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          eda技術論文

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          eda技術論文

          eda技術論文范文第1篇

          一、eda技術的定義及構成

          所謂EDA技術是在電子CAD技術基礎上發展起來的計算機軟件系統。它是以計算機為工作平臺,以硬件描述語言為系統邏輯描述的主要表達方式,以EDA工具軟件為開發環境,以大規模可編程邏輯器件PLD(ProgrammableLogicDevice)為設計載體,以專用集成電路ASIC(ApplicationSpecificIntegratedCircuit)、單片電子系統SOC(SystemOnaChip)芯片為目標器件,以電子系統設計為應用方向的電子產品自動化設計過程[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或專用集成芯片。盡管目標系統是硬件,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。

          現代EDA技術的基本特征是采用高級語言描述,具有系統級仿真和綜合能力。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開發與應用角度看,包含以下子模塊:設計輸入子模塊、設計數據庫子模塊、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行為進行描述,在系統一級進行驗證,最后再用邏輯綜合優化工具生成具體的門級邏輯電路的網表,其對應的物理實現級可以是印刷電路板或專用集成電路。

          二、EDA技術的發展

          EDA技術的發展至今經歷了三個階段:電子線路的CAD是EDA發展的初級階段,是高級EDA系統的重要組成部分。它利用計算機的圖形編輯、分析和存儲等能力,協助工程師設計電子系統的電路圖、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(電子系統設計自動化)系統。過去傳統的電子系統電子產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品的準確定義上,EDA系統去完成電子產品的系統級至物理級的設計。此階段EDA技術的主要特征是支持高級語言對系統進行描述。可進行系統級的仿真和綜合。

          三、基于EDA技術的電子系統設計方法

          1.電子系統電路級設計

          首先確定設計方案,同時要選擇能實現該方案的合適元器件,然后根據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分析。系統在進行仿真時,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,根據原理圖產生的電氣連接網絡表進行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產生之前,就可以全面了解系統的功能特性和物理特性,從而將開發過程中出現的缺陷消滅在設計階段,不僅縮短了開發時間,也降低了開發成本。

          2.系統級設計

          系統級設計是一種“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的束縛,設計人員可以把精力集中于創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系統就能以規則驅動的方式自動完成整個設計。

          系統級設計的步驟如下:

          第一步:按照“自頂向下”的設計方法進行系統劃分。

          第二步:輸入VHDL代碼,這是系統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、狀態圖等),這種輸入方式具有直觀、容易理解的優點。

          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,主要是檢驗系統功能設計的正確性,因為對于大型設計,綜合、適配要花費數小時,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源代碼進行綜合優化處理,生成門級描述的網表文件,這是將高層次描述轉化為硬件電路的關鍵步驟。綜合優化是針對ASIC芯片供應商的某一產品系列進行的,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,可利用產生的網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、邏輯優化和布局布線。:

          第六步:將適配器產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FPGA或CPLD中。如果是大批量產品開發,通過更換相應的廠家綜合庫,可以很容易轉由ASIC形式實現。

          四、前景展望

          21世紀將是EDA技術的高速發展時期,EDA技術是現代電子設計技術的發展方向,并著眼于數字邏輯向模擬電路和數模混合電路的方向發展。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展,數字系統正朝著更高集成度、超小型化、高性能、高可靠性和低功耗的系統級芯片(SoC,SystemonChip)方向發展,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技術論文范文第2篇

          論文關鍵詞:EDA,實驗系統,模塊

           

          1 引言

          隨著電子技術的發展及電子系統設計周期縮短的要求,EDA技術得到迅猛發展。

          EDA是ElectronicDesign Automation(電子設計自動化)的縮寫。EDA技術,就是以大規模可編程邏輯器件為設計載體,以硬件描述語言為系統邏輯描述的主要表達方式,以計算機、大規模可編程邏輯器件的開發軟件及實驗開發系統為設計開發工具,通過使用有關的開發軟件,自動完成電子系統設計的邏輯編譯、邏輯化簡、邏輯分割、邏輯綜合及優化、邏輯布局布線、邏輯仿真,直至對于特定目標芯片的適配編譯、邏輯映射、編程下載等工作,最終形成集成電子系統或專用集成芯片的一門新技術[1]。

