EDA专题学习网站建设

1、 TIANJIN UNIVERSITY OF COMMERCE大学生研究训练计划（Students Research Training） 结项报告学 院:信息工程学院教 学 系：自动化系专业班级:自动化082班项目名称：EDA专题学习网站建设项目负责人姓名张璐指导教师姓名侯淑萍 职称副教授项目编号：2011年 5 月目 录结项表I项目组成员介绍II项目简介III1 网站建设目的与意义 12 网站内容结构图及网站模块结构图 13 网站模块介绍 33.1 网站首页53.2 专题学习63.21 模拟可编程83.22 数字可编程83.23 EDA软件123.24 硬件描述语言123.25 SOC133

2、.26 ARM143.3 优秀作品143.4 电子虚拟实验室153.5 关联课程303.6 相关软件353.7 友情链接3.8 业内新闻致谢天津商业大学大学生研究训练（SRT）计划项目结项表填表时间 2011 年 4 月 26 日 项目名称EDA专题学习网站建设项目类型理工（）经管（ ）文科（ ）项目编号项目负责人张璐二级学院信息工程学院班 级自动化082班完成情况按时完成（）/ 延期完成（ ）批准时间成果形式（另附项目完成总结）软件成果名称（另附相关证明材料）天津商业大学EDA专题学习网站指导教师意见指导教师签字： 年 月 日评阅教师意见评阅教师签字： 年 月 日学院意见二级学院教学副院长签

3、字：年 月 日学校“SRT”计划领导组意见签章：年 月 日天津商业大学大学生研究训练（SRT）计划项目组成员介绍项目主持人姓 名张璐性别女学 号照片学 院信息工程学院班级自动化082班主要承担工作总体负责项目成员姓 名陈霞性别女学 号照片学 院信息工程学院班级自动化082班主要承担工作网站模板设计姓 名芮文涛性别男学 号照片学 院信息工程学院班级自动化082班主要承担工作网站美化与维护姓 名翟振强性别男学 号照片学 院信息工程学院班级自动化082班主要承担工作资料搜集姓 名李玉川性别男学 号照片学 院信息工程学院班级自动化082班主要承担工作网站建设项目及研究成果简介：本项目围绕EDA技术，从

4、硬件和软件两部分入手，进行多方面知识的有机整合，内容涉及模拟可编程、数字可编程、HDL、电子设计、SOC、ARM等方面，形成专题知识库，建立EDA专题学习网站，实现网络资源的有效利用，提供了良好的自主学习平台，适应了信息时代要求的学习方式和教学氛围。本项目主要的研究成果是“天津商业大学EDA专题学习网站”。该网站内容丰富，基本涵盖了EDA技术相关知识，专题学习和软件介绍能为初学者引路导航，优秀作品能为钻研者提供参考，业内新闻能使业界人士拓宽眼界。网站还提供了大量免费资源的下载，有效的利用了网络丰富的共享资源，超越时空界限，实现开放式的互动交流，改变传统的偏重知识传授、技能训练的教学方式和被动接

5、受的学习方式，激发学生的学习潜能及对知识的探究欲望，提高学生综合运用知识的水平，提高学生创新精神和实践能力，形成适应信息时代要求的学习方式和教学氛围，培养创新人才，推进素质教育。关键词：EDA；专题网站；案例；软件1 网站建设目的与意义EDA是将计算机技术应用于电子电路设计过程的一门崭新技术，是现代电子技术的标志，给电子产品设计与开发带来了革命性的变化。它在教学领域的应用也必将给电类专业课程的教学带来革命性的变化。EDA是当前所有电子技术课程改革方案的共同点。无论从教学还是从实用的角度去考虑，它都是一个最体现以人为本、体现能力本位的新型的教学技术，它都将更好地激发学生的创新意识和探索精神。专题

6、学习网站是围绕某一专题进行详细而深入的资源建设，利用网站组织学习者对该专题进行全面的学习，并使用所提供的资源，在创设的情境下（如教学活动、各种问题情境以及虚拟实验，甚至游戏）分析信息、利用信息、培养学习者的观察思维能力，具有专题性、综合性、开放性、实践性的特点。可有效利用网络丰富的共享资源，超越时空界限，实现开放式的互动交流，改变传统的偏重知识传授、技能训练的教学方式和被动接受的学习方式，激发学生的学习潜能及对知识的探究欲望，提高学生综合运用知识的水平，提高学生创新精神和实践能力，形成适应信息时代要求的学习方式和教学氛围，培养创新人才，推进素质教育。本课题将围绕EDA技术，从硬件和软件两部分入

