“數字邏輯”是網絡工程專業學生的一門重要的專業基礎課程，課程內容包括組合邏輯電路和時序邏輯電路兩大部分。它以高速發展的數字集成電路為紐帶，旨在使學生了解和掌握從對數字系統提出要求開始，一直到用集成電路實現所需邏輯功能為止的整個過程所需的完整知識，要求學生能夠系統地掌握邏輯電路的分析、設計與應用，并建立起系統的概念，為后續課程計算機組成原理、計算機接口與通信和其它數字系統的硬件分析和設計奠定一個良好的基礎。

隨著大規模集成電路技術的飛速發展，新器件、新組件、新概念及新的分析方法不斷涌現，“數字邏輯”課程的教學面臨著新的挑戰。本文將EDA技術即電子設計自動化技術引人“數字邏輯”課程的教學中，探討EDA技術在該門課程中的應用問題。

一、EDA技術概述

EDA（Electronic Design Automation電子系統設計自動化）技術是20世紀90年代初由計算機輔助設計（CAD），計算機輔助工程（CAE）的概念發展而來的，它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設計的主要表達方式，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工具，通過有關的開發軟件，自動完成用軟件的方式設計電子系統到硬件系統的一門新技術。可以實現邏輯編澤、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。完成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。EDA技術的應用可以大大減輕電子系統設計的工作量和難度，降低成本，同時可編程邏輯器件的使用能夠大大減少系統芯片的數量，縮小系統體積，提高系統的可靠性，EDA技術已經成為電子系統設計的先進手段。

二、“數字邏輯”課程引入EDA技術的必要性

1.“數字邏輯”課程引入EDA技術是課程本身發展的需要

“數字邏輯”課程設置的主要目的是使學生掌握數字系統分析與設計的基本知識與理論，熟悉各種不同規模的邏輯器件，掌握各類邏輯電路分析與設計的基本方法，為數字計算機和其它數字系統的硬件分析與設計奠定堅實的基礎。多年來，我們仍舊沿用傳統課程模式，“數字邏輯”課程教學內容上仍比較注重教學內容的理論性和系統性，盡管近幾年來注意強調數字集成電路及其在數字系統邏輯設計中的應用，但仍習慣使用電路圖來描述系統的連接關系，停留在傳統的設計方法上，不適合復雜的、規模大的數字系統的實現。

隨著可編程邏輯器件和EDA技術的出現，使數字系統功能實現及系統的設計方法發生了革命性的變化，因此改革和整合傳統的教學內容，將EDA技術引人到“數字邏輯”課程的教學中是十分必要的。

2.“數字邏輯”課程中引入EDA技術是培養學生自主創新能力的需要

加快提高自主創新能力，是我國“十一五”時期的重要任務，也是長期的任務，為此必須加快建設技術創新體系，培養學生的創新能力是其中重要的一環。

目前隨著可編程邏輯器件性價比的不斷提高和開發軟件功能的不斷完善，在涉及通信、國防、航天、醫學、工業自動化、儀器儀表和計算機應用等領域的電子系統設計工作中，EDA技術的含量正急劇上升，各行業對自己的專用集成電路的開發研制需求日益迫切，基于這一技術，可以依靠自己的力量來研制開發具有自主知識產權的產品，而工科學生則是未來科技創新的主體，因此非常有必要把EDA技術引入到“數字邏輯”課程中，培養學生適應現代數字系統設計的能力，開闊學生的視野，培養學生的創新意識和創新能力，為其今后就業或創業奠定一個良好的基礎。

三、EDA技術應用到“數字邏輯”課程的方法

把EDA技術應用到“數字邏輯”課程的教學中，使EDA技術和“數字邏輯”課程有機地結合在一起，需要研究、探索一些有效的方法。

1.精心安排組織教學

EDA技術是一項應用技術，要遵循理論講授為輔上機實踐為主的原則，教學內容應圍繞可編程器件原理、硬件設計描述語言、EDA設計工具軟件、數字系統設計方法這條主線進行，系統介紹EDA技術。具體做法有：

