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【摘 要】《数字电路》是高等院校电类专业的一门很重要的专业基础课，本文通过常用的EDA软件Quartus II结合例子，仿真分析得出EDA技术与数字电子技术相结合后，可以大幅度提高学生的动手能力，有利于学生对数字电路 EDA 整体技术的认识与掌握。
【关键词】EDA Quartus II VHDL
随着大规模和超大规模可编程逻辑器件CPLD/FPGA在EDA技术基础上的广泛应用，利用EDA技術把可编程逻辑器件及其设计与数字电子技术的教学有机相结合，可以提高学生学习的主动性、积极性很高，教学效果在专业课中比较突出。
一、EDA技术的特点
EDA技术是以计算机和微电子技术为先导，汇集了计算机图形学、拓扑学、逻辑学、微电子工艺与结构学和计算数学多种计算机应用学科最新成果的先进技术。EDA技术以计算机为工具，代替人完成数字系统的逻辑综合、布局布线和设计仿真等工作。设计人员只需要完成对系统功能的描述，就可以由计算机软件进行处理，得到设计结果，而且修改设计如同修改软件一样方便，极大地提高了设计效率。
常用的EDA软件有Quartus II，它可以开发FPGA、CPLD和结构化ASIC，是MAX+plus II 的升级版本。Quartus II提供了方便的设计输入方式、快速的编译和直接、易懂的器件编程，能够支持逻辑门数在百万门以上的逻辑器件的开发，并且为第三方工具提供了无缝接口。
二、在数字电路中引入EDA技术的必要性
一般数字电路的教学，是由理论教学、实践教学环节构成的。传统的数字电路采用自下而上（Bottom Up）的设计方法，其主要步骤是：根据系统对硬件的要求，并画出系统控制流程图；然后根对系统的功能进行分并画出系统功能框图；接着就是进行各功能模块的细化和电路设计；各功能模块电路设计调试完毕以后，将各功能模块的硬件电路连接起来，再进行系统的调试；最后完成整个系统的电路设计。
采用EDA设计方法是自上而下（Top to Bottom），其思路是：从系统总体要求出发，自上而下地逐步将设计内容细化，最后完成系统硬件的整体设计。因此，将数字电路引入EDA技术的优点有：
（一）电路设计更趋合理。对设计的每一级都进行仿真，可在系统设计早期发现设计存在问题，使电路设计更趋合理，其体积和功耗也大为缩小。
（二）降低了数字电路设计的难度。采用了HDL，就可免除编写逻辑表达式或真值表的过程，使设计难度大幅度下降，从而也缩短了设计周期。
（三）设计文件用HDL编写源代码。
三、利用EDA技术实现数字电子系统的设计
使用EDA中硬件描述语言提供的丰富语言结构的设计方法，用VHDL语言进行数字系统的设计。下面以十进制计数器的设计为例来描述EDA技术实现数字电子系统的整个过程。
在数字电路教学中，有计数器设计的内容，比如要求学生设计十进制计数器，传统方法的步骤为：根据设计要求设定状态并画状态转换图，进行状态分配并列出状态转换编码表，选择触发器类型并求出相应方程，根化，据驱动方程和输出方程画逻辑图，最后检查电路有无启动能力。如果设计有误，则需要按照刚才叙述的步骤重新来过，电路也需要重新搭建。但如果采用 EDA技术，利用上面提到的QuartusⅡ软件及硬件描述语言 VHDL 来设计十进制计数器，需要设计计数时钟信号CLK、清零信号CLR、计数使能信号ENA，4位计数输出信号CQ和进位信号CARRY_OUT。
当CLK=1，CLR=0，ENA=1时，进行计数，当计数为小于9时，无进位输出，否则有进位输出，计数器清零。程序如下：
上述程序借助QuartusⅡ软件平台，可以很直观地观察十进制计数的时序仿真图，如图1所示。
观察图1所得的仿真图，与设计的需要一致，就再次通过QuartusⅡ软件平台得到十进制计数器的逻辑图，如图2所示。
这样所得的电路，设计会无误。如果通过VHDL程序所得的波形仿真图与设计需要有误时，只需回到源程序进行修改程序，再次仿真波形，直到仿真波形正确为止。
四、结论
因此，通过QuartusⅡ软件平台，可以很直观地观察设计是否成功与否，并且很容易进行修改设计的电路是否能达到设计要求。前面只通过一个具体的例子说明了数字电路教学中应用 EDA技术，教师可将数字电路的电路设计以项目的方式展开，要学生自己动手去设计和实践，如设计抢答器、数字钟、交通灯控制器等，使学生有更多的机会动手设计电路，验证自己的想法，激发了学生的热情，为设计复杂的数字系统打下基础。充分发挥数字电子技术与EDA技术相辅相成的特点，对“教”与“学”都有积极作用。
参考文献：
[1]韩进EDA技术在“数字逻辑”教学实践中的应用[J].实验技术与管理，2005，22（5）：40一42，55.