7、手，进行多方面知识的有机整合，网站囊括文本文档、PPT、Flash、视频等多种教学资源，内容丰富。并附有大量基于EDA技术的案例和优秀作品，增加了教学的实践性，更具开放性和综合性。本专题学习网站涉及模拟可编程、数字可编程、PLD、硬件描述语言、电子设计、SOC、ARM等方面，形成专题知识库，为电类专业相关课程建立一个网络资源和自主的互动的学习平台。2 网站内容结构图及网站模块结构图围绕EDA技术，从硬件和软件两部分入手，进行多方面知识的有机整合，EDA专题学习网站内容涉及模拟可编程、数字可编程、HDL、电子设计、SOC、ARM等方面，形成专题知识库，为电类专业相关课程建立一个网络资源和自主的互

8、动的学习平台。其内容结构图如下：现代电子技术硬件基础软件基础模拟可编程数字可编程EDA技术HDL应用目的电子设计SOC专题知识FPGAispPACCPLDVHDLVerilogHDL专门EDA软件基于芯片的EDA软件仿真与辅助设计模拟IC设计数字IC设计混合IC设计扩展知识关联课程模拟电子技术数字电子技术VHDL与EDA技术电子电路CAD电子综合设计与实践图2.0 内容结构图其模块结构图如下所示：天津商业大学EDA专题学习网站专题学习优秀作品电子虚拟实验室相关网站关联课程友情链接业内新闻数字可编程模拟可编程硬件描述语言ARMSOC图2.1 模块结构图3 网站模块介绍31 首页本网站的首页包括导

9、航条，网站概要，专题学习模块，优秀作品模块，以及关联课程导航条，相关软件导航条六大部分。首页将网站所含内容有机集合到一起，整个页面简洁明了，重点突出。内容丰富，有模拟可编程，数字可编程，eda软件，硬件描述语言等方面的相关学习，还有EDA方面的很多优秀作品。FLASH动画又使得整个网页富有动感。以下是本专题学习网站首页的预览。图3.0 首页预览a图3.1 首页预览b图3.2 首页预览c32 专题学习专题学习模块包括：模拟可编程，数字可编程，eda软件，硬件描述语言，ARM，SOC。图3.3 专题学习模块321 模拟可编程模拟可编程就是运用具有一定功能的模拟软件（PLC、单片机）来进行一些模拟条

10、件下的编程与调试。模拟可编程页面主要介绍了什么是模拟可编程，以及模拟可编程的前沿技术文章和相关图书的简介。左侧是相关网页和相关软件的导航。相关的子网页有ispPAC,模拟技术中的EDA技术，模拟电子技术视频，模拟可编程设计及原理开发以及相关习题。图3.4 模拟可编程模块322 数字可编程数字可编程包括PLD和FPGA，PLD是可编程逻辑器件（Programable Logic Device）的简称，FPGA是现场可编程门阵列（Field Programable Gate Array)的简称，两者的功能基本相同，只是实现原理略有不同，所以我们有时可以忽略这两者的区别，统称为可编程逻辑器件或PLD

11、/FPGA。数字可编程子网页主要介绍了可编程逻辑器件PLD的发展历程、设计流程、原理以及CPLD/FPGA的相关介绍。图3.5 数字可编程模块323 EDA软件EDA软件模块按主要功能或主要应用场合，分为电路设计与仿真工具、PCB设计软件、IC设计软件、PLD设计工具及其它EDA软件，进行简单介绍。324 硬件描述语言随着EDA技术的发展，使用硬件语言设计CPLD/FPGA成为一种趋势。目前最主要的硬件描述语言是VHDL和Verilog HDL。硬件描述语言模块对以上三种硬件语言进行了简单的介绍和比较。详细介绍了VHDL和Verilog这两种语言。VHDL语言的子网页又包括三部分：VHDL语言

