王志堅

[摘要]介紹EDA技術(shù)的主要特點和功能，并對將EDA技術(shù)引入到數(shù)字電路設(shè)計的教學方法進行探討。

[關(guān)鍵詞]電子設(shè)計自動化教學實驗

中圖分類號：G43文獻標識碼：A文章編號：1671－7597(2009)0210180－01

隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，計算機軟件在電路設(shè)計中的應(yīng)用越來越廣泛，使得越來越多的工作由手工操作變?yōu)橛嬎銠C來完成。因此，電子設(shè)計自動化成為設(shè)計制作電路板的必然趨勢。電子設(shè)計自動化是運行在Windows環(huán)境下的EDA設(shè)計系統(tǒng)，它具有強大便捷的編輯功能，卓有成效的檢測手段和完善靈活的設(shè)計管理方式，已成為眾多電子線路設(shè)計人員首選的計算機輔助設(shè)計軟件。目前，全國從事電子線路設(shè)計人員中約有80％正在使用，可見從事電子線路行業(yè)相關(guān)的學生掌握此軟件是將來就業(yè)成功與否的重要因素。因此，如何在有限的課堂時間里，讓學生在電子線路設(shè)計中靈活運用電子設(shè)計自動化，是我們在教學中應(yīng)深入探討的問題。筆者根據(jù)近幾年的教學經(jīng)歷，積累了一些電子設(shè)計自動化的教學經(jīng)驗以及電路設(shè)計應(yīng)注意的常見錯誤，現(xiàn)歸納如下。

一、如何引導學生的學習興趣

學習計算機的目標就是用。老式的教學中都是利用黑板教學，由于計算機輔助設(shè)計(運用計算機來輔助工程或產(chǎn)品的設(shè)計開發(fā)及設(shè)計評估)方面知識薄弱，所以教學效果非常不好。從解決實際問題出發(fā)，利用EDA技術(shù)以提高學生素質(zhì)、培養(yǎng)創(chuàng)新精神為目標，改變傳統(tǒng)的驗證性教學課程和教學方法起到了非常好的效果。

再者，介紹電子設(shè)計自動化使用在全國普查情況，闡明從事電子類的學生學習對電子設(shè)計自動化對今后在專業(yè)上的重要性。理論聯(lián)系實際，讓學生明白本課程在專業(yè)中地位并激發(fā)起學生的學習興趣，這比單純的理論講課更重要。

二、什么是EDA

EDA是電子設(shè)計自動化的縮寫，在20世紀90年代初從計算機輔助設(shè)計(CAD)、計算機輔助制造(CAM)、計算機輔助測試(CAT)和計算機輔助工程(CRE)的概念發(fā)展而來的。EDA技術(shù)就是以計算機為工具，設(shè)計者在EDA軟件平臺上，用硬件描述語言HDL完成設(shè)計文件，然后由計算機自動地完成邏輯編譯、化簡、分割、綜合、優(yōu)化、布局、布線和仿真，直至對于特定目標芯片的適配編譯、邏輯映射和編程下載等工作。

EDA技術(shù)的出現(xiàn)，極大地提高了電路設(shè)計的效率，減輕了設(shè)計者的勞動強度。

三、EDA技術(shù)的主要內(nèi)容

EDA技術(shù)涉及面廣，內(nèi)容豐富，從教學和實用的角度看，究竟應(yīng)掌握些什么內(nèi)容呢?據(jù)實際教學經(jīng)濟，我想應(yīng)該主要應(yīng)掌握如下四個方面的內(nèi)容：1．大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷?；2．硬件描述語言；3．軟件開發(fā)工具；4．開發(fā)系統(tǒng)。其中，大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷抢肊DA技術(shù)進行電子系統(tǒng)設(shè)計的載體，硬件描述語言是利用EDA技術(shù)進行電子系統(tǒng)設(shè)計的主要表達手段，軟件開發(fā)工具是利用EDA技術(shù)進行電子系統(tǒng)設(shè)計的智能化的自動化設(shè)計工具，實驗開發(fā)系統(tǒng)則是利用EDAS術(shù)進行電子系統(tǒng)設(shè)計的下載工具及硬件驗證工具。