          目前,幾乎所有高校的電類專業都開設了EDA課程,為加強教學效果,通常都使用專門的EDA實驗箱來輔助教學,但是實驗箱采用了一體化結構,所有的電路和器件都在一塊電路板上,在功能上難以根據需要進行擴展,不利于學生的創新設計,復雜系統難以實現;實驗箱體積較大,不便攜帶;EDA 實驗箱、單片機實驗箱、DSP實驗箱、ARM實驗箱中很多功能模塊的硬件電路是相同的,但不同實驗箱上相同模塊不能共享,存在資源浪費。由于實驗箱的上述缺點,很多高校都紛紛開始設計開發自己的實驗系統模塊,提高實驗箱的利用率,提高學生的工程創新能力[2][3]。

          2 EDA實驗系統開發的特點

          EDA實驗系統的開發具有以下特點:

          (1)實驗內容由單一性向綜合性發展

          早期開發的EDA實驗系統主要是學生用來學習EDA課程、下載程序、進行仿真的工具;使用實驗系統是老師用來培養學生設計數字電路的能力、幫助學生學習和掌握開發語言的手段。因此EDA實驗系統僅在電子類專業的EDA課程中使用,系統所提供的實驗內容僅限于簡單的數字電路設計,包括計數器、編碼譯碼器的設計、數碼管的顯示等。隨著EDA技術的發展,電信、通信等專業紛紛引入EDA實驗系統,在“通信原理”等課程的實驗教學中被廣泛應用于實踐[4],實驗內容也從單一的基本數字電路的設計發展到集EDA技術實驗、單片機實驗、DSP實驗等為一體的綜合性的實驗平臺[5]。因此,EDA實驗平臺逐漸面向電子信息類相關專業的學生進行課程的學習,課外競技活動,電子類設計比賽,并逐漸用于教師進行科研。

          (2)系統結構從一體化向模塊化發展

          早起開發的EDA實驗系統在結構上采用一體化的實驗箱設計,所有的電路和器件都在一塊電路板上[6]。這樣,系統的使用雖然可以幫助學生掌握軟件的應用,但也使學生對硬件電路不了解;另外,系統在功能上難以根據需要進行擴展,不利于學生進行創新設計,復雜的系統則難以實現。因此在后來的EDA實驗系統的開發上,大都都采用了模塊化的結構[7][8],即FPGA、單片機等做在一塊核心板上,其IO口以插針形式引出,以方便和外圍電路的連接;外圍電路則以模塊的形式單獨做在不同的電路板上,比如數碼管顯示模塊、按鍵模塊、LED顯示模塊等;根據不同的實驗摘要的模塊搭建自己設計的電路,從而提高學習興趣,增強實驗教學的效果;此外,模塊化的設計還方便老師對學生設計的重復實現,有利于教學水平的提高雜志鋪。

          (3)核心芯片由單一化向豐富化發展

          早期開發的EDA實驗系統由于僅用于EDA課程的學習,其核心芯片大都為Altera公司的FPGA等可編程邏輯器件,開發語言環境主要為界面友好、操作簡便的Maxplus Ⅱ和Quartus Ⅱ。隨著EDA技術向不同學科不同專業的滲透,核心芯片逐漸發展為FPGA、單片機和DSP器件的綜合使用,開發語言也逐漸開始使用C語言或匯編語言等。這樣,實驗系統能提供的實驗內容和規模均有所增加,除了基本的數字電路設計實驗模塊以外,還可以增設調制解調模塊、幀同步模塊、信號波形產生模塊等,擴大了實驗系統的使用率,使實驗設備向大型化、先進化發展。

