基于EDA 技术构建电子实验室的几点思考

霍连利HUO Lian-li

（75660 部队，桂林 541002）

（Unit 75660，Guilin 541002，China）

0 引言

为适应新军事变革和军事斗争准备的需要，不仅要求学员具有扎实雄厚的理论知识，还要求学员具有较强的工程实践能力和创新精神，这是我们需要面对和解决的一个现实又重大的课题。

要想培养学员的工程实践能力和创新精神，必须重视实验教学，它具有其他教学环节不具备的重要作用，但是不能仅仅依靠传统的实验室教学来培养学员的工程实践能力和创新精神，因为传统的实验室教学训练的是学员的基本实验技能，培养学员正确的实验态度，但基础的验证性、操作性实验教学在培养学员的科研能力和创新能力上存在着明显不足。

伴随着电子技术和计算机技术的不断发展，越来越多的硬件工程师开始利用EDA 软件完成设计、仿真甚至样机的生产，人类已经进入电子设计自动化阶段，并且EDA软件的竞争也越来越大，越来越多的计算机软件厂商加入到了这个行列。

1 EDA 实验室的构建

EDA 电子实验室从培养学员的实验能力出发，综合考虑实验内容和体系，其构建不是简单的仿真软件与计算机硬件的简单叠加，而是将EDA 仿真技术移植到传统实验教学中来，二者优势互补，融为一体。在EDA 电子实验室的构建上要考虑软件和硬件两个方面。

1.1 软件资源的选取 软件资源配置通常包括Multisim 仿真软件和Max plus 软件，Multisim 仿真软件丰富的元器件库为学员掌握各类电工、电子元器件铺垫了坚实的基础。Max plus 软件是Altera 公司开发的，支持原理图、VHDL 和Verilog HDL 文本文件，可采用波形与EDIF等格式的文件作为设计输入，并支持这些文件的任意混合设计。

1.2 实验内容的选取 根据实验教学的层次化模式和电子技术实验的特点，将其分为递进的3 个层次，即：基础性、设计性和创新性实验教学。在体系上力求构建一个有宽度、有厚度、有尖峰的金字塔。根据每个层次的特点，采用侧重点不同的教学方式和实验环境，如图1 所示。

图1

①基础性实验教学。在平时的实验中，通过“验证性”实验使学员掌握基本的实验方法、实验技能、熟练使用常用电子仪器，突出电子电路调试技能和测量方法的训练，培养正确处理数据、合理表达与撰写实验报告的能力。本部分实验以实物实验环境为主，采用传统仪器和实验板教学，使学员建立对电子技术实验的感性认识，从而培养他们对电子技术实验的兴趣，最终提高实验研究能力。

②设计性实验教学。在电子实习时期，通过一些比较简单且成熟的电子器件的应用为对象，要求学员面对简单的工程问题，能够掌握从设计、制作、调试到提交实验报告的全过程。通过实验初步了解新产品的设计、制作过程，培养学员的大工程意识、综合应用能力、初步创新能力及利用现代化仿真和测试手段的能力。实验环境以虚拟环境为主，学员通过查询资料，设计合理的电路图，调试通过后进行实物搭建。

③创新性实验教学。针对参加各种选拔要求，实验内容由学员自己选题决定，从选题、设计、制作到测试完成均由他们自己完成，教员只提供必要的技术指导，实验室提供必需的实验设备、场地及部分元器件。实验环境为虚拟环境与实物环境相结合。在设计阶段以虚拟环境为主，通过仿真反复验证设计，提高设计的准确度，最终绘制出印刷电路板并制作出实际样品。制作出调试阶段以实物调试为主，并结合虚拟测试，及时发现并解决设计或制作中出现的各类问题，提高实验的完成速度，减少经费的消耗，利于培养学员的创新能力和创新思维，为将来从事相应的工作储备坚实的知识。

1.3 硬件资源的选取 EDA 实验教学的一个很重要的环节就是上机操作，它不仅可以提高学员的分析能力，还能够提高学员解决问题的能力。在建设硬件资源的过程中，首先需要一个班次人手配备一机，并使之构成一个小型局域网；另外，配置投影仪和音响设备等相应的计算机多媒体教学设备；还需要有相应的可编辑逻辑器件下载实验装置等。

2 基于EDA 技术的教学分层

在教学中的应用研究根据EDA 技术特点，在教学过程中可分为三个层次。

2.1 EDA 设计工具软件 EDA 时间的技术基础是熟练掌握两个“一”，即一种EDA 软件和一种硬件描述语言。硬件描述语言是开发可编辑逻辑器件的基础。现阶段最常用的是VHDL。学员运用VHDL 进行编程，摆脱了传统实验中画原理图或卡诺图的设计方法，在实验过程中能够及时的修改错误，所以具有很强的实验灵活性。

2.2 可编程逻辑器件 可编程逻辑器件（PLD）使用户既是使用者又是设计者和制造者。可编程逻辑器件都具有体系结构和逻辑单元灵活、集成度高和使用范围广等特点。

2.3 数字系统设计 EDA 技术大多采用自顶向下的设计，利用这种方法将教学任务分解成模块，分别由不同的学员来完成，最后将这些模块集成为最终的系统模型，从而完成实验任务，有利于学员团队精神和创新能力的培养。

3 结束语

基于EDA 技术的实验教学方式使学员多了一条设计电路和分析问题的途径。另外，还创造出了一种良好的外部环境，使学员蕴藏着的探索和创新精神得以开拓。

用发展的眼光，从更高层次考虑EDA 实验室的建设，我们可以从以下三个方面加以完善。一是丰富EDA 相关软件；二是丰富DSP 等试验设备，进一步拓展实验室功能；三是EDA 实验室开放式建设，即将EDA 实验室的局域网连接到校园网上，使EDA 实验室的时域、空间、资源大大扩展。

[1]潘松，黄继业.EDA 技术实用教程与实践[M].北京：机械工业出版社，2004.

[2]关成彬，程广利.EDA 技术在实验教学中的应用研究[J].第五次全军院校实验室建设与发展学术研讨会论文集，2005：398-399.

[3]熊才平，陈晓本.教育技术学专业实验室建设方案[J].中国电化教育，2001（05）.