12、基础介绍、相关资料的下载部分以及基于VHDL的设计和实例部分。基于VHDL语言的设计案例有：定时器，数字频率计，乒乓球游戏机，出租车计价器，正弦波发生器等。设计案例及简单例程及各种文本、视频资源均提供下载。Verilog语言子网页包括：Verilog HDL语言简介、学习资源、Verilog HDL语言应用。Verilog HDL语言应用分为：基本组合电路，基本时序电路，状态机举例，元件例化及层次设计，基于Verilog的设计案例。每个应用都是通过相应的一个到多个例程或者案例进行介绍。以下是VHDL语言子网页和Verilog语言子网页的预览图片：图 3.6 VHDL语言子网页图 3.7 Ver

13、ilog语言子网页325 SOCSoC设计的关键技术主要包括总线架构技术、IP核可复用技术、软硬件协同设计技术、SoC验证技术等。SoC模块简单介绍了什么是SoC及SoC的应用，提供了相关资料的下载。326 ARMARM处理器是一种16/32位的高性能、低成本、低功耗的嵌入式RISC微处理器。ARM模块主要对ARM开发板进行了简单的介绍。33 优秀作品优秀作品模块囊括了基于EDA技术的设计案例，其中大多数是同学原创的，通过仿真成功的课程设计。还有一些是比较经典的案例，属于网络资源。优秀作品有：基于multisim的光照强度检测报警系统、四人抢答器、洗衣机控制系统、灯式手球、数字频率计、数字钟、

14、汽车尾灯电路、密码锁；基于EWB的交通灯、步进电机数控电路；基于VHDL的正弦波形发生器、定时器、乒乓球游戏机、数字频率计、电子琴、出租车计价器；基于Verilog的等精度数字频率计、交通灯。以基于multisim的数字频率计为例：脉冲信号的频率就是在单位时间(1s)里产生的脉冲个数，若在一定时间间隔tw内测得这个周期信号的重复变化次数为N，则其频率可表示为： f=N/T （1）数字频率计的总体框图如下图所示：整形电路被测正弦、三角波信号计数器闸门电路被测方波信号锁存电路显示电路1s0.1s0.01s1msT1超量程报警Vx图3.8 数字频率计总体框图数字频率计由四大基本电路组成：整形系统，单

15、稳态触发器构成的闸门电路，可控的计数系统、锁存译码显示电路、超量程报警系统。经过放大衰减后的被测信号（包括正弦波，三角波，方波等周期信号）经过整形电路，变成峰值为35V(与TTL兼容)的方波信号Vx，送入计数器的时钟脉冲端。当门控信号到来后，闸门电路开启，时间为T1，计数器实现计数功能，T1时间过后闸门关闭，计数停止，锁存器使能端置零，计数结果被锁存，通过数码管可以方便读出被测信号频率。下图为数字频率计的波形图：图3.9 数字频率计波形图整机电路图如下所示：图3.10 数字频率计整机电路图34 电子虚拟实验室电子虚拟实验室是整个网站的精华部分，虚拟实验是利用计算机仿真技术，在计算机上学习电工电

16、子课程，并进行电路设计、仿真调试等等以前在实验室完成的实验。只要拥有一台计算机加上一套电子仿真软件，就相当于拥有一个设备先进的电子实验室，实现以虚代实、以软代硬的目的。EDA 实验是通过计算机进行的虚拟实验。在EDA实验室，利用EDA工具，学生可完成电路分析、数字电路和模拟电路的基础实验，还可完成电路、模拟电路、数字电路的设计和仿真。更重要的是可以通过验证型、测试型、设计型、纠错型和创新型等不同形式的针对性训练，培养学生的分析、应用和创新能力。该模块分为包括软件介绍、软件基本操作、虚拟实例操作演示、虚拟实验习题库、自己动手、软件下载等多个方面。下面从虚拟实例操作演示子网页、虚拟实验习题库介绍电

17、子虚拟实验室。(a) 虚拟实例操作演示虚拟实例操作演示包括基本电路、模拟电路、数字电路三种电路的多个实验的实验目的、实验原理、仿真电路演示。通过观看这些基本电路实验的操作演示，能够培养学生的分析、应用和创新能力。以下是虚拟实验室网页预览图：图3.11 虚拟实验室网页预览图(b) 虚拟实验习题库 虚拟实验习题库都是基本电路的经典分析习题，包括基尔霍夫电压定律、直流电路的网孔分析、交流电路的导纳、戴维南等效电路、交流电路的功率、并联交流阻抗与基尔霍夫电压定律、并联谐振、串联谐振.、低通滤波器、高通滤波器、一阶动态电路的测试。以下是虚拟实验习题库网页预览图：3.12虚拟实验习题库网页预览图以带通滤波