          (4)使學生的學習由被動向主動發展

          電子技術的發展日新月異,早期的實驗平臺由于其電路設計的封閉性,實驗內容只停留在驗證實驗上,很難加入自己設計的外圍電路。而模塊化數字電路開放實驗平臺由于其接口電路的開放性,有能力的學生可以自行設計外圍電路達到提高的目的,對于成功的設計還可以加到以后的實驗教學中,成為具有自主知識產權的模塊。

          另外,由于整合了單片機、DSP等芯片的功能模塊,實驗內容得到很大擴展,學生在實驗過程中可以拓寬知識面,主動去學習了解實驗所需要的知識,學習的主動性得到很大的提高,并且,由于實驗由簡單的驗證實驗向綜合的大型設計過渡,學生在實驗過程中更容易理解數字電路設計中硬件的概念以及工程的概念。

          學生在設計實驗時,可能會用到一些實驗系統沒有開發出的模塊,這時,學生需要自己設計該電路模塊的電路圖以及制作PCB板,直至實際制作出該功能模塊。這樣,學生除了掌握編程、還需要去學習怎樣設計并制作電路板、學習該模塊與核心板的接口電路設計等相關知識,因此,在實驗過程中,學生的積極性和主動性得到提高。同時,由于實驗的規模逐漸增加,同學之間需要團結合作才能共同完成一個實驗,因此也鍛煉了同學之間的團結合作精神。

          3 結論

          一個好的EDA實驗平臺,能培養學生開拓創新精神和團結協作精神、很強的實踐操作能力、工程設計能力、綜合應用能力、科學研究能力以及獨立分析問題和解決問題的能力。我國高校現階段所研制開發的EDA綜合實驗平臺,能有效整合和優化多個電子類實驗課程的功能,為單片機和 EDA技術等課程提供了綜合實驗平臺,為高校培養創新性人才提供良好的實驗條件和氛圍。隨著電子技術的發展以及EDA技術的不斷深入發展,EDA實驗平臺的開發也將會日益完善:大規模可編程器件將被使用;實驗系統將向體積小、功耗小的便攜式嵌入式系統發展。

          參考文獻:

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          [4]韓偉忠著.EDA,DSP技術與通信實驗裝置的總體設計[J]. 金陵職業大學學報, 2002,17(1),52-54

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          [6]史曉東,等著.數字系統EDA實驗平臺的應用及發展[J]. 實驗室研究與探索, 2005, 24: 78-81

          eda技術論文范文第3篇

          隨著大規模集成電路技術和計算機技術的不斷發展,在涉及通信、國防、航天、醫學、工業自動化、計算機應用、儀器儀表等領域的電子系統設計工作中EDA技術的含量正以驚人的速度上升;電子類的高新技術項目的開發也逾益依賴于EDA技術的應用。即使是普通的電子產品的開發EDA技術常常使一些原來的技術瓶頸得以輕松突破從而使產品的開發周期大為收縮、性能價格比大幅提高。不言而喻EDA技術將迅速成為電子設計領域中的極其重要的組成部分。

          100Hz頻率計數器的主要功能是在一定時間內對頻率的計算。在數字系統中,計數器可以統計輸入脈沖的個數,實現計時、計數、分頻、定時、產生節拍脈沖和序列脈沖。而本篇論文主要介紹了頻率計數器的實現:系統以MAX+PULSLLII為開發環境,通過VHDL語言作為硬件描述語言實現對電路結構的描述。在VHDL語言中采用了一系列的語句,例如:if語句、case語句、loop語句等。這些語句對程序中的輸入輸出端口進行了解釋,并給出實現代碼和仿真波形。相關的一些關鍵詞:100Hz;分頻;計數;MAX+PULSLLII;VHDL;編譯;仿真等。