EDA技術(shù)應(yīng)用于高校電子類專業(yè)的實踐教學工作中。如各種數(shù)字集成電路芯片，用VHDL語言可以進行方便的描述，經(jīng)過生成元件后可作為一個標準元件進行調(diào)用。同時，借助于VHDL開發(fā)設(shè)計平臺，可以進行系統(tǒng)的功能仿真和時序仿真，借助于實驗開發(fā)系統(tǒng)可以進行硬件功能驗證等，因而可大大地簡化數(shù)字電子技術(shù)的實驗，并可根據(jù)學生的設(shè)計不受限制地開展各種實驗。對于電子技術(shù)課程設(shè)計，特別是數(shù)字系統(tǒng)性的課題，在EDA實驗室不需添加任何新的東西，即可設(shè)計出各種比較復雜的數(shù)字系統(tǒng)，并且借助于實驗開發(fā)系統(tǒng)可以方便地進行硬件驗證，如設(shè)計頻率計、交通控制燈、秒表等。

四、EDA技術(shù)實驗

由于所使用的軟件不同，具體的實驗操作步驟有差異，但其基本步驟如下：(1)源程序的編輯、編譯以及邏輯綜合：(2)進行實驗芯片的選擇、管腳的鎖定，再進行邏輯適配；(3)進行行為仿真、功能仿真、時序仿真等有關(guān)仿真和仿真結(jié)果分析；(4)進行硬件驗證；(5)進行性能指標測試。教師要在實驗前講述該實驗的實驗?zāi)康?，程序設(shè)計思路，程序調(diào)試和硬件驗證的注意事項。每個實驗要求學生熟練地掌握各個模塊及整個系統(tǒng)的設(shè)計思想，完成系統(tǒng)所有程序的設(shè)計，上機獨立的將各個程序調(diào)試成功，將各個程序進行仿真及結(jié)果分析，最后應(yīng)在自己所擁有的EDA實驗開發(fā)系統(tǒng)上直接或稍作修改后進行硬件驗證。

五、問題的發(fā)現(xiàn)及糾正

1．Node not found。裝載網(wǎng)絡(luò)表時，出現(xiàn)節(jié)點找不到的錯誤常以“Error：Node not found”表示。產(chǎn)生節(jié)點找不到的原因：(1)原理圖元件存在標號重復；(2)原理圖元件與指定的封裝二者之間引腳編號不一致，如二極管在原理圖中的編號為A、K而在PCB編輯器中編號為1、2。這兩種產(chǎn)生錯誤的原因可分別采用以下方法排除：①在原理圖環(huán)境下，利用Tool/Annotate選擇對All parts進行重新編號，存盤、重新生成網(wǎng)絡(luò)表；②修改原理圖庫元件的引腳編號：在原理圖庫編輯器中，調(diào)出需修改的元件，雙擊元件的引腳，將引腳的編號修改成與PCB庫封裝的焊盤編號相同，然后單擊瀏覽器的Update Schematics。

2．omponet not found。在原理圖上放置元件，必須先裝入元件庫，有些學生經(jīng)常忘記這一點。所以在放置元件的過程中經(jīng)常碰到“componet notfound”這問題；電子設(shè)計自動化99 SE系統(tǒng)默認加載的庫是“Miscellaneous Devices．lib”，默認放置元件的范圍為原理圖瀏覽器所加載的庫文件；由于電子設(shè)計自動化是專業(yè)電路設(shè)計軟件，所提供的元件庫包含了相當全面的元件，所以元件庫數(shù)量很多，元件的數(shù)量更多，使初學者茫茫然不知該到哪個元件庫中去尋找所需的元件。根據(jù)筆者經(jīng)驗，初學者一般只需裝入“Miscellaneous Devices．lib”、“電子設(shè)計自動化Dos schematiclibraries．lib”兩個元件庫，就基本上夠用了。如果沒有找到元件，我們可以利用Tool/Find Component(搜索)功能，把“Search”中“Scope”選項更改為“Specified path”后再搜索。如果利用這種方法還找不到，我們只好自制一個原理圖元件了。為了提高學生畫原理圖的速度，我們還應(yīng)教學生記住常用的元器件在庫中的名稱。例如，常用電阻名稱為RES2，無極性電容為CAP，有極性電容為ELECTR01，一般二極管為DIODE，發(fā)光二極管為LED等。另外，我們還可教學生建立自己的個性庫，將一些常用的元件放置在自己建立的元件庫里，這樣加載、查找元件會更方便。