EDA 技术课程教学经验谈.doc

1EDA技术课程教学经验谈崔刚陈文楷徐萍萍江捷（北京工业大学电子信息与控制工程学院，北京100022）摘要：EDA技术课程作为电子技术的后续专业基础课，如何合理安排课程内容，以及实验环节和理论课内容如何配合，采取怎样的教学和实验模式，均是各高校开设该课程需要面对的问题。通过自身的教学实践，谈一下自己的经验和看法。关键词：EDA技术；教学；实验EDA（ElectronicsDesignAutomation）即电子设计自动化技术，是利用计算机工作平台，从事电子系统和电路设计的一项技术。随着微电子技术、计算机信息技术和智能化技术等多种应用学科的迅速发展，EDA技术日益成熟，已渗透到电子系统和集成电路设计的各个环节。作为电子技术的后续课程，大部分院校相继开设了EDA课程。开设该课程的目的是使学生了解现代电路设计方法，了解日益发展的电路设计技术，跟上时代的步伐。EDA技术涉及内容很多，既包括可编程模拟器件PAC的模拟电路设计，又包括可编程逻辑器件PLD的数字电路设计内容。由于目前PAC技术还不十分成熟，基于PAC器件的模拟电路设计应用还处于一个起步阶段。可编程逻辑器件PLD正以惊人的速度向着高密度、高速度、低电压、低功耗的方向发展。其开发软件系统的功能日益完善，基于PLD的数字电路设计应用十分广泛。基于PLD的数字电路设计既包括硬件PLD，又包括相应软件开发系统，涉及内容很多，那么如何在有限的课时条件下合理安排课程内容，以及实验环节和理论教学环节如何配合，如何开好该课程，通过自身教学实践经历，谈一下自己的经验和体会。1、增强学生对课程的认识，培养学生学习兴趣兴趣是学习的动力。有了学习的兴趣，就能产生积极的学习情趣，学生的学习才是主动的，积极的，热烈的。如果学习没有兴趣，学习将成为一种沉重的负担，学生被动式的学习，那么学习效果肯定不理想，教学质量也不会高。因此，培养和激发学生的学习兴趣是学好该课程的关键。EDA技术为电子系统的设计带来：（1）设计效率提高，设计周期缩短；（2）设计质量提高；（3）设计成本降低；（4）能更充分地发挥设计人员的创造性；（5）设计成果的重用性大大提高，省去了不必要的重复劳动。基于PLD进行数字电路设计不同于以往的利用中小规模集成电路进行设计，具有设计流程简单、设计电路的体积小、重量轻、功耗低，可靠性大为提高等特点。和传统设计方法相比：既支持自底向上设计又支持自顶向上设计、设计自动完成、打破了软硬件屏障、可采取原理图、硬件描述语言等多种输入方式、系统功能容易修改和升级、可易仿真、模块可移植共享、设计周期短等。EDA技术是新技术、新方法，采用该技术设计电路完全是一件轻而易举的事情，熟练地利用EDA技术进行PLD器件开发已成为电子工程师必须掌握的基本技能，使学生充分认识该课程的性质和学习该课程的意义，将使学生产生浓厚的学习兴趣和学好该课程的决心。2、为学生提供理想的教学实验环境由于该课程既包括PLD硬件又包括相应的软件开发系统，因此开设该课程必须具有相2应的教学实验环境。电路设计输入、编译、仿真以及程序的下载都借助于EDA设计系统，系统的具体操作若完全通过板书来实现，不仅费时费力，而且，显得十分空洞、抽象，给学生造成一种纸上谈兵的感觉，导致学生学习兴趣下降，直至厌学。利用多媒体讲解EDA系统的设计操作，充分发挥多媒体图形并茂的优势，给学生直观、生动的感觉，每一操作步骤学生都会看到，可极大地提高学生学习兴趣。为达到好的教学效果，理论教学应配备有多媒体，充分利用多媒体教学工具。为通过实验达到真正锻炼学生实践设计能力，实验室应配备PLD电路设计硬件条件。通常一些院校实验室都配备了EDA实验箱，为方便学生实验，实验箱把所有元器件都集成在一块电路板上。一方面实验箱虽然方便了学生做实验，另一方面，实验箱中PLD器件焊接于实验板上，并配备了下载口和电源，学生实验结束后也不了解器件如何供电，下载口如何设计，具体的电路设计细节没有掌握。因此，实验环节最好以在面包板上搭建电路的形式进行，这样更能达到锻炼动手能力的目的。3、课程内容合理安排，应少讲多练，教学和实验紧密结合课程内容合理安排，内容重点突出，学生学习兴趣才能一直持续，学习热情才会高涨。通常，课堂教学内容包括：设计流程、软件开发系统使用、设计输入、PLD器件结构和工作原理、器件编程接口等内容。对于软件使用操作、以及硬件描述语言设计输入不需占用太多时间，学生们学过高级编程语言c语言，其开发系统以及编程比较熟悉。对于PLD软件开发系统、硬件描述语言编程类似于高级编程语言，而且比较简单。只要通过几次实验便可掌握。教师只要对软件操作要领、描述语句的硬件特性强调一下，学生通过自学很快就会掌握。因此，在这方面不需多讲甚至不讲。对于设计流程应强调主要步骤：设计输入、设计编译查错、功能软件仿真、时序仿真、引脚设定和程序下载等设计步骤。