          前言

          VHDL是超高速集成電路硬件描述語言(VeryHighSpeedIntegratedCircuitHardwareDescriptionLanguage)的縮寫在美國國防部的支持下于1985年正式推出是目前標準化程度最高的硬件描述語言。IEEE(TheInstituteofElectricalandElectronicsEngineers)于1987年將VHDL采納為IEEE1076標準。它經過十幾年的發展、應用和完善以其強大的系統描述能力、規范的程序設計結構、靈活的語言表達風格和多層次的仿真測試手段在電子設計領域受到了普遍的認同和廣泛的接受成為現代EDA領域的首選硬件描述語言。目前流行的EDA工具軟件全部支持VHDL它在EDA領域的學術交流、電子設計的存檔、專用集成電路(ASIC)設計等方面擔任著不可缺少的角色。

          數字頻率計是數字電路中的一個典型應用,實際的硬件設計用到的器件較多,連線比較復雜,而且會產生比較大的延時,造成測量誤差、可靠性差。隨著復雜可編程邏輯器件(CPLD)的廣泛應用,以EDA工具作為開發手段,運用VHDL語言。將使整個系統大大簡化。提高整體的性能和可靠性。

          本文用VHDL在CPLD器件上實現一種2b數字頻率計測頻系統,能夠用十進制數碼顯示被測信號的頻率,不僅能夠測量正弦波、方波和三角波等信號的頻率,而且還能對其他多種物理量進行測量。具有體積小、可靠性高、功耗低的特點。

          目錄

          摘要………………………………………………………………………1

          前言……………………………………………………………………2

          目錄……………………………………………………………………3

          第一章設計目的………………………………………………………5

          1.1設計要求……………………………………………………5

          1.2設計意義……………………………………………………5

          第二章設計方案………………………………………………………6

          第三章產生子模塊……………………………………………………7

          3.1分頻模塊……………………………………………………7

          3.2分頻模塊源代碼………………………………………………8

          3.3仿真及波形圖…………………………………………………9

          第四章計數模塊………………………………………………………9

          4.1.計數模塊分析…………………………………………………9

          4.2.計數模塊源代碼………………………………………………10

          4.3計數模塊的仿真及波形圖……………………………………12

          第五章顯示模塊……………………………………………………12

          5.1七段數碼管的描述……………………………………………13

          5.2八進制計數器count8的描述…………………………………14

          5.3七段顯示譯碼電路的描述……………………………………15

          5.4計數位選擇電路的描述………………………………………16

          5.5總體功能描述……………………………………………18

          5.6顯示模塊的仿真及波形圖………………………………19

          第六章頂層文件…………………………………………………20

          6.1頂層文件設計源程序…………………………………………20

          6.2頂層文件的仿真及波形圖………………………………………21

          結語…………………………………………………………22

          參考文獻……………………………………………………23

          致謝…………………………………………………………24

          附件…………………………………………………………25

          第一章設計目的

          1.1設計要求

          a.獲得穩定100Hz頻率

          b.用數碼管的顯示

          c.用VHDL寫出設計整個程序

          1.2設計意義

          a.進一步學習VHDL硬件描述語言的編程方法和步驟。

          b.運用VHDL硬件描述語言實現對電子元器件的功能控制

          c.熟悉并掌握元件例化語句的使用方法

          d.熟悉數字式頻率的基本工作原理。

          eda技術論文范文第4篇

          【關鍵詞】數字電路課程;實踐平臺;工程設計;實驗

          1概述

          在教學過程中,具備數字系統設計實踐工程能力,涉及相關數字系統課程體系教學與實踐,在各高校的電氣、電子信息類專業中,數字電路是一門專業基礎課程,隨著數字技術應用領域的不斷擴大,在后續專業課程中,顯而易見,隨著電子產品數字化部分比重增大,它在數字系統設計中基礎性地位越來越突出。

