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由于集成电路技术和计算机技术的高度发展,设计自动化的观念和EDA工具的使用水平已成为度量工程师能力的一个重要方面。国内各高校都投入了大量的人力物力建立EDA实验室。EDA实验环境的硬件、软件和服务水平在某种程度上已成为衡量该校硬件水平、教学水平和办学水平的一个重要标志。我校在教育部电工电子教学基地的建设过程中,始终对EDA的教学和实验环境的建设给予了足够地重视,专门成立了EDA(实验)中心,旨在负责全校EDA实验教学,EDA项目开发和新技术推广工作。经过近两年的建设,EDA中心已初具规模,为全校的EDA教学提供了良好的实验环境,促进了我校电类现代化课程教育的发展。
1EDA实验环境的建设
EDA(实验)中心的建设起始于1998年初,学校先后投入资金近百万元,第一期工程建立起配备有40台Pentium166MMX微机的多媒体实验室和硬件实验室各一个;1999年进行了第二期工程,又建起了一个包含40台PentiumⅡ400微机和两台专用服务器的网络实验室和一个管理办公室。并进行了软件建设和有关实验项目的开发。到目前为止已建立起的软硬件环境如表1。
在EDA中心的建设中,我们遵循以下原则:
(1)创建一流具有EDA特色的实验环境。EDA的实验环境的好坏在某种程度上直接影响电类学生对现代化技术的掌握,同时EDA的实验环境也是一个窗口,代表了一个学校现代化教学的形象。EDA中心的建设不应等同于一般的计算中心或机房的建设,应该具有EDA特色,那就是要有丰富的EDA软硬件支持,要有得力的指导开发力量。为了建设好一流的EDA实验环境,我们成立了专家指导小组指导环境的建设,并多次派人到EDA教学较好的学校去参观学习。为了体现时代的特点,我们将中心80台机器内部互连,整个内部网络完全按照Internet技术规范设计,能提供全套Internet服务。中心内部网络还通过Linux网关与校园网相连。服务器采用WindowsNT4.0、Linux5.0、Net-ware3.12,工作站安装了DOS6.22、Win-dows98(中、英文)、WindowsNT、Linux等操作系统。
(2)严把质量关,高质量完成建设。EDA所有软硬件设备的引进都经过认真市场调查研究,并严格的检测,对不合格的产品坚决清除。如曾进一批微机,检测后发现配置与样机不符,立刻退货,重新购置。软件的建设对EDA来说是体现特色的关键性建设,尽管EDA软件投资较大,为保证实验质量,划出专项资金,引进许多最新的正版EDA软件。
(3)加强外联,寻求多方支持。EDA教学的开展需要许多方面的技术支持,为了做好这方面的工作,我们加强了校际之间的技术交流以及与EDA软硬件开发商家的联系,可以从中得到了许多必不可少的帮助,如东南大学赠送给我们不少非常有用的EDA软件和设备,美国Altera公司通过其大学项目赠送给我们专业版和网络版的Max+PlasⅡ软件开发工具等。
(4)鼓励师生开发EDA教学项目。我校EDA教学项目的开发进行得比较早,并已取得了不少成就,EDA中心成立后更加强了这方面工作的开展,目前已自行开发并用于教学有ISP和FPGA等实验装置,全定制的A-SIC实验环境也正在紧锣密鼓地准备中。
(5)勤俭节约,变废为宝。EDA的某些硬件实验对微机要求并不高并且有可能对微机产生伤害,为此我们从校计算中心等地方找来约20台淘汰了的386和486微机,建成了硬件机房,很好地解决了这类问题并节约了不少资金。
中国-2EDA实验环境的管理
我校的EDA实验环境主要面向电子工程系和自动控制系学生,行政上挂靠电子工程系。为了便于协调管理,两系分别任命了兼职正副主任负责中心的建设和日常管理。
在EDA(实验)中心的日常管理中我们努力做到:
(1)全心全意为EDA教学服务。EDA(实验)中心建立的主要目的之一就是为全校师生的EDA教学实验提供方便。为了做好服务工作,我们尽力满足师生的要求。如有教师希望通过网络授课,我们引进了Lanstar网络教学系统软件。有教师需要提供语音教学服务,我们购买了无线话筒。有一些国外引进的EDA软件需要用英文操作系统,中心工作人员经过多次试验,使中英文操作系统能够方便地切换。中心的Internet网及打印机等设备也均向师生开发。
(2)开放式的实验环境。中心除正常设备维护日外,保持全日制开放。开放时除了安排一般值班人员外,还经常安排对EDA技术熟悉的教师或研究生进行现场指导,学生可以自由地上机实习。
(3)不断推广EDA新技术。EDA技术的发展速度非常快,我们利用中心与外界联系较多的优势,不断向师生推荐EDA新技术和新方法。如我们曾请经销商来介绍最新版本的PADS、EWB等EDA软件的特点和使用方法,与东南大学EDA实验中心合作举办了两期全国性的EDA研讨班。
3效果分析
(1)EDA中心自投入使用以来,已为电类专业的学生开设了“电路”、“电子线路”、“数字电路”、“信号与系统”等十多门课程的上百个实验,部分实验还延伸到非电类专业的“电工学”课程中;每年还有几十名本专科生和研究生在这里进行毕业设计和课题上机。总上机时数已达4万机时。
(2)EDA中心的构建,推动了我校多门类课程的教学内容、教学方法的改革。就数字电子课程而言,迫切需要充实现代化的设计思想和设计方法,EDA中心的服务为此创造的必要的条件。由于EDA中心的大量工作,使教师可以在课常上集中精力和时间与学生一起共同体验前人创造知识的途径与方法,而把一些繁琐的计算交给EDA工具,学生通过EDA工具的使用去实践他们在课堂上学到的方法和思路。对电路分析、模拟电子线路、数字系统设计等课也起到了同样的作用。
(3)开放式的管理,方便了学生,激发了学生的学习热情和求知欲。如有一位在给电类提高班讲课的教师发现,原拟定通过Lanstar授课系统对学生讲授EWB的使用方法,结果在现场却发现,不少学生已初步学会了EWB的使用,其原因是他们已主动地到EDA中心,通过自学,进入了EDA环境。这是一个学生主动学习的例子。通过这样的学习客观上提高了学生的自学能力,反映了他们高度的学习热情和求知欲,这也为他们将来自行掌握更现代化、更复杂的EDA工具打下了基础。