18、器为例：带通滤波器是一种专门设计的数字、电子或机械系统。它可以抑制一定频带间隔外的所有信号，而频带内的信息通过时基本上不改变。允许某一通带的频率分量通过，并抑制通带外频率分量的滤波器。下面是带通滤波器的电路图： 3.12 带通滤波器的仿真图35 关联课程关联课程包含ispPAC、VHDL、SoC、Verilog、ARM、CPLD与FPGA。其中介绍了它们的定义、结构、发展历程、应用领域。以CPLD和FPGA两个为例介绍该模块：（a） CPLDCPLD(Complex Programmable Logic Device)复杂可编程逻辑器件，是从PAL和GAL器件发展出来的器件，相对而言规模大，结

19、构复杂，属于大规模集成电路范围。其基本设计方法是借助集成开发软件平台，用原理图、硬件描述语言等方法，生成相应的目标文件，通过下载电缆将代码传送到目标芯片中，实现设计的数字系统。CPLD主要介绍了简介及发展史、结构及其使用、编程简介、其它内容、与FPGA的辨别和分类。下面是CPLD网页预览图：3.13 CPLD网页预览图（b）FPGAFPGA现场可编程门阵列是基于通过可编程互联连接的可配置逻辑块（CLB）矩阵的可编程半导体器件。 与为特殊设计而定制的专用集成电路（ASIC）相对，FPGA可以针对所需的应用或功能要求进行编程。虽然具有一次性可编程（OTP）FPGA，但是主要是基于SRAM的，其可随

20、着设计的演化进行重编程。FPGA主要介绍了其结构、开发基本流程、从FPGA发展看其未来趋势、典型FPGA开发流程与注意事项、基于FPGA的SoC的设计方法、以及实战开发技巧。以下是FPGA网页预览图：3.14 FPGA网页预览图此外该模块还为大家提供了一些先关的资料如课件、视频、讲义等。为学习提供了方便。36 相关软件相关软件包括了Multisim、EWB、Pspise、Protel、OrCAD、Quartus II。该模块主要介绍了软件的简介、应用、相关教程及其下载以Multisim为例介绍该模块：Multisim是美国国家仪器（NI）有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板

21、级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。工程师们可以使用Multisim交互式地搭建电路原理图，并对电路进行仿真。Multisim提炼了SPICE仿真的复杂内容，通过Multisim和虚拟仪器技术，PCB设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。Multisim子网页介绍了其设计、应用及发展介绍、安装、汉化及破译详解、经典教程、仿真教程、Multisim与单片机以及该软的破解版的下载。以下是Multisim网页预览图：3.15 Multisim网页预览图37

22、友情链接该模块包括一些关于EDA学习的典型相关网站，能让大家全面方便有效地进行针对性的学习，此外还介绍了一些著名的元件厂商，让大家在动手实践买器件的时候可以进行参考。以下是友情链接模块网页预览图：3.17 友情链接网页预览图38 业内新闻该模块主要是介绍EDA领域的一些最新的报道、动态及其下载资料，呈现给大家，让大家随时掌握EDA领域的发展动态与趋势。以下是业内新闻模块网页预览图：3.18 业内新闻网页预览图参考文献1 徐运武. EDA技术在现代数字电子技术中的应用 J.自动化技术与应用,2010,29(12)2Norton P, Wiburg K M. 信息技术与教学创新M.吴洪建译.北京:

23、 中国轻工业出版社,2003: 45-47.3 孙富明，李笑盈. 基于多种EDA工具的FPGA设计J 电子技术应用: 2002,28(1)4 朱小龙. EDA实践教学与学生工程实践素质的培养 J. 教育与职业, 2010,(33)5王明亮.中国学术期刊标准化数据库 DB. / pub/ wml.txt/ -2. html, 1998-08-16/2002-10-04.6 陈莉平,任艳频. 多层次开展EDA实践教学的探索 J. 实验技术与管理, 2008,25(10)7 郭冠平,寿海峰. 主题学习网站建设的几点思考 J. 中国教育信息化基础教育, 2009,(1)8 张昌凡，龙永红，彭涛.可编程逻辑器件及VHDL设计技术. M广州：华南工学院出版社，20019 Baklouti, M., Aydi, Y. Scalable mpNoC for massiv