          因此,培養適合現代電氣、電子、信息技術發展的卓越人才,創新數字電路的課程幾次理論與工程實踐教學迫在眉睫。

          根據我校近幾年電氣、電子課堂教學的實踐情況,數字電路課程應該以面向應用的數字電路設計為核心,在熟練掌握基本電路教學內容的基礎上引入先進的數字系統設計方法的課程教學和實踐內容。

          工程實踐過程中,逐步從自底向上的設計方法逐步轉變到自頂向下的設計方法中來,以教師科研應用來拓展,以全面培養優秀數字設計卓越技術人才[1]。

          2探索構建數字電路教學中的多層次的創新實踐平臺

          2.1多層次的數字電路創新實驗平臺構思。

          面向卓越人才培養的數字電路課程創新實踐教學,可以分層次進行在各個教學階段逐步推進,包括:面向基礎的數字設計的基本原理與工程創新實驗教學模塊、面向應用的數字電路課程設計教學和結合科研項目的創新實踐平臺[2][6]。

          多層次的數字電路創新實驗平臺架構如圖1所示。

          2.2數字設計的基礎原理與實驗教學。

          數字電路基礎原理和實驗教學是數字系統設計的課程體系的基礎入門階段,是培養數字邏輯代數與邏輯電路的重要過程,大類可分為時序邏輯電路和組合邏輯電路,其中時序邏輯電路主要包括:鎖存器、觸發器和計數器,組合邏輯電路包括,編譯碼器、多路復用器、比較器、加(減)法器、數值比較器和算術邏輯單元等。教學的目的是訓練學生掌握組合和時序邏輯電路堅實理論基礎,使學生掌握數字電路的基本概念、基本電路、基本分析方法和基本實驗技能,不但要注重基本數字電路與系統設計理論的理解,同時讓學生在學習中逐步了解面向應用和現代科技進步數字電路新的設計理念[2][3]。

          2.3面向應用的數字電路課程設計實踐教學。

          隨著電子設計自動化技術(EDA)和可編程器件(CPLD)的不斷發展和應用,以EDA技術為主導的數字系統理念已經成為企業工程技術的核心。數字電路課程設計主要培養學生利用中小規模數字集成電路器件和大規模可編程器件進行數字電路設計和開發能力。在卓越工程師培養背景下,結合前階段數字電路課程理論教學和實驗教學的實際情況及EDA技術的發展狀況,適時進行數字電路課程設計和EDA技術課程的綜合銜接,以及課程深度融合[4]。主要內容包括:

          2.3.1基于Multisim等相關軟件的數字系統仿真實驗。可以構建虛擬數字實驗系統,不但較好地模擬實物外觀外,還可以利用系統提供的實驗平臺開展實驗的設計、仿真,進行實驗內容的邏輯驗證。

          2.3.2基于通用和專用數字芯片的數字系統設計。其主要特點是有很好的直觀性和具體性。

          2.3.3基于硬件描述語言(HDL)的數學系統硬件描述。采用硬件描述語言實現數字邏輯設計,基于EDA環境仿真和驗證。可以結合上述(1)和(2)的優點,采用硬件設計軟件化技術應用于數字電路課程設計的實驗教學中,通過綜合性實驗的自行設計和實驗,對實驗內容、實驗規模、實驗方法進行了綜合創新設計[5]。