[2]邱红.在数字电路实验与设计中引入的必要性[J].实验室科学，2006，2（1）：73- 74
[3]张俊红.利用EDA技术改进数字电路的实践环节[J].实验室研究与探索，2005（24）：167- 169
【关键词】EDA Quartus II VHDL
随着大规模和超大规模可编程逻辑器件CPLD/FPGA在EDA技术基础上的广泛应用，利用EDA技術把可编程逻辑器件及其设计与数字电子技术的教学有机相结合，可以提高学生学习的主动性、积极性很高，教学效果在专业课中比较突出。
一、EDA技术的特点
EDA技术是以计算机和微电子技术为先导，汇集了计算机图形学、拓扑学、逻辑学、微电子工艺与结构学和计算数学多种计算机应用学科最新成果的先进技术。EDA技术以计算机为工具，代替人完成数字系统的逻辑综合、布局布线和设计仿真等工作。设计人员只需要完成对系统功能的描述，就可以由计算机软件进行处理，得到设计结果，而且修改设计如同修改软件一样方便，极大地提高了设计效率。
常用的EDA软件有Quartus II，它可以开发FPGA、CPLD和结构化ASIC，是MAX+plus II 的升级版本。Quartus II提供了方便的设计输入方式、快速的编译和直接、易懂的器件编程，能够支持逻辑门数在百万门以上的逻辑器件的开发，并且为第三方工具提供了无缝接口。
二、在数字电路中引入EDA技术的必要性
一般数字电路的教学，是由理论教学、实践教学环节构成的。传统的数字电路采用自下而上（Bottom Up）的设计方法，其主要步骤是：根据系统对硬件的要求，并画出系统控制流程图；然后根对系统的功能进行分并画出系统功能框图；接着就是进行各功能模块的细化和电路设计；各功能模块电路设计调试完毕以后，将各功能模块的硬件电路连接起来，再进行系统的调试；最后完成整个系统的电路设计。
采用EDA设计方法是自上而下（Top to Bottom），其思路是：从系统总体要求出发，自上而下地逐步将设计内容细化，最后完成系统硬件的整体设计。因此，将数字电路引入EDA技术的优点有：
（一）电路设计更趋合理。对设计的每一级都进行仿真，可在系统设计早期发现设计存在问题，使电路设计更趋合理，其体积和功耗也大为缩小。
（二）降低了数字电路设计的难度。采用了HDL，就可免除编写逻辑表达式或真值表的过程，使设计难度大幅度下降，从而也缩短了设计周期。
（三）设计文件用HDL编写源代码。
三、利用EDA技术实现数字电子系统的设计
使用EDA中硬件描述语言提供的丰富语言结构的设计方法，用VHDL语言进行数字系统的设计。下面以十进制计数器的设计为例来描述EDA技术实现数字电子系统的整个过程。
在数字电路教学中，有计数器设计的内容，比如要求学生设计十进制计数器，传统方法的步骤为：根据设计要求设定状态并画状态转换图，进行状态分配并列出状态转换编码表，选择触发器类型并求出相应方程，根化，据驱动方程和输出方程画逻辑图，最后检查电路有无启动能力。如果设计有误，则需要按照刚才叙述的步骤重新来过，电路也需要重新搭建。但如果采用 EDA技术，利用上面提到的QuartusⅡ软件及硬件描述语言 VHDL 来设计十进制计数器，需要设计计数时钟信号CLK、清零信号CLR、计数使能信号ENA，4位计数输出信号CQ和进位信号CARRY_OUT。
当CLK=1，CLR=0，ENA=1时，进行计数，当计数为小于9时，无进位输出，否则有进位输出，计数器清零。程序如下：
上述程序借助QuartusⅡ软件平台，可以很直观地观察十进制计数的时序仿真图，如图1所示。
观察图1所得的仿真图，与设计的需要一致，就再次通过QuartusⅡ软件平台得到十进制计数器的逻辑图，如图2所示。
这样所得的电路，设计会无误。如果通过VHDL程序所得的波形仿真图与设计需要有误时，只需回到源程序进行修改程序，再次仿真波形，直到仿真波形正确为止。
四、结论
因此，通过QuartusⅡ软件平台，可以很直观地观察设计是否成功与否，并且很容易进行修改设计的电路是否能达到设计要求。前面只通过一个具体的例子说明了数字电路教学中应用 EDA技术，教师可将数字电路的电路设计以项目的方式展开，要学生自己动手去设计和实践，如设计抢答器、数字钟、交通灯控制器等，使学生有更多的机会动手设计电路，验证自己的想法，激发了学生的热情，为设计复杂的数字系统打下基础。充分发挥数字电子技术与EDA技术相辅相成的特点，对“教”与“学”都有积极作用。
参考文献：
[1]韩进EDA技术在“数字逻辑”教学实践中的应用[J].实验技术与管理，2005，22（5）：40一42，55.
[2]邱红.在数字电路实验与设计中引入的必要性[J].实验室科学，2006，2（1）：73- 74
[3]张俊红.利用EDA技术改进数字电路的实践环节[J].实验室研究与探索，2005（24）：167- 169