(4)EDA中心成为学生第二课堂的场地,培养学生从事科学研究的能力。如数字系统设计的老师利用EDA中心进行电子设计竞赛,取得很好的效果,受到了学生的欢迎。
该电子设计自动化实验系统,不仅要能够实现基本数字电路功能,而且还要能够实现部分中规模和大规模的数字电路功能。具体设计内容包括以下这些:(1)数字时钟的设计。(2)LED16×16点阵控制器的设计。(3)数字频率计的设计。(4)实现抢答器数字系统。(5)实现电子密码锁数字系统。(6)实现三色交通指挥灯控制器的数字系统。(7)实现简易电子琴的数字系统。(8)实现三层电梯控制器的数字系统。
1.2实验系统的设计方案
该电子设计自动化实验开发系统是基于FPGA/CPLD器件,主要包括四部分,即信号发生模块、输出信息的显示模块、扩展模块、FPGA/CPLD芯片通用适配座及芯片编程下载电路。该实验系统设计,采用了通用适配板与系统功能板分离的结构方式。通用适配板具有完整的下载电路,既可插在系统功能底板上使用,也可单独工作。
1.3实验系统的电路设计
根据电路功能,将其划分为两部分,即通用适配板电路和系统功能板电路。这两部分通过芯片适配接口进行连接。1.3.1系统功能板电路设计系统功能板电路设计如图1,下面是各个模块的介绍:(1)7段数码管模块,用于实现各种数字显示,例如计数器计数结果的显示、频率计的频率显示、数字钟表的时问显示及抢答器的倒计时显示等。(2)红绿灯电路模块,用于红绿灯的电路实验。(3)LED指示电路模块,用来显示组合逻辑电路实验的输出电平的高低。(4)点阵模块,用来显示点阵输出。(5)时钟电路,提供时序逻辑电路的CLK。(6)状态机电路,由FPGA相应的I/O口和状态指示电路组成,用于序列信号发生器、告警器等的设计。(7)蜂鸣器模块。一部分是音乐片电路,当有人抢答时该电路可以放一小段音乐来告知有人抢答;第二部分是电子琴电路,由FPGA送出一定的乐谱频率,在扬声器上发出相应的谱音。音乐片和电子琴电路通过一个DIP2的拨动开关来选择。(8)键盘电路模块,该模块用于选择电子琴的数字系统实验、抢答器数字系统实验、电子密码锁数字系统实验等实验项目。(9)DIP开关电路,提供输入端的高、低电平。(10)液晶显示电路。2.3.2通用适配板的电路设计通用适配板由CPLD芯片、下载电路、扩展接口电路等部分组成。通用适配板结构框图见图2。
2电气工程及其自动化中存在的问题
2.1能耗大。虽然电气工程自动化技术的出现为人类的发展进步做出了巨大贡献,但是我们不能因此就看不到其本身存在的弊端,其中,摆在当前最为棘手的问题就是对于能源的消耗过大。在电气工程自动的发展系统本身带有复杂性,被应用的范围逐步扩大,对于能源的需求量也与日俱增。电气自动化是以消耗电能为主,作为当下最为先进的技术之一,对其本身最为基础的要求就是要做到在运作过程中保证误差小,并且准确有效,所以,就需要大批量的电气设备共同运作,如此,对于电能的消耗可谓是不计其数,与我们国家提出的走绿色节能的可持续发展道路存在差距。2.2质量水平较低。就现阶段的发展而言,电气工程自动化技术已经得到的飞速的提升,但纵观整体发展情况而言,其质量水平还处在发展低端。尤其是最近几年,人们对于生活追求的品质不断攀升,相应地也加大了对电气自动化水平的要求,但是我国对这一领域研究的时间还不是很长,对于相应的管理流程和先进的发展模式还不能很好的予以把控,特别是在自动化工厂的生产环节,相关人员只关心结果而忽略过程中的质量问题。但是,众所周知的是,如果电气的生产质量得不到有效的保证,就会发生一系列的用电事故,严重的会造成爆炸、火灾等重大安全事故出现,需要引起人们的深思。2.3集成化程度低。 顾名思义,集成化的主要运作原理就是把所有需要的东西做还集合工作,上文已经提到过,虽然电气工程自动化近年来的发展势头迅猛,但由于起步过晚, 虽然在努力的向集成化方面靠拢,确切的来说,现在还处于自动化阶段,技术水平发展有限,集成化技术还不成熟,各个体系和功能之间还无法做到有效的集成连接。所以,还达不到及时实现资源的有效共享,在一定程度上影响了电气自动化功能的发挥,使电气自动化工程技术滞后。
3对电气自动化工程中节能设计技术
3.1减少线路传输产生的耗损。由于无法对线路上的电流做出改变,所以也只能通过减少电阻来有效降低电能在传输中产生的耗损。所以,可以从这几方面做起,减少导线电阻:(1)使用功率较小导线;(2)使用相对较短的导线。这样做可以避免在布线过程中少走弯路,减少人员的工作量,有效减少电能耗损,同时在安装变压器时候与负荷中心保持较短的距离,也是减少供电的距离;(3)使用截面积大较大的导线,如果条件允许,可以选用较大截面积的导线,有效减少电阻产生的耗损。3.2无功补偿。电力系统在运行的过程中,配电设备中的无功功率占有较大的容量,所以存在较为严重的电能耗损的情况,不仅影响到电压,还对整个电能的质量造成不良的影响。对使用者来说,无功功率主要表现在功率低,尤其是当功率过低的时候,用户需要向相关部门缴纳一定的罚款,因此如果说能够使用合适的无功补偿设备,就可以保证功率的平衡,有效提高供电质量。工作人员在操作中要尽量减少对电能不必要的耗损,从而确保电气工程的安全运行。如果导线受到电阻的影响,那么由电机产生的电能就不能被变压器更好的吸收,同时没被吸收的那些电能在电流传输的过程中会被释放出来。同时由于无功功率产生了一定的作用,因此可以让电容器和无功功率进行抵消。利用电气相关设备在进行无功补偿时候,有几处要格外注意:(1)利用电容器在进行无功补偿的时候,一定要根据电压容量,电压负荷,自然功率,目标功率等参数来确定电容器的容量,同时如果在无功补偿的环节中发现产生了谐波,需要通过串联定量电抗器来消除谐波;(2)以参数的物理量来确定无功的电流,功率的参数,从而有效避免投切振荡现象。
4结束语
综上所述,电气自动化对于节能设计的要求是为了响应绿色生产的理念,也是为了响应可持续发展的需求,同时也是时展的必然趋势。虽然我国现阶段在电气自动化的节能设计中取得了显著的进步,但是随着社会的发展,电气自动化节能技术仍然需要进行不断完善和发展,不断优化配电设计,在科学利用电力资源的同时,还需要不断提高电力系统的运行效率,并最终达到节能的目的。