          2.4結合科研項目的數字設計實驗創新平臺。

          在高等院校,教師即承擔教學任務,同時有各自的科學研究方向,同學們可以根據自己的研究興趣,加入教師的科研團隊,形成教學與科研互利的良性循環。面向卓越工程師培養的數字系統設計,可以借助橫向或縱向科研項目形成綜合教學體系。比如:搭建在線可編程門陣列(FPGA)創新實驗平臺,形成數字電路、電路線路課程設計、可編程邏輯器件以及集成芯片系統設計,形成面向數字系統設計的課程體系[3]。同時,應用高校與知名企業建立的校企合作平臺,把企業界的研究信息和研發需求引入到教學平臺,開拓了學生的研究思路和視野,提升了學生設計復雜數字系統的能力;目前,我校正在與國際知名的半導體公司Xilinx、Altera和Cypress陸續建立卓越人才大學培養計劃,利用大學設置小學期,在FPGA和PSoC開發平臺上進行了面向實際應用的數字系統設計,在實踐平臺上不僅有學校的任課教師,還有知名企業派來的一線工程師指導同學們的實踐,相比改革前,取得很好的實踐效果,同學們的數字系統設計水平得到了提高,同時在編程、接口、通信協議等方面也有了深刻的認識。

          對于優秀的學生,借助全國各種形式的大學生電子(信息)設計競賽這個創新平臺,組織他們積極參與,激發他們的學習研究興趣和創新意識,綜合所應用的數字系統設計知識,發揮競賽團隊的協作精神。每年,我們都有部分優秀學生通過努力,創新設計的作品獲得專業認可,并取得了良好的參賽成績,也使得數字設計課程體系的建設上了一個新的臺階。

          3基于創新平臺的課程體系優化與實踐

          卓越工程師培養要求的數字電路系統設計課程體系協調好相關電氣、電子類專業上下游相關理論課程、實驗綜合性設計同時得到協調發展。如何實踐論文所提到的創新實驗平臺,應該引進現代數字設計理念,重點把EDA軟件、設計工具、開發平臺與傳統的數字電路基礎理論教學相銜接。我們在這幾年對數字系統設計課程體系、創新實踐教學內容等方面的進行了改革與探索,取得了一定的成效。經過這幾年的實踐,我們逐步構建了面向應用的數字系統設計課程優化體系[5],如圖2所示。

          4不斷探索數字電路理論教學內容的改革與實踐

          4.1以數字電路設計為目的強化基本邏輯電路理論教學。

          在進行復雜數字系統設計之前應該熟練掌握這些常用基本組合和時序邏輯電路,包括電路的功能、電路的描述以及電路的應用場合等。

          樹立電路設計思想首先需要熟練掌握一些基本的邏輯功能電路。其次,樹立電路設計思想需要理論講解與實踐相結合,逐步熟悉硬件描述語言的描述方式。數字系統設計強調采用硬件描述語言來對電路與系統進行描述、建模、仿真等[2][3]。

          4.2掌握面向應用的數字系統工程設計方法。

          學生在掌握數字電路基本概念和一般電路的基礎上,進一步掌握數字系統設計的方法、途徑和手段。其主要內容包括:數字系統與EDA的相關概念、可編程邏輯器件、硬件描述語言、電路元件的描述、數字系統的設計方法、開發環境與實驗開發平臺以及應用實例的介紹等。這些課程內容涉及面較廣,為了提高教與學的效果,探索總結了以下的教學重點內容,并作為教學實踐中的教學切入點[1]。

          隨著電子技術不斷發展與進步,現代數字系統設計在方法、對象、規模等方面已經完全不同于傳統的基于固定功能的集成電路設計[1][2]。現代數字系統設計采用硬件描述語言(HDL)描述電路,用可編程邏輯器件(PLD)來實現高達千萬門的目標系統。這一過程需要也應該有先進的設計方法。根據硬件描述語言的特性和可編程邏輯器件的結構特點以及應用的需要,在教學過程中闡述了先進設計方法。例如:采用基于狀態機的設計方法設計復雜的控制器(時序電路),應用或設計鎖相環或延時鎖相環來處理時鐘信號,應用自行設計(IPcore)軟核來提高數據吞吐量[1][2][3]。

          4.3深化數字電路實驗教學改革。

          實驗實踐教學過程中,注重基礎訓練與實踐創新相結合的實驗教學改革思路,加強學生工程思維訓練、新平臺工具的使用、遇到邏輯問題的綜合分析能力,理論與實踐相結合的分析能力。在實踐過程中的提高創新性和綜合性能力,面向應用的數字電路創新平臺建設,需要不斷提高課程試驗、實驗和實踐過程在教學中的比例,在符合認知規律的同時,逐步加強來源與實際需要的綜合性數字設計實驗。