第一，增加10～15學時用于EDA教學和上機實踐，通過介紹可編程器件的結構、原理及VHDL語言的語法規則，結合實例使學生逐步熟悉一種EDA工具（例如Max PlusⅡ軟件），使學生對電子系統的設計流程、方法有比較全面的了解。

第二，在傳統實驗的基礎_匕增加4個學時的基于EDA技術的實驗，安排一些驗證型和簡單設計型的實驗，使學生在較短時間內掌握EDA技術的原理和方法，進一步熟悉基于EDA技術設計數字系統的全過程，具備初步設計和開發數字系統的能力。

第三，安排課程設計環節，在這一環節中布置設計性、綜合性的題目，要求學生從分析題目要求提出方案開始，通過討論確定方案，基于Max十plusⅡ軟件可采用原理圖設計輸人、文本編輯輸人、波形輸人方式及混合輸人等方式完成所有的編輯、編譯、邏輯分析、器件裝配以及功能時序仿真等工作。通過這一環節學生具備了較完備的設計和開發數字系統的能力，為其今后繼續學習和從事相關工作奠定了基礎。

2.積極嘗試使用EDA進行課堂教學

對學生而言，學習“數字邏輯”課程的困難集中在：一是部分內容比較抽象，難以理解;二是對于數字電路中一些復雜的變化過程無所適從;三是電路設計問題。因此在“數字邏輯”的課堂教學中可以嘗試應用EDA進行教學來解決這些難題。借助EDA軟件強大的模擬仿真、時序仿真功能，可以將課程中難以理解的現象和復雜的變化過程以圖形、表格及曲線的形式顯示出來，使學生直觀地看到電路每一步的變化過程，對數字電路的本質有深刻的理解。借助EDA軟件強大的故障排除功能還可以很方便地進行電路的修改，解決了“數字邏輯”課程中的這一難點問題。這些方法在提高教學效率，擴展課程內容，提高課堂教學效果，激發和調動學生學習的主動性和創造性等方面起著積極的作用。

3.加強EDA實驗室建設

加強EDA實驗室的建設，改善實驗環境應當從硬件與軟件兩方面著手。軟件方面，目前有很多EDA軟件，它們在仿真性能和價格上有一定的差別，大致可分為電路仿真軟件、電路板級設計軟件、可編程邏輯器件開發軟件和芯片級設計軟件等幾類，它們分別在數字系統的各個設計階段發揮作用。學生版主要配備的軟件工具有：電路與系統模擬分析型工具例如Pspie;數字電路模擬工具例如EWB（Electronic Workbench），它是一套基于PC平臺的電子電路計算機輔助分析軟件，其集成環境包含了原理設計、系統模擬和數/模混合模擬和虛擬儀器等，組成了計算機上的電子模擬工作平臺，模擬結果可顯示在虛擬測量儀器上，可以邊修改電路設計，邊模擬，操作簡單方便。數字可編程芯片設計工具采用美國Altera公司的Max plusⅡ，通用設計型EDA工具采用Protel99，它具有電路圖輸人、PCB自動布局和無網格布線、混合電路仿真和列。設計等功能。硬件方面，構建了EDA實驗機房，購買了實驗仿真箱，學生在計算機上完成軟件的編譯仿真后便可以將程序下載到硬件系統中，完成數字系統的設計。

四、結語

按照上述方法，我們已在我院網絡工程專業（網絡與信息化方向）的數字邏輯課程中進行了實踐。教學實踐表明，學生在聽課和上機訓練后借助Max plusⅡ軟件有能力進行數字系統的設計仿真。EDA技術在“數字邏輯”課程中的應用，有效推動了“數字邏輯”課程的改革，使“數字邏輯”課程內容得到了更新，并為學生提供了一個現代技術應用的平臺，使學生能熟練使用EDA軟件，為其今后的發展提供了良好的保證。
? ? ? ?責任編輯：tzh