每一步的目的、注意的环节等。由于是电路设计课程，因此，课堂内容重点突出，力求简练，以便学生有更多时间动手实践。为了使学生对课堂教学内容及时掌握消化，应结合有相应的实验。实验课能够锻炼学生动手能力，同时可以发挥学生自主设计能力，学生一般对实验课比较有兴趣。将知识点溶于实验中，学生通过自己实际动手，可以发现一些问题，通过老师的解答或和其它同学的讨论能够及时解决，使学生能够深刻掌握所学内容。根据经验，实验内容安排有：验证性实验、设计型实验和综合性实验。一开始应进行简单的验证性实验为主，以便熟悉开发软件操作。熟悉软件操作以及设计流程之后，再进行设计型实验，继而再就是验证性实验。比如：一开始可安排学生进行BCD-七段显示码电路设计，继而进行计数器设计，24进制和60进制计数器设计、秒表电路设计、数字钟电路设计和计时牌电路设计，这样前后实验内容前后衔接，是连贯的，通过一条主线引领学生进行学习，学生的学习兴趣才会一直保持。4、注意和实际应用相结合在验证性实验基础上，继而增添设计性和综合性实验内容。这样的实验内容应和实际应用相结合，使学生清楚所学有所用。所学应有所用，学生才会有积极的兴趣。有时老师不能及时讲明所学知识点的实际用途，再加上内容的不易理解，学生就会失去兴趣。实验内容安排上，如增添A/D接口和D/A接口实验内容，继而进行一个基于PLD器件的温度等信号检测和控制电路，使学生进一步清楚PLD可以用来完成什么样的电路设计，3自行和单片机控制系统进行比较，总结各自优势及不足。再增加音乐演奏电路设计、彩色LED跑马灯电路等娱乐性实验内容以增添学习兴趣。因此，对于教学内容，要和实际应用相结合，使学生更加容易认识到所学内容的意义，采取一种积极主动、刻苦的态度去学习，同时会使学生在发现探询当中学习，这样往往会有更深刻的印象，并且更容易理解学习的内容。充分相信学生的能力，不要替学生做实验，应善于引导和启发，不致使学生遇到困难中途放弃。5、改变传统的考核方式，培养学生的自主创新能力改变传统的闭卷和实验成绩相结合的考核方式。采取平时实验成绩和最后综合自主电路设计成绩相结合的考核方式。通过实践证明，这种考核方式更加合理。课程考核电路设计题目可以在课程开始就公布，这样使学生有一个学习努力的目标。始终围绕设计题目具体展开，促使学生自己翻阅相关参考资料，积极准备，拓展知识面。不仅课上学习，课余也投入精力。应该承认学生存在着个体差异，从学生实际出发，有区别地对待。教师提供多个设计题目供学生选做，或自主命题，经教师审查后确定题目。设计题目除基本功能要求外，还可以进行功能扩展。在学生选题过程中，要充分发挥学生的主动性。不要对学生限制太死，对某一方面很有兴趣，教师就界定一个范围，拟定一个或多个题目供学生选定。题目选定后，不能置之不理，要经常过问，发现学生走进了死胡同就要迅速加以指导调整。通过这种综合设计的考核形式，无形中形成了一个相互比较的比赛气氛。学生设计过程中，相互对比设计进度和设计电路的功能强弱，可以相互讨论交流，共同完善提高。不能以单一的分数考核学生，应注重实践动手能力的培养，这样学生才不会被束缚，才能发挥主动性、创造性，设计出好的电路作品。对于EDA技术课程，结合自身的教学实践认为，激发和培养学生学习兴趣是关键，合理安排教学和实验内容，以学生培养为目的，相信学生的能力，选择合理的考核方式，以学生积极性的调动为前提，根据实际情况采取灵活多样的教学和实验模式，提高和增强学生学习的主动性与实践动手能力，才能很好地实现教学目的。DiscussonteachingofEDAtechnologyCuiGangChenWenkaiXuPingpingJiangJieSchoolofElectronicInformation&ControlEngineering,BJUT,Beijing100022,ChinaAbstract:EDAtechnologyisthespecializedcourseafterelectronicstechnology.Howtoassignthecoursecontentsandexperiments,Howtheyarecomplementwitheachother,whatsuitablemethodsofteachingandexperiment,allshouldbetakenintoaccount.Withmyteachingexperienceofthecourse,someadvicesaregiven.Keywords:EDAtechnology；teaching；experiment参考文献1.卢毅，赖杰，VHDL与数字电路设计，科学出版社，2002，32.潘松，黄继业，EDA技术实用教程，科学出版社，2002，104作者简介：崔刚，1971年，男，河北沧州人，副教授，博士，主要从事模式识别与智能控制以及复杂电路系统设计研究。