          5結語

          數字電路是電氣、電子信息類專業的一門重要的專業基礎課程,論文針對當今卓越工程師培養的要求,以及在教學過程中遇到的主要問題,探討了面向應用的數字電路課程創新實踐平臺。提出了多層次的數字電路創新實驗平臺結構和面向應用的數字系統設計課程優化體系。目的在于,通過課程及相關課程體系改革與創新,使得學生更快、更好的適應現代數字技術發展的需求。

          參考文獻

          [1]孔德明.《數字系統設計》課程教學重點的探討,科技創新導報,2012.1,173-174.

          [2]任愛鋒,孫萬蓉,石光明.EDA實驗與數字電路相結合的教學模式的實踐,實驗技術與管理,2009.4,200-202.

          [3]葉波,趙謙,林麗萍.FPGA課程教學改革探索,中國電力教育,2010,24,130-131.

          [4]秦進平,劉海成,張凌志等.電類專業數字系統綜合實驗平臺研制,實驗技術與管理,2012.6,75-78.

          eda技術論文范文第5篇

          關鍵詞:獨立學院嵌入式課程設置課程改革優化

          中圖分類號:G423.04

          引言

          以我校(武漢長江工商學院)為例,電子信息工程專業主要培養能在信息通信、電子技術、智能控制、計算機與網絡等領域和行政部門從事各類電子設備和信息系統的科學研究、產品設計、工藝制造、應用開發和技術管理的應用型工程技術人才,因此,我們以培養應用型人才為目標制定了培養方案。

          課程設置現狀

          在我們的培養方案中,除了專業基礎課程(C語言程序設計、電路分析、電工基礎、數字電路、模擬電路)外,有兩條主線:嵌入式方向與信號處理方向。其它方向如微電子、射頻、無線電等方向,考慮到我們學生的基礎以及培養方案總課時的要求,最終選擇了嵌入式與信號處理兩個方向,當然,隨著社會的不斷發展,以后的培養方案可能會考慮微電子等較新的方向。

          之所以選擇嵌入式硬件方向為我們的一條主線是因為嵌入式系統是當前很熱門而且很有發展前景并且對于學生而言也是比較好就業的應用領域之一。嵌入式系統在智能化家居、家電,汽車電子、醫療、交通等各個方面都有應用,我們的生活已經離不開嵌入式系統。嵌入式系統是軟硬結合的技術,我們以硬件設計為主設置了我們的課程如下:

          表1:嵌入式方向的課程設置

          圍繞ARM嵌入式技術這門課,還有微機原理、單片機、EDA、DSP等課程及相關實驗。

          學習了微機原理和單片機這兩門課后再學習嵌入式,學生更容易入門,因為嵌入式本身是從單片機發展而來,并且在微機原理與單片機這兩門課程中,我們以匯編指令為主,主要是考慮到做嵌入式系統除了了解ARM處理器工作原理和接口技術還要了解ARM的匯編指令系統。

          考慮到嵌入式開發的發展方向與相關領域,我們還設置了EDA技術與DSP技術兩門課。數字圖像壓縮技術是嵌入式的應用領域之一,主要是掌握MPEG編解碼算法和技術和DSP技術,另外,為追求更高速的信號處理速度,現在一些速度要求較高場合,有不少公司是將一些DSP算法用硬件來實現,這就涉及到HDL數字電路設計技術及其FPGA/IP核實現技術。這也是我們將EDA技術與DSP技術這兩門課作為這個方向的專業課程的原因。

