研究EDA技术在数字电子技术实验中的应用效果

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  摘要:随着我国科学技术的不断发展和进步,计算机技术、信息技术、CAM等技术也越来越成熟,其中EDA技术也渐渐被应用到更多领域中。基于此,文章先分析了EDA技术相关概念及其设计流程,然后对EDA技术在数字电子技术实验中的应用效果进行了探究。
  关键词:EDA技术;数字电子技术实验;应用效果
  引言
  近年来,我国电子科技飞速发展,推动我国进入了现代化电子时代。在这种背景下,各个高校的数字电子技术试验教学也发生了改变,逐渐引入了各种先进的技术。数字电子技术工程的实践性比较强,其在社会各个行业中具有较大的应用优势。从当前高校数字电子技术试验现状来看,引入EDA电子技术,虽然给教师和学生带来了一定的挑战,但是可以看作是数字电子技术实验的机遇。
  1 EDA技术概述
  EDA技术是在CAD技术的基础上,不断发展起来的一种计算机软件系统,它涵盖了计算机技术、信息技术、CAM、CAT等多种技术。EDA技术的工作平台主要依托于计算机,其设计语言使用的是硬件描述语言HDL,开发环境为EDA软件工具,实验载体为可编程器件(FPGA/CPLD),目标器件为ASIC、SOC芯片,其主要特征就是实现高级语言描述、系统级仿真,以及综合技术的應用,它实际上就是一种用于电子系统设计的电子产品自动化设计技术。
  EDA技术充分应用了计算机技术,依据“自上而下”的方法对整个系统进行方案设计和功能划分,通过各种先进的开发工具的使用,自动完成逻辑编译、化简、优化、仿真等功能,它是数字逻辑电路的高层次设计方法,通过这种方法更方便对设计进行相应的修改,可以预知设计结果,进而最大程度地提升了设计效率,减少设计成本并缩短了研发周期。到目前为止,我国比较典型的,应用比较广泛的EDA软件主要以下几种,即:Protel、Multisim、QuartusⅡ和Matlab。尽管这些软件在功能上相差不大,但是也各有千秋,其中,Protel能够进行电路自主设计,具有较强的实践性,理论与实际结合的比较好;Multisim在组合逻辑电路设计中占据较为明显的优势;QuartusⅡ能够更好地应用于完善的数字系统的研发;Matlab的动态仿真功能非常强大。因此,教师在使用过程中要依据实际情况选择不同的EDA工具。
  2 EDA技术设计流程分析
  2.1设计输入分析
  对于具体环节和项目进行设计时,通常需要对一个或者是多个源文件进行分析,这些文件主要是VHDL格式的文件或者原理图,再者就是有关混合输入文件及相关类型的其他文件。
  2.2综合分析
  综合分析主要是指利用EDA软件对VHDL系统软件以及硬件进行关联。这种类型的软件和硬件电路的实现、转化具有非常重要的意义。上述步骤能够有效完成源文件的综合分析。由于EDA系统在使用过程中,需要针对一定FPGA等系统产品,因此,综合产生的结果一般会与硬件之间有较大的联系。EDA这项技术可以在运行的过程中帮助人们实现逻辑优化,并且能够帮助设计人员完成对电路图门级电路的转换,并生成相关联的网表文件。
  2.3适配以及布线布局分析
  在综合分析之后,下一步首先就需要通过FPGA/CPLD布局/布线适配器将综合后的网表文件针对某一具体的目标器件进行逻辑映射操作,具体涉及到逻辑分割、逻辑优化、布局布线等。在进行适配之后,就会出现时序仿真用的网表文件以及下载文件。
  2.4仿真
  在进行编程下载前,还需要通过EDA工具来模拟测试一下适配生成的结果,就是所谓的仿真。这一步是EDA设计中非常重要的环节。时序与功能门级仿真通常是通过PLD公司的EDA开发工具实现的,它实现了2种级别的仿真测试,一是功能仿真,它指的是仅仅模拟测试,通过这种仿真来使人们更加清晰看到系统的最终功能是不是与原设计要求相一致,其缺点在于在仿真过程中未考虑具体器件的硬件特性;二是时序仿真,它是对适配之后产生的网表文件所展开的仿真,这种仿真模拟测试与真实器件的运行特性是最接近的,而且已经充分考虑到了器件硬件特性,因此具有更高的仿真精度。仿真工作完成后需要进行最后一步编程下载。
  3 EDA技术应用在数字电子技术实验中的应用效果
  3.1实验可靠性较高
  将EDA应用到数字电子技术实验教学中,能够有效提高实验教学可靠性,可以直观地反映出原来的的电路设计出现的冒险竞争和错误问题,实际上各个门电路的延时极有可能引起电路冒险竞争,导致正常信号中混进不正常尖峰脉冲,但是受到设备采样精度的影响,并不能观察出这种现象,而EDA软件则可以直观的呈现这些实验现象,同时还可以通过仿真技术找出解决问题的方案。
  3.2强化学生实践操作能力
  在数字电子技术实验教学中,教师应注重学生实践应用能力的培养,通过实验教学增强学生对数字电子技术的掌握,并使其能够充分利用该技术实现系统的开发和设计。在开发实验过程中,EDA技术能够帮助学生树立学习信心,并形成探索兴趣。在兴趣的引导下学生能够充分认识新技术,学习新手段,并积极地进行实验尝试与应用,这个过程就能强化学生实践操作能力,进一步激发学生创造力。
  3.3提高实验效率
  复杂的实验牵涉的参数也比较多,若出现一个小小的失误,都可能会影响实验结果,EDA技术能够使实验操作变得更简单,还可以对比多种方案,在一定程度上有效提升了实验教学效率。有些学校由于缺乏经费,所以难以购置成套实验设备,在很大程度上制约了某些实验的开展,而EDA仿真则克服了这一缺陷,可以让学生在电脑上完成所有实验,提升了教学效果。
  4 结束语
  总而言之,EDA技术的应用对于数字电子技术试验具有重要作用,能够有效提升数字电子技术试验教学效率及质量。另外,在数字电子技术试验中应用EDA技术,对于培养专业、优质的电子技术人才也有十分重要的影响。所以,教师应该将EDA技术合理地应用到试验教学中,培养更多优秀的人才。
  参考文献:
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