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探究EDA技術(shù)在數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用論文
近年來(lái)在電子信息技術(shù)的不斷創(chuàng)新與完善下，數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)也相繼發(fā)生著巨大的變化，逐步向創(chuàng)新電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)方向發(fā)展.當(dāng)前，EDA 技術(shù)融合了計(jì)算機(jī)等先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，并且在具體的電子實(shí)踐技術(shù)教學(xué)中發(fā)揮著積極作用，當(dāng)代的信息技術(shù)教師在電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)中應(yīng)該更多的重視運(yùn)用EDA 技術(shù)來(lái)構(gòu)建一個(gè)虛擬的實(shí)驗(yàn)操作平臺(tái)，進(jìn)而能夠讓學(xué)生在其營(yíng)造出的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境下對(duì)數(shù)字電子技術(shù)知識(shí)進(jìn)行熟練地掌握，達(dá)到高效學(xué)習(xí)的目的.與此同時(shí)，EDA 技術(shù)能夠?yàn)殡娮訉?shí)驗(yàn)教學(xué)提供科學(xué)化的指導(dǎo)平臺(tái)，在一定程度上增強(qiáng)了學(xué)生的計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力、思維創(chuàng)新能力以及實(shí)驗(yàn)操作能力，為學(xué)生日后的發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ).
1 EAD技術(shù)的概述
EAD技術(shù)又可稱(chēng)之為是電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化.它主要是以大規(guī)模的可編程邏輯器件為設(shè)計(jì)載體，以硬件描述性語(yǔ)言為邏輯描述的主要表達(dá)方式之一，并在實(shí)際應(yīng)用中以計(jì)算機(jī)、大規(guī)模的可編程器件的開(kāi)發(fā)工具軟件以及實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)為設(shè)計(jì)工具，以此來(lái)自動(dòng)的完成用軟件方式描述的電子系統(tǒng)到硬件系統(tǒng)的編譯、化簡(jiǎn)、分割、綜合及優(yōu)化、布局布線(xiàn)和仿真等一系列的操作流程，直至完成對(duì)特定目標(biāo)芯片的適配編譯、邏輯映射和編程下載等工作，最終形成集成電子系統(tǒng)或?qū)Ｓ眉尚酒亩鄬W(xué)科融合的新技術(shù).但就當(dāng)前的發(fā)展而言，在我國(guó)應(yīng)用最多的EAD 技術(shù)軟件大多只是Protel、Quartus、Multisim、EWB以及Max-Plus等，雖然它們的實(shí)際應(yīng)用特點(diǎn)都大同小異，但是細(xì)研究發(fā)現(xiàn)，它們之間還是有不一樣的地方出現(xiàn).例如：Quartus主要的操作功能就是為了更快、更好的便于完善數(shù)據(jù)系統(tǒng)的研發(fā);Multisim則是在具體的組合邏輯電路設(shè)計(jì)方面占有優(yōu)勢(shì).因此，在實(shí)際的應(yīng)用中.應(yīng)該結(jié)合具體的情況來(lái)合理的選擇應(yīng)用技術(shù).
2 EAD技術(shù)在數(shù)學(xué)電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)中的流程分析
2.1 電路特性的優(yōu)化設(shè)計(jì)
電子產(chǎn)品自身的元器件就有最佳的容差，并且外部的環(huán)境溫度是促使電路安全運(yùn)行的重要保證.但是在傳統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)方法中，很難對(duì)元器件的容差以及外部的工作環(huán)境溫度進(jìn)行準(zhǔn)確的系統(tǒng)分析，因此所設(shè)計(jì)出的方案也就無(wú)法達(dá)到最佳效果.而在應(yīng)用EAD技術(shù)中，可以運(yùn)用溫度分析功能以及統(tǒng)計(jì)分析功能來(lái)有效的解決這些問(wèn)題.在具體的實(shí)踐操作中，由于二者自身的功能可以準(zhǔn)確的計(jì)算出元器件的最佳參數(shù)、電路結(jié)構(gòu)以及與元器件相匹配的工作環(huán)境溫度，通過(guò)這樣的方式，不僅可以快速的優(yōu)化電子工程設(shè)計(jì)方案，還能有效的保障使用產(chǎn)品的質(zhì)量.