作者:吴尚坤 单位:山东钢铁集团日照有限公司
参考文献
2企业设备自动化节能设计
2.1电机运行中的节能设计
电机拖拽系统是电气系统一个较大的电能消耗单元,运行方案的不合理及综合维护不到位等,都会致使其运行低效,造成大量的电能浪费。大量的发热降低电机系统综合使用寿命,基于此,在进行电机运行的节能设计时应当采用高效可靠、节能经济的电气控制方案。
(1)对于运行工况偏离高效区的功率大、运行时间较长的用电系统利用变频调速控制方式改变传统的继电器控制方式,进而进行动态调节电源输入端电源频率,利用对电机转速的调控让整个电机拖拽系统的输出与输入达到平衡状态,实现节能降耗。
(2)交流电机串级调速实现电机无级平滑调速,低速时机械特性比较硬,特别是晶闸管低同步串级调速系统。以上调速系统一方面使系统参数便于调整,另一方面接近于理想过渡,调整性能好,动态响应快,起动时间短,系统抗干扰能力强,节能效果也很理想,应当推广应用。
(3)为达到电机的最佳运转工况,可改变电机的动容量,通过构筑合理群控呼梯节能控制系统,对电机进行合理的调度分配管理,降低其系统能耗,达到节能降耗的目的。
2.2水泵、风机的节能设计
(1)在满足工艺情况下,尽量降低扬程和流量。
(2)使用高效调速装置,如变频器、串级调速、液力耦合器、内反馈调速器、电磁滑差调速器。
(3)降低电机的富裕容量,提高电机运行效率,减少无功损耗。
(4)改造管路,减少阻力扬程损失,减少水泵、风机的总扬程和压力。
(5)根据用户的实际使用情况,对原有风机进行改造,改变风机的气动性能,使风机在高效区工作。
2.3配电线路的节能设计
在工业厂区的建设方面,配电线路承载着为设备输送电力重担,用电系统不仅存在因集肤效应而产生的线损,还存在功率因素低下、谐波干扰电能质量等问题。根据电力系统构架和其他特点,充分考虑对现场实际情况实施谐波治理改造,安装节电器、省电霸,对电源优化处理,同时优化用电系统。为了降低线路传输中的电能损耗,减小导线的电阻值极为重要,应当从以下几个方面来进行:
(1)导线材质的选用方面,应当选电阻率非常小的材料,这样有利于线路传输中的电能损耗的降低。
(2)缩短导线的长度,特别是在布线的时候尽量减少弯路。
(3)减小负荷中心与变压器的距离,进而缩短供电距离。
(4)选用一些横截面积比较大的导线,增加导线的横截面积,使得线路传输过程中的电能损耗通过降低导线的电阻值而得到有效减少,完成节约电能的目标。
2.4空调节能设计
空气湿度是造成被控参数变化的主要原因,加之风的大小会改变空气湿度,在进行空调节能设计方面,可设计为变风控制系统,这样可改变风量的大小,却不会改变风的温度。运用时,根据室内人数的变化而变化逆风的转速,使得送入房间的风量不会出现太大的波动,始终控制在参数之内。另外,在变风量的末端采用风机代替风阀的形式,使得风量的需求可及时反馈给风机,实现风转速的调节控制,在不同需求下,根据传感器监控的得出的参数指标,进行风转速的改变,这样就不会出现系统的过载现象,也在一定程度上减少了维护的费用。
2.5照明设施的节能设计
厂区照明设施的设计方面,应重点考虑到工业生产对光照的需求,如进行光源强度的合理设置,避免工业厂区因太追求照明条件而造成的能源浪费情况。在设计时的灯具选择方面,首先应保证灯具的配光曲线在深、广照方面趋于平衡,使其发挥最佳的照明效果,促进节能;此外,应采用LED灯替代老式的照明装置,LED灯是依靠半导体发光器件将电能直接转化为光能的,剔除了一些中间转化环节,减少了电能损耗,还具有发光的亮度高这一特点,且克服了传统的老式灯具频繁闪烁的问题,达到了节能减排的目的。
2.对电气自动化进行的积极改进立足科技,电气自动化要充分运用新技术,注重实用性,开发新产品,运用新材料。在具体实践过程中,要侧重自主研发和创新,将节能作为重中之重,提出节能降耗,在运行中使用新工艺和新工具,重视思想的创新,尤其是注重网络信息技术的应用,不断更新,促进与自动化技术的有机整合。从信息方面进行考虑,电气自动化的信息化主要突出信息技术的重要作用。对于设备的研发和制造要广泛采用计算机信息技术,加快智能化的发展速度,在电气工程中,加重网络通信技术的使用。
二、电气工程自动化系统中节能技术的体现
选择合理的变压器变压器的损耗会造成电能的浪费,但是,其使用范围有很广,因此,要注重对变压器的类型的选择。首先要注重变压器自身的能耗,其次,要注重节能性,减少有功功率的耗损。降低传输进行中电能的损失电能在传输的进行中,能量损耗无法避免。但是,根本的方式是减小电阻。首先,要重视导线的布局,防止出现弯路,缩短导向的长度;其次,导线材料要进行电阻率较小;再次,在统一的条件下,选择横截面积较大的导线;最后,靠近负载中心,减少实际供电的距离。选择有源滤波器在实际操作过程中,要借助对谐波的去除,降低误操作的频率,其根本途径就是使用滤波器。
三、节能设计在电气自动化中的具体应用
1.不断提升电气系统的运行效率在进行电气设备选择的时候,要注重其节能的特性,目的是为后期的节能功能奠定基础。同时,还可以对无功功率进行补偿,对运行负荷进行有效均衡,减少电能输送过程中的损失,这些做法的目的都是为了提升节能的效果,也可以在设计中,对负荷值进行合理调整,运用科学的设计参数。这样做的目的是确保系统安装和运行进行中,电源的高效、综合地运用,增强设备运行效率,降低能耗。
2.对配电系统的设计进行不断优化电力系统的功能就是为系统安装提供必须的动力。因此,在具体的配电设计中,最基本的就是充分考虑适用性,保障对电气设备的有效控制,与此同时,要达到用电设备对供电设备的综合要求,对各种不良因素进行有效控制。在配电工程中,在达到设备有效运行的基本要求外,还要保障整个电力系统的全面、可靠、稳定的运行,促进系统的灵活性,保障操作的便捷性。另外,要全面考虑系统运行的安全性。要重视导线的绝缘性能,在进行布线的过程中,要保障合理的绝缘距离,以提升导线的稳定性,提升配电和用电的安全性。另外,要做好接地,安排和设置防雷设施。
