設計中進行管理，有利于實現(xiàn)電子設計中對風險的有效控制，大大提升了電子設計的可靠性。
2.3EDA技術的普適性好
EDA技術可以在電子設計的升級和創(chuàng)新環(huán)節(jié)中得到有效應用，并能發(fā)揮出EDA技術獨有的容量大、速度快、效率高的特點，這對于設計通信類電子產(chǎn)品來講無疑是具有根本性的優(yōu)勢。
2.4EDA技術的效率高
EDA技術可以實現(xiàn)多任務并行，通過多種模塊的功能化EDA技術可以加快電子設計中速度和效率的提升，實現(xiàn)了對傳統(tǒng)電子設計的超越，達到了電子設計工作對信息化和市場化的適應。
3EDA技術的流程
3.1EDA技術的源程序
EDA技術通過EDA工具對需要編輯的圖形或文本加以編譯，形成規(guī)范的VHDL格式文件，這有利于邏輯綜合過程之前對編輯的控制，在形成源程序的同時將其送入到仿真器中進行處理，一般檢驗圖形或文字編輯的錯漏。
3.2EDA技術的邏輯綜合
通過綜合器把電路設計的高級語言描繪轉化成為低級的語言描繪，該過程就是邏輯綜合。在進行邏輯綜合之后能夠將VHDL網(wǎng)表文件送到仿真器中進行仿真操作，其結果與功能基本保持一致。
3.3EDA技術的目標器件
邏輯適配是指對生成的網(wǎng)表文件針對某個具體的目標器件進行映射操作。這個過程包括器件配置、布線操作等，在指定的目標器件中進行配置，產(chǎn)生下載文件，之后可以進行時序仿真操作。VHDL仿真器在運行的過程中已經(jīng)對EDA器件的屬性特征進行了全面充分的考慮，因此能夠保證時序結果的精確性。
4EDA技術的應用
本研究以EDA技術在8255A芯片的設計工作為例，來闡述EDA技術應用的要點。
4.18255A端口及構造體說明
該設計模塊中PPI端口一共定義了40個引腳，定義與8255A是相同的。端口的構造體許多都是輸入輸出的雙向引腳，其端口是相互對應的在芯片端口的構造體內(nèi)部，都是通過EDA技術的bus-in和bus-out總線來實現(xiàn)。
4.2構造體進程
構造體進程主要包括如下兩個：一是，讀進程工作就是指在片選信號和讀信號都有效時，從各個端口對外部設備提供的信息數(shù)據(jù)進行讀入。二是，寫進程工作就是在片選信號和寫信號有效時，將總線上的數(shù)據(jù)信息寫入到bus-out總線上，便于以后對使用方式的判別。在這兩項進程中需要EDA技術作為系統(tǒng)支撐。
5結語
關鍵詞：EDA，頻率計，VHDL硬件描述語言，CPLD
1. 前言
EDA(Electronics Design Automation,電子設計自動化)技術是現(xiàn)代電子學的標志，是微電子設計領域的一場革命,而基于EDA技術的芯片設計正成為電子系統(tǒng)的主流。隨著微電子技術的迅猛發(fā)展，電子設計技術跨過了三個階段。①20世紀五十年代：小規(guī)模集成電路（SSI）和中規(guī)模集成電路（MSI）用來設計硬件系統(tǒng)；②七十年代：以微處理器為核心的軟件編程設計；③八十年代末至今：硬件系統(tǒng)集成設計，即系統(tǒng)芯片(SOC)和專用集成電路(ASIC)設計，是21世紀微電子技術發(fā)展的重點。
本文主要闡述了采用先進的EDA工具MAX+plusⅡ對10MHz自動頻率計進行設計的過程。論文參考。在此設計中我們采用現(xiàn)在國際流行的VHDL硬件描述語言對CPLD進行編程，并通過MAX+plusⅡ平臺對設計進行仿真驗證，最終完成設計的要求，用單片CPLD實現(xiàn)10MHz頻率計的功能。
2. 單片自動頻率計的設計
數(shù)字化、智能化、自動化和小型化是現(xiàn)代測量儀器的發(fā)展方向。論文參考。具有50多年發(fā)展歷史的頻率計是實驗室中常用的儀器之一，它已成為一種典型的數(shù)字化、智能化、自動化的測量儀器，并越來越趨于小型化。單片自動頻率計以單片可編程器件為載體，利用VHDL語言，實現(xiàn)10MHz以內(nèi)頻率的自動測量。該頻率計用可編程器件一片，10MHz晶體振蕩器一塊和4位七段LED顯示器。
2.1 自動頻率計的結構