          課程改革思路

          首先是微機原理與單片機這兩門課,目前我們開設《微機原理與接口技術》理論課54課時,實驗課18課時,《單片機原理及其應用》理論課54課時,實驗課18課時,課程設計36課時。微機原理課程主要是幫助學生理解一款微型計算機的工作原理、結構、匯編語言編程及其接口電路,為以后的進一步學習不同的CPU以及計算機應用打下基礎。目前我們的教學還是以8086/8088作為微機原理主講芯片,其難度較大,與實驗教學和學生在課外的實際應用(如參加電子設計系列競賽、制作小作品、畢業論文、課程設計等)脫節,教學效果不理想。

          隨著半導體技術的進步,處理器從單核時代進步到了多核時代,并且將來處理核的數目將會越來越多。隨著多核技術的發展,可能不久的將來大多數的軟件開發都將以多核芯片為基礎硬件平臺,隨之而來的是編程語言、數據結構、算法理論、軟件工程等都將隨著多核的出現而進行修訂,對我們專業而言,要考慮的主要是計算機硬件方向的課程設置要進行調整以適應多核時代的到來。經過調研與研討,我們決定將上述兩門課整合優化為《單片機原理與接口技術》54課時及《多核架構與編程技術》54課時。前瞻性的將多核架構及編程技術引入到獨立學院電子信息工程本科培養方案中,將培養方案中的專業基礎知識進行綜合與升華,幫助學生,順應市場格局變化,接受新技術新理念,建立系統、完整的專業基礎理論體系,培養學生綜合應用能力與創新型思維,提高動手實踐能力,開拓學生的專業學術視野。使我們的學生能順應時代的變化,在硬件、軟件方面能夠更好地了解多核思想及編程技術,以適應高新技術的飛速發展的需要。

          其次是EDA技術與數字電路的整合。目前我們開設《EDA技術》理論課34課時,實驗課18課時,課程設計18課時,《數字電路》理論課54課時,實驗課18課時,課程設計36課時。這兩門課在實驗和課程設計的內容上有一定的重復。我們可以將這兩門課整合成一門課《數字電路與VHDL》,理論課72,實驗課18,課程設計36課時,改變原有的教學模式和教學內容,建立新的實驗體系,讓學生感受2種不同的設計方法,擺脫傳統的人工設計方法與思維模式,提高學生的創新意識與競爭能力,適應市場的需要。

          最后是ARM嵌入式技術,目前我們以ARM7進行理論教學,以LPC2000系列ARM7微控制器及ADS1.2集成開發環境進行實驗,理論課36學時,實驗課18學時,只能滿足低端教學任務。在最初制定教學計劃,大部分ARM系統都是基于ARM7處理器,但是隨著更多應用在嵌入式系統中的實現,嵌入式系統設計向著更高級、更復雜的方向發展,現在基于ARM9處理器的產品越來越多,我們的教學要與時俱進,教學內容也要進行升級為以ARM9進行教學。從ARM體系結構的教學內容上看,ARM9的指令集完全兼ARM7,教學上沒有任何區別。并且學生們面對的編程模型和架構基礎也保持一致。

          總結

          本校電子信息工程專業實行3+1培養模式,所有課程安排在大一到大三完成,大四學生全部參加實習,現有培養方案中,專業基礎課排在第三、四學期,專業課基本壓縮在第五、六學期,比如上面提到的微機原理安排在第五學期,單片機、EDA技術、ARM嵌入式技術安排在第六學期。通常在第六學期,一部分學生忙于考研,一部分學生忙于找工作,精力沒有全部用于學習專業知識上,但是,經過上面的整合后,我們可以將單片機以及ARM嵌入式技術提前一個學期,再將EDA技術提前兩學期,讓學生們在整個大學的學習過程中,盡早的接觸到專業課程,提高學生們的學習興趣,這不僅可以讓一部分想參加電子設計系列競賽的同學可以盡早的進行系統學習,也可以讓準備考研和找工作的同學投入更多精力學習專業知識。

          參考文獻

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