中国研究生电子设计竞赛从预备通知到正式比赛有一年时间的跨度,学生在此期间通过自命题或导师命题查阅文献并收集资料,采用最新技术至最终完成设计。竞赛中三名学生组成一队。中国研究生电子设计竞赛命题分笔试和实践环节命题两部分。笔试采取统一命题,实践环节学生自命题。学生的一些参赛作品命题具有独特的创意,如清华大学的“可穿戴多媒体无线体域网”;北方工业大学的“基于NiosⅡ的商品防伪系统”;华南理工大学的“视觉跟踪人机交互SOC设计”;台湾亚东技术学院的“公车动态资讯系统”;复旦大学的“超声血流分析平台”;东南大学的“基于微电子神经桥的瘫痪病人肢体康复系统设计”等作品都具有非常高的科技含量。成都电子科技大学的作品“新型无创伤式颅内压检测系统”项目以其极高的商业应用前景,获得了众多企业的青睐。
2推动了教学工作的开展
十几年来,许多高校在竞赛的推动下开设了“电子设计自动化”课程。一些教师将电子设计自动化最新技术融入研究生教学。每年的研究生电子设计竞赛,带队教师通过学生的设计作品了解到其他院校最新教学及科研现状,通过互相交流,然后融入各自的教学中。中国研究生电子设计竞赛从第六届开始作品设计题目采用自由命题方式,从而使高校学生的设计作品和毕业设计及研究生所从事的科研课题紧密结合。学生在有限的竞赛时间内完成设计,可以说通过比赛进一步提高毕业设计论文的质量。
二、研究生电子设计竞赛模式的探索
1与企业深层次的合作
中国研究生电子竞赛从诞生之日起,就确立了“以企业为主要推动力“”的发展思路。企业提供资金支持、参与题目设计与评审,为优秀参赛者提供创业就业机会等。前期参与的企业有中国华大集成电路设计中心、深圳华为技术有限公司、清华同方股份有限公司、Synopsys公司、Cadence公司、MenterGraphics公司、IEEE-SSCS北京分会、深港产学研基地、深圳市国微电子股份有限公司、深圳市亚科希资讯有限公司、中兴通讯股份有限公司、ALTERA公司等。
2严格科学可行的竞赛规则
电子信息类专业开设的专业基础课程是对实践性要求很严的课程,要求学生实践动手能力强,以此来适应相关岗位技能和创造性的需要,培养具备优秀的实践能力和创新精神的专业人才是高等教育院校的任务。而实践与创新能力的培养在于实践教学环节,因此实践教学具有重要的教学地位,是培养学生理论联系实际,增强实践和创新能力的重要教学方法。
一、实践教学体系的改革
现阶段,电子信息技术和计算机技术的高速发展对实践教学提出了更高的要求,根据形势和社会发展的要求,电子信息类专业实践教学的创新与改革势在必行,我们需要构建一个新的实践教学体系。坚持以社会需求为主要目标,以服务于社会为主导宗旨,将实践教学环节与理论教学环节合二为一,融为一个整体,运用创新的培训方式培训学生,以专业技术应用能力为主线,培养学生的操作能力、创新能力和理论联系实际的能力,着重培训学生的基本技能能力和综合实践技能能力。为培养学生的实验能力、实际操作能力、独立分析问题和解决问题的能力、创新思维能力和理论联系实际的能力,建立科学合理的实践教学体系,能充分发挥出实验教学的优势,有利于提高教学的质量有重要意义,同时有利于素质教育的高度强化。
二、实践教学内容的改革
根据当前形势,对教学内容重新整合,对实践教学环节重点加强,使实践与理论密切结合。实践教学是使学生深入理解和充分掌握理论知识,学习关于实验基本理论和基本方法,是提高实践能力和创新能力的重要环节。传统的实践教学内容是教师根据课程需要设定一些验证性实验,关于什么原理,学生很少做出分析。一些设计性的实验,也是教师做出设计,学生用实验来进行验证。这样的实践教学方法导致学生的分析和解决问题的能力得不到提升。在实践教学内容的改革方式上主要包括实验课教学和课程设计两个方面。
(1)实验课教学方面:增加实验课教学的比重,把每门课程的实验分为四个方面:由单一验证性的实验变为复杂的基础性实验;要求学生独立思考来完成的比较复杂的设计性实验;学生独自选题设计的综合性实验;学生操作能力的操作性实验。这四个层次的实验的内容由浅至深,逐渐提升学生的实践能力。基础性实验着重于加深学生对基本理论和知识的理解与掌握;设计性实验着重于培养学生分析和解决问题的能力;综合性实验着重于使学生综合运用本门课程的内容,掌握多个重点和知识点;操作性实验着重于使学生加强动手操作与实践能力。通过四个层次的实验,学生会努力提升自己的专业理论知识,综合运用,完成实验,做出优秀合格的作品。
(2)课程设计:课程设计是十分重要的教学环节,它不仅能检验学生对理论知识的掌握程度,也是培养学生创新能力的重要环节。其目的是让学生能自动自发的学习,牢记理论知识并做到自主创新。课程设计任务要有灵活性,使学生有较大的创造空间,有充分的创造机会。教师要多为引导,在授课过程中,不时提出几个实际问题,让学生分组思考并进行讨论,每组在统一后开始实施操作。这样既能提高学生的积极性,又可以培养其思考问题的能力、理论运用能力和创新能力。
三、实践教学方法的改革
电子设计自动化技术是现代电子工程中的一项新技术,是一种基于计算机和信息技术之上的设计方法。它具有图形直观、仿真度高、准确性高等优点。在实践教学中可以将它运用到理论教学中,在教学过程中,弥补了传统设计上的不足之处,增加了教学的趣味性,节省了教学时间,提高了有效率。电子设计自动化技术使学生接触到现代工程技术,运用计算机进行辅助分析设计,运用到实验教学和理论教学中,提高了实践教学的效果。工程实践技术与基本理论的相互结合,数字解析方法与计算机辅助方法的相互结合,是现代教育技术中的一次重要飞跃。
四、电子设计竞赛活动的改革
电子设计竞赛是面向大学生的科技活动,既有理论设计又有实践制作,目的是提高大学生理论知识和实践动手能力。给学生一些电子产品电路的原理图,对学生的要求标准提高,学生可以自主选题,看懂电路原理图之后,选择一个课题并给出其基本的设计原理,在教师的监督下完成设计过程。这样的活动不仅巩固了学生对基本理论知识的理解,而且通过自己亲手设计掌握了制作步骤和方法,提高了实战技能。还可以在校内建立电子科技小组,开展形式多样的活动,让学生利用课余活动时间进行技术创作,设计不同的研究课题,激发学生自主学习的热情,学生可根据自己的兴趣报名参加。积极的参加全国、全省的电子设计大赛,对培养学生创新能力、动手能力有积极的作用。
五、总结
本文针对电子信息类专业实践教学环节的特点和存在的一些问题进行分析,提出一系列的改革措施和设想,在实际运用中起到良好的效果,激发了学生的创新意识,学生的综合能力也有很大程度的提高。电子信息技术日新月异的发展,传统的教学方式已不能适应新形势的发展与需要,我们必须要进行改革和创新,这是一项长期任务,是需要长期改革和实践的过程,需要长期的研究与探索。
参考文献
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[3]王汝言.电子设计类课程理论与实验教学的改革与实践. 2007年全国高等学校电子信息科学与工程类专业教学协作会议论文集.2007;10:288
主管单位:中国科学技术协会
主办单位:中国计算机学会
出版周期:月刊
出版地址:北京市
语
种:中文
开
本:大16开
国际刊号:1003-9775
国内刊号:11-2925/TP
邮发代号:82-456
发行范围:国内外统一发行
创刊时间:1989
期刊收录:
SA 科学文摘(英)(2009)
CBST 科学技术文献速报(日)(2009)
Pж(AJ) 文摘杂志(俄)(2009)
EI 工程索引(美)(2009)
中国科学引文数据库(CSCD―2008)
核心期刊:
中文核心期刊(2008)
中文核心期刊(2004)
中文核心期刊(2000)
中文核心期刊(1996)
期刊荣誉:
第三届(2005)国家期刊提名奖期刊
联系方式
期刊简介
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)28-0052-03
一、引言
进入20世纪90年代以后,电子设计自动化(EDA,Electronic Design Automation)技术得到了飞速发展,电子系统的设计观念、设计方法发生了革命性的变化,传统的设计方法正逐步退出历史舞台,而基于EDA技术的芯片设计正在成为电子系统设计的主流[1]。国内EDA技术的应用和教学工作起步较晚,近年部分大专院校才开始着手有关EDA的教学工作,因此我国在这方面的设计、研发人才十分匮乏。摆在我们面前亟待解决的任务是,在深入进行高等院校教育改革的大好形势下,应抓住良好的发展机遇,使学生掌握现代电子设计方法,培养适应电子信息技术快速发展的专业技术人才[2]。EDA是一门实用性很强的课程,学生在学完该课程后必须具备一定的硬件电路设计和调试的能力,因此在教学中需要不断地用实践训练来强化学生在课堂所学习的理论知识,并使他们达到能够独立设计较复杂硬件电路的能力[3]。EDA技术自身的特点也决定了它的学习内容和方式相比于其他课程具有自身的规律和独特性,在教学中合理把握其特点、加强实践教学改革,有助于培养学生的综合实践能力和创新能力。实践的主体是学生,实践的手段和方法是利用EDA技术,与具体项目相结合是实践性要求的另一个方向[4]。应按照“加强基础、培养能力、提高素质、突出创新”的原则,加强实践性体系结构的建设,增加综合性、设计性强的内容,鼓励学生积极参与到产践中去,培养学生的科学实践能力和创新思维能力[5,6]。
二、EDA传统实验教学存在的问题
EDA是一种新兴的设计技术,教学观念不能单停留于教会学生使用软件工具上,更主要的是对个人或小组的设计能力的培养与加强。在EDA传统实验教学中,教师先讲解实验原理和要求,给出示例程序,学生参照程序在QuartusⅡ软件平台上完成编译、仿真,然后下载到EDA/SOPC实验箱上进行硬件测试。这种实验教学方法存在很多的不足。
1.实验灵活性不够,忽视了学生的作用。传统实验教学中,教师给出相应的参考程序,让学生验证。每个实验操作过程都一样,实验方法单一,实验内容比较固定,不能完全满足实验设计的要求,不能突出实验中EDA技术的实用性。导致学生兴趣降低,被动应付实验,影响了实验效果。另外,学生在做完实验后只是掌握了软件设计和调试的技巧,对FPGA电路部分的设计和调试方法却一无所知,缺少了硬件实现方面的锻炼,阻碍了实践创新能力的提高。达不到面向工程实际的电子设计的自主创新性;达不到学生设计能力、自主创新能力的培养和与工程实际相结合的动手能力的培养;达不到培养学生独立分析问题、解决问题的能力。不能发挥学生的能动性,学习的积极性和实践能力得不到提高。
2.综合设计性实验难开展,阻碍了实践创新能力的提高。传统的EDA实验教学主要是利用系统软件QuartusⅡ和EDA/SOPC实验箱进行模拟仿真,学生做的只是按照给定程序进行编译、仿真、引脚锁定和下载测试,这种实验方法不能很好地将硬件电路和软件编程有机结合起来,导致实验教学效果不理想,学生学习积极性不高。同时,采用实验箱进行的实验多为验证性实验,综合设计性实验较少,即使是综合设计性实验,它与应用型人才培养的目标所要求的硬件实现、软件编程过程也相差甚远。课程结束后,学生虽然对EDA的原理、概念有所了解,但对EDA技术还是缺乏整体的掌握,与社会需求的差距较大。
三、EDA实践教学改革
1.更新EDA设计理念,倡导启发性实践教学。引导学生建立自顶向下的现代数字系统设计理念,从传统搭积木式的自底向上设计转向基于可编程逻辑器件的数字系统设计,培养学生的调研分析、创新能力、系统设计、工程实现方面的能力与素质。对实践教学中的疑难点,加大教师在实践教学中的指导、监督、启发的作用。这样充分发挥学生的主观能动性和创造性,避免学生在实验中“照葫芦画瓢”、“囫囵吞枣”。
2.改革实验教学内容,提高学生的综合设计能力。传统的EDA实验教学以验证性实验为主,能够培养学生综合能力和创新能力的综合性设计性实验开设较少,因此应在EDA实验教学中增加综合性设计性实验的比重。在保证学生能起步操作软件的基础上,给学生更多的自主学习和研究的机会,来完成不同的实验。综合设计性实验选题采取广泛选题方式,对来自教师课题、创新项目、竞赛项目、企业开发项目等途径来的题目,在提交明确的设计背景、目标、任务和方法,经教师审核后可以作为课程综合设计性实验题目。这些实验项目与学生日常生活联系比较紧密,使学生可以接受更为实际、更加系统的训练。综合设计性实验最大的特点是没有现成的模式可循,学生需独立完成软硬件设计和调试。在调试过程中,学生要自己分析解决实验中出现的问题,在解决问题的过程中进一步加深对EDA系统软硬件设计的理解。综合设计性实验项目的开设虽然对学生来讲有一定难度,但因与现实生活联系比较紧密,学生的兴趣比较高,能使学生从被动应付实验变成主动实验,更好地培养学生学习的自主能力和创造能力。
3.改革实验教学方法,提高学生的学习兴趣和自主实验的能力。为了达到学生设计能力和自主创新能力的培养,在实验教学改革中采用“工程导向”的教学模式。首先,教师给出设计任务,让学生明白设计要求。其次,学生自己分析设计要求,写出设计方案。在这个过程中小组成员之间、教师都可以对方案的可行性提出质疑,并加以指导解决,实现了“教”与“做”的结合,充分发挥学生的主观能动性和团队合作精神。再次,学生根据方案自己编译程序,仿真下载测试。在这个过程中学生可以充分发挥电路设计能力和自主创新能力。可以培养学生分析问题和解决问题的能力。最后,教师验收。检查该设计是否达到设计要求,并与学生讨论该设计是否有优化的可能,是否有其他的设计方案等,加深对知识的理解并且可以锻炼学生的思维广阔性和创新性。
4.课外EDA实践训炼,提高学生的创新实践能力。(1)学生成立EDA创新学习小组,利用实验室的资源,开展EDA软件编程和硬件设计实践训练。给学生提供一个完善自我、表达自我的空间和舞台,能使学生的想法在实验室变成产品、变成论文,有利于学生的个性发展和特长发挥,培养学生的实践创新能力和分析问题、解决问题的能力。(2)鼓励学生参与教师的科研项目,引导学生将FPGA/CPLD的新技术应用到科研项目的设计中去。让学生辅助教师进行设计、分析、实现,并制定测试方案,在实践中充分发挥学生的创造性、想象力和主观能动性,培养学生的知识应用能力、信息获取和选择能力、创新能力、实践能力。按照“兴趣感知学习探索创新设计研究开发”这样一个循序渐进的过程来培养学生的综合创新素质和研究能力。(3)在课程设计、毕业设计等环节中给学生推出数量较多的EDA应用题目,从而让学生利用已有知识对EDA技术进行更深层次的设计,启发学生思维,开发学生创新意识,从而将实验教学、课程设计、毕业设计等多个实践教学环节紧密连接起来,形成一种从单元到模块、从模块到系统,从仿真到实验、从实验到设计,从简单到复杂的层层推进、环环相扣的实践教学模式。这种多层次的实践教学,充分调动了学生自主实践的积极性,并且培养了学生解决问题的能力,从而切实提高学生实践活动的效果。(4)组织学生参与各种形式的学科专业竞赛,大大提高学生的综合设计能力和创新能力。如2009年“NEC杯”全国大学生电子设计竞赛中,获省级一等奖3项,二等奖4项,三等奖2项,2010年“高教社&XILINX杯”山东省大学生电子设计竞赛中,获山东省一等奖7项,二等奖3项,三等奖3项;2011年“瑞萨”杯全国大学生电子设计竞赛中,获全国二等奖3项,省级一等奖5项,二等奖5项,获奖层次和数量居省内高校前列。
四、结束语
实践教学在EDA课程教学中占有非常重要的地位,应结合学校和学生的实际情况,进行EDA实践教学改革。通过改革,学生在动手和实践应用方面的能力大大提高了,也给学生提供了极大的创造空间,强化了学生在教学活动中的主体地位,有利于学生创新思维和创新能力的培养,有利于学生个性和才能的全面发展,为社会主义现代化建设培养应用型人才。
参考文献:
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[3]柳秀山.EDA教学与现代化电子设计能力的培养[J].广东技术师范学院学报,2004,4(4):92-94.
[4]谭雪霏,赵春波,陈巩.EDA实验教学改革的探索与实践[J].计算机与信息技术,2010,5(8):72-76.
[5]薛鹏骞.EDA教学与创新能力培养[J].华北科技学院学报,2002,5(1):103-105.
【中图分类号】G420 【文献标识码】B 【论文编号】1009―8097(2010)04―0132―03
引言
高等教育提出朝着“宽口径、厚基础、重能力”的方向发展,培养适应能力强、发展潜力大的复合型人才是高等教育追求的目标。电子信息类专业主要培养具有宽厚电子技术和信息系统的基础理论、较强的电子信息系统设计实践能力、科学的思维方法、独立分析问题和解决问题的能力、能从事各类电子设备和智能仪器的研究、设计、制造、应用和开发的应用型工程技术人才。
当今世界,电子产品层出不穷,并且向智能化方向发展,这样日益凸现出单片机和FPGA等可编程器件在电子产品设计和创新中的重要性,用人单位普遍要求求职的毕业生能够掌握单片机的基本原理和设计方法,有的单位甚至要求毕业生具有基于单片机系统的电子产品的设计经验[1]。电子系统设计主要是指基于单片机控制的完整应用系统的设计,包括系统软硬件设计及系统调试等多方面的知识。电子系统设计课程体系是以《单片机原理及应用》课程为核心,由《模拟电子技术》、《数字电子技术》、《感测技术》、《电子设计自动化》、《可编程逻辑器件及应用》、《C语言程序设计》等相关课程组成。
一 设课背景
学生经过《模拟电子技术》、《数字电子技术》、《单片机原理及应用》、《感测技术》、《电子设计自动化》、《可编程逻辑器件及应用》、《C语言程序设计》等课程的学习,通过教师教学和随课的验证性实验,对于电子信息领域的相关理论知识有了了解和掌握,基本能够进行单元电路的设计和调试,但验证性实验多数是教材内容的演示和再现,学生基本没有进行系统级的设计和实训,综合实践能力有待提高,学生没有发挥自己的主观能动性,不利于创新性人才的培养。
通过分析学生参加多届电子设计竞赛的情况,我们发现,按传统理论教学和实验方法培养的学生,在参加电子设计竞赛时,会出现很多问题,达不到预期目标。比如:对某一功能电路进行设计,理论上设计正确但在工程上却无法实现;单元电路正确却无法实现系统联调;各模块功能实现却无法完成一个系统等等。这是因为电子设计竞赛既不是单纯的理论设计竞赛,也不仅仅是实验竞赛,而是由一个参赛队共同设计、制作完成一个有特定工程背景的题目的竞赛。电子设计竞赛不仅要在单元电路上实现预期功能,更要考虑模块间的接口关系;它既强调理论设计,更强调系统实现;它考核了学生综合运用基础知识的能力,更注重考察学生的创新意识,在2009年的全国大学生电子设计竞赛中又增加了性能价格比和节能减排方面的考核内容,更加贴近工程实际和产品设计。从所涉及的课程内容上看,已经不是竞赛题目一门或者几门课程所能解决的,而是一个由相关课程组成的课程群。再从竞赛使用的器件上看,有很大一部分是理论教学中没有讲授和更新的,因为电子信息技术的发展太快,新技术、新器件层出不穷,传统的教学方法和体系面临了严重的挑战,如果不进行改革,建立一个新的理论课和实践课教学课程体系,就无法适应培养现代化人才和发展高等教育的需要。
高等学校培养的人才最终是为社会和国家服务的,学生经过四年的本科学习,最终要走向社会,从毕业生的就业情况看,绝大多数毕业生从事电子信息相关的工作[2]。统计发现,到企业进行产品研发的学生通常是电子竞赛获奖或参加了电子竞赛培训的学生,动手能力较强,而从事销售、服务等工作的毕业生很大比例是不能够进行研发,不得已才去做销售、服务的。为了使学生掌握电子系统的设计与开发,在相关理论课教学完成后我们开设了一系列的独立的综合设计实践课,对学生开放实验室,学生可以集中时间完成一系列的综合性、设计性实验项目,巩固理论教学内容,提高学生的综合设计能力和设计水平,为参加各级电子设计竞赛和以后就业打好基础,一举两得,事半功倍[3]。
二 实践课设置情况
系列实践课的设置遵循认知规律,是在随课实验基础上的扩展和深入,经过调研和讨论,听取兄弟院校、相关企业和毕业生的意见和建议,在培养学生动手能力方面除了专业实习和毕业设计环节外,设置了一系列的独立实践课,分布于各个学期的教学中。以电子信息工程专业培养方案为例,实践课设置情况如表1所示:
实践课的教学基本上在相关的理论课程教学完成后进行,保证学生在进行实践课时已经完成先导课程的学习和验证性实验,除《电子技术综合实践》,其它多数实践课是对某一课程的强化和拓展。
三 《电子技术综合实践》教学过程
在系列独立实践课中,《电子技术综合实践》是关键性的教学环节,是最贴近电子设计竞赛和实际工作应用的课程,要求综合模拟电子技术、数字电子技术、传感器、单片机、FPGA等多方面的知识。该课程强调以学生为主体,允许学生自由选题,题目的难度一般介于验证性实验和毕业设计之间。
本课程使学生能够较系统地掌握电子系统设计的全过程,包选题、文献查阅、方案论证、器件选择、电路设计、电路实现、软件编程、装配调试、系统测试、总结报告、文档整理等。学生完成由单元设计向系统设计的过渡,掌握现代化仪器设备在系统设计和实践中的应用。课程充分发挥学生的主观能动性和创造力,培养学生的独立工作能力以及协作精神,并通过该课程选拔参加各类设计竞赛的参赛选手。
1 题目设置
在该实践课的教学上我们选择了多个有代表性的、难易不同的实践题目供学生选择。具体题目有:液体点滴速度监控装置、电子秤的设计与制作、智能电梯控制系统、水温控制系统、脉搏测量仪的制作、直流数控稳压源、数字式液量测量系统、转速控制测量仪、数据采集系统、信号发生器、智能小车等等。这些题目基本上都是综合性、设计性的,有的题目是历年电子设计竞赛题目的简化或分解。以液体点滴速度监控装置为例,该设计要求制作一个液体点滴速度监测与控制装置,如图1所示,实现的功能有:
(1)在滴斗处检测点滴速度,并制作一个显示装置,能动态显示点滴速度(滴/分)。
(2)通过改变h2控制点滴速度,也可以通过控制输液软管夹头的松紧等其它方式来控制点滴速度。点滴速度可用键盘设定并显示,设定范围为20-150滴/分,控制误差范围为设定值 10% 。
(3)调整时间≤2分钟(从改变设定值起到点滴速度基本稳定,能人工读出数据为止)。
(4)当h1降到警戒值(2~3cm)时,能发出报警信号。
这个题目中对点滴速度和液面位置的检测要用到传感器,要有声光报警电路,需要电机改变h2高度来控制点滴速度,整个系统由单片机进行控制,通常选择PID算法来调整点滴速度。从实用和智能化角度出发,可以扩展成网络,采用简单的RS-232通讯实现从站和主站之间的通信,实现智能化管理。
学生在选题过程中进行引导,避免多组学生选择同一题目,学生也可以自主拟定题目,经过指导教师审核即可。学生3人为1个小组,成员有所分工。
2 教学要求
(1)综合运用EDA软件
学生根据所选题目进行方案设计,对方案中的电路进行设计计算,包括元器件的选择和电路参数的计算。要求学生通过各种EDA软件进行仿真验证,选择Multisim7、Proteus、ISE等软件进行相关仿真实验。
(2)硬件电路制作
设计方案经指导教师审查通过后,学生领取所需元器件等材料,设计PCB电路板并且自己加工,最后焊接制作电路并调试。
本课程教学采用了“模板化”设计方法,将学生设计调试好的A/D转换器、D/A转换器、键盘、显示电路“模板化”,使系统设计的局部和整体有机结合,提高了实验资源的利用率和实践效率,“模板化”后的单元电路在电子设计竞赛中也可使用。
(3)软件的编制与仿真。根据已设计出的软件系统流程图,编制出各功能模块的子程序及整机软件系统的主程序,程序设计时,要充分考虑与所设计硬件电路的连接及有关指标要求。向学生推荐使用C语言进行单片机的编程与开发,用C语言进行程序开发更方便移植,贴近实际工程背景,适合开发大型的工程应用程序。
(4)系统联调。学生集中在1周内完成所选题目,3个学生为1组,按照模块化设计方式有所分工,当每个同学所负责的模块调试成功后进行系统联调,要求学生之间相互配合,遇到问题一起找原因、想办法,而不是相互埋怨、推脱责任,培养学生的合作精神,积累系统调试的经验,培养学生分析问题和解决问题的能力。
(5)撰写实践总结报告。
书写高质量的工作总结是反映工作实践素质高低的一个重要方面,工程技术人员应能用书面形式系统、完整、清晰地表达自己的研究成果,其目的是让人很容易地看懂所研究课题的内容、方案、原理、实现方法等。因此,书写实践总结报告也是实践课考核的主要内容之一。
3 考核方法
(1)设计方案正确性与合理性,综合考虑性能价格比和系统功耗。
(2)实践动手能力,包括PCB设计水平、安装工艺水平、焊接工艺水平。
(3)设计成果,达到的指标。
(4)调试中分析和解决问题的能力,创新精神。
(5)题目的难易程度。
(6)独立工作能力,实践工作态度。
(7)总结报告完成的质量。
四 教学效果
经过几年的教学和改革,对学生动手能力的培养取得了较好的效果。2005年以来,学生参加了全国大学生电子设计竞赛和浙江省大学生电子设计竞赛,共获3个全国一等奖,2个全国二等奖,4个省一等奖,6个省二等奖。近5年,本科生一次就业率年均在90%以上,多数毕业生到企业从事研发工作,少数毕业生独立创业、注册公司进行电子产品的设计与开发。
此外,学生参与教师科研项目、独立申报承担浙江省新苗计划项目、浙江省大学生创新项目、校级学生科研项目的数量都显著提高。
五 结束语
实践课主要体现在对实际工程应用系统或产品的研制,使学生经历从课题任务的提出到方案的论证、设计,软件及硬件的开发、联机调试等若干步骤。学生通过自己设计实验电路、实验步骤、实验方法等,综合应用电子技术的能力、理论联系实际的能力得到了很大的提高,促进了学生创造性思维的发挥。这些实践课是在理论课教学和相应验证性实验基础上的深入和提高,是对学生电子系统设计的综合性训练,这种训练培养了学生工程实践能力、独立工作能力及创新能力。
参考文献
随着电子技术的发展革新,应用系统逐步朝向大容量、小型化、快速化的方向发展。数字化的设计系统也逐步由组合芯片向单片系统发展。EDA技术不仅带来了电子产品领域和系统开发的革命性变革,这也是科技发展与提高的必然产物。对于EDA技术的了解和对其在电子工程设计中的关键性分析都是十分有意义的。
1 EDA技术概述
所谓EDA技术,就是电子设计自动化,由CAE、CAD、CAM等计算机概念发展出现。EDA技术以计算机为主要工具,集合了图形学、数据库、拓扑逻辑、优化理论、计算数学、图论等学科,形成最新的理论体系,是微电子技术、计算机信息技术、电路理论、信号处理和信号分析的结晶。现代化的EDA技术具备很多特点,普遍采用了“自顶向下”的程序进行设计,保证了设计方案的整体优化,EDA技术的自动化程度更高,在设计过程中能够进行各类级别的调试、纠错和仿真,设计者能够及时发现结构设计的错误,避免了设计上的工作浪费,设计人员也能抛开细枝末节的问题,将更多精力集中于系统开发,保证了设计的低成本、高效率、循环快、周期短。EDA技术还能实现并行操作,建立起并行工程框架的结构环境,支持更多人同时并行电子工程的技术开发和设计。
2 EDA技术发展
电子工程设计的EDA技术自出现以来,大致可以分为三个历史时期:
2.1 初级阶段
大约在二十世纪的七十年代,早期的EDA技术处于CAD阶段,出现了小规模的集成电路,由于传统手工在制图设计中的集成电路和集成电路板的花费大、效率低、周期长,借助于计算机技术的设计印刷,采取了CAD工具实现布图布线的二维平面编辑和分析,取代了高重复性的传统工艺。
2.2 发展阶段
到了二十世纪八十年代,EDA技术进入了发展完善的阶段。集成电路的规模逐渐扩大,电子系统日益复杂化,人们深入研究软件开发,将CAD集成为系统,加强了电路的机构设计和功能设计,这一时期的EDA技术已经开始延伸到半导体芯片设计的领域。
2.3 成熟阶段
经过了长期的发展,直至二十世纪九十年代,微电子技术的发展突飞猛进,单个芯片的集成就能够达到几百万或是几千万甚至上亿的晶体管,这种科技现状对EDA技术提出更高的要求,推动了EDA技术的发展。各类技术公司陆续开发出大规模EDA软件系统,出现了系统级仿真、高级语言描述和综合技术的EDA技术。
3 EDA技术软件
3.1 EWB软件
所谓EWB是一种基于PC的电子设计软件,具备了集成化工具、仿真器、原理图输入、分析、设计文件夹、接口等六大特点。
3.2 PROTEL软件
该技术软件广泛应用了Prote199,主要由电路原理图的设计系统和印刷电路板的设计系统两大部分组成。高层次的设计技术在近年的国际EDA技术领域开发、研究、应用中成为热门课题,并且迅速发展,成果显著。该领域主要包括了硬件语言描述、高层次模拟、高层次的综合技术等,伴随着科技水平的提升,EDA技术也必然会朝向更高层次的自动化设计技术不断发展。
4 EDA在电子工程设计中的应用技术流程
近年来的EDA技术深入到了各个领域,包括了通信、医药、化工、生物、航空航天等等,但是在电子工程设计的领域中应用的最为突出,主要利用了EDA技术为虚拟仪器的测试产品提供了技术支持。EDA技术在电子工程设计的领域中,主要应用于了电路设计仿真分析、电路特性优化设计等方面。主要的技术流程如下:
4.1 源程序
通常情况下,电子工程设计首要的步骤就是通过EDA技术领域中的器件软件,利用了文本或者是图形编辑器的方式来进行展示。不管是图形编辑器或者是文本编辑器的使用,都需要应用EDA工具进行排错和编译的工作,文件能够实现格式的转化,为逻辑综合分析提供了准备工作。只要输入了源程序,就能够实现仿真器的仿真。
4.2 逻辑综合
在源程序中应用了实现了VHDL的格式转化之后,就进入了逻辑综合分析的环节。运用综合器就能够将电路设计过程中使用的高级指令转换成层次较低的设计语言,这就是逻辑综合。通过逻辑综合的过程,这可以看作是电子设计的目标优化过程,将文件输入仿真器,实施仿真操作,保持功效和结果的一致性。
4.3 时序仿真
在实现了逻辑综合透配之后,就可以进行时序仿真的环节了,所谓的时序仿真指的就是将基于布线器和适配器出现的VHDL文件运用适当的手段传达到仿真器中,开始部分仿真。VHDL仿真器考虑到了器件特性,所以适配后的时序仿真结果较为精确。
4.4 仿真分析
在确定了电子工程设计方案之后,利用系统仿真或者是结构模拟的方法进行方案的合理性和可行性研究分析。利用EDA技术实现系统环节的函数传递,选取相关的数学模型进行仿真分析。这一系统的仿真技术同样可以运用到其他非电子工程专业设计的工作中,能够应用到方案构思和理论验证等方面。
5 结束语
伴随着科学的发展,技术的革新,EDA技术的领域也在向高层次的技术推广和开发,成效十分显著。本篇论文我们对EDA技术的相关信息进行了详细的分析很研究,研究表明,EDA技术对于我国的电子工程设计改革具有巨大的推动力,基于EDA技术领域的电子产品在专业化程度和使用性能上都要比传统的设计方案制造的产品更加优化。将EDA技术应用到电子工程设计的领域当中,对于电子产品的优化和工作效率的提高以及产品附加值的拓展都有很大的作用。
参考文献
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