2.2 設(shè)計(jì)輸入
在傳統(tǒng)的電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)中，一般的教學(xué)流程包括硬件、搭試、調(diào)試以及焊接等，在模擬環(huán)境下所出現(xiàn)的問(wèn)題，都影響著實(shí)際教學(xué)的效果.因此，針對(duì)這一現(xiàn)象，教師們要在實(shí)踐教學(xué)中為學(xué)生們營(yíng)造出良好的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境，要求教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)中積極地構(gòu)建出EDA 技術(shù)虛擬電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，并結(jié)合著實(shí)驗(yàn)的具體環(huán)節(jié)和應(yīng)用項(xiàng)目，在設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)時(shí)，建立一個(gè)以VHDL形式的文本和原理圖文本，將其輸入模式發(fā)送到虛擬電子實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上，及時(shí)的利用EDA 技術(shù)軟件系統(tǒng)對(duì)VHDL文本的形式進(jìn)行綜合處理，并在具體的操作中將邏輯極線(xiàn)路圖換作為門(mén)級(jí)電路形式.在一系列的轉(zhuǎn)換后，最終通過(guò)時(shí)序分析文件以及網(wǎng)表信息文件等方式展現(xiàn)出來(lái)，進(jìn)而便于學(xué)生在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的研究中能夠進(jìn)行系統(tǒng)化的分析，提升電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)成效.
2.3 各模塊構(gòu)建的分析
電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上的實(shí)驗(yàn)仿真功效主要包含了項(xiàng)目信息采集、項(xiàng)目基礎(chǔ)教學(xué)、實(shí)驗(yàn)結(jié)果處理以及虛擬實(shí)驗(yàn)四大部分.通過(guò)電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)的相關(guān)技術(shù)要求，要讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作前，進(jìn)行基礎(chǔ)知識(shí)的儲(chǔ)備學(xué)習(xí)，在上機(jī)操作演練前，結(jié)合實(shí)驗(yàn)的具體要求，選擇合適的EDA 技術(shù)應(yīng)用軟件工具，進(jìn)而對(duì)在實(shí)驗(yàn)中總結(jié)出的圖表、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、程序代碼以及仿真曲線(xiàn)等進(jìn)行相應(yīng)的分析和匯總，完成相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，及時(shí)的將匯總信息上傳至服務(wù)器，便于日后的查詢(xún).另外，在基礎(chǔ)學(xué)習(xí)任務(wù)中，其實(shí)驗(yàn)教程主要包含了信息軟件程序語(yǔ)言學(xué)習(xí)、EDA 技術(shù)普及與運(yùn)用、實(shí)驗(yàn)理論知識(shí)的基礎(chǔ)掌握、實(shí)驗(yàn)儀器操作的說(shuō)明等課程內(nèi)容.在實(shí)際的教學(xué)中，通常用到的EDA 技術(shù)應(yīng)用模塊分析.其結(jié)構(gòu)性較為嚴(yán)謹(jǐn)，在實(shí)際的應(yīng)用中能夠提高此項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用效率.值得一提的是在電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常使用的EDA 技術(shù)工具包括以下幾個(gè)：QuarhzsII、Matlab、Prote1等，而在電子實(shí)驗(yàn)中課程教學(xué)中采用最多的編程語(yǔ)言是VHDL語(yǔ)言.除此之外通過(guò)其內(nèi)部的局域網(wǎng)絡(luò)還能夠下載關(guān)鍵的系統(tǒng)技術(shù)，能夠在學(xué)習(xí)中為學(xué)生們理清設(shè)計(jì)思路，在運(yùn)用該技術(shù)進(jìn)行實(shí)際的數(shù)字實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)案例時(shí)，有利于學(xué)生們深入地了解電子系統(tǒng)知識(shí)，在很大的程度上能夠提升其設(shè)計(jì)能力.
2.4 綜合分析
綜合分析主要是通過(guò)利用EDA 技術(shù)軟件對(duì)電子實(shí)驗(yàn)呈現(xiàn)出綜合器環(huán)境，與VHDL技術(shù)應(yīng)用軟件有著緊密的聯(lián)系.EDA 技術(shù)軟件以及相應(yīng)的硬件電路對(duì)于實(shí)現(xiàn)其轉(zhuǎn)化具有著重要的實(shí)踐意義.基于上述的流程概述，能夠在有效的完成源文件的基礎(chǔ)上進(jìn)行合理的綜合分析.這主要是因?yàn)镋DA 技術(shù)在不斷地應(yīng)用過(guò)程中，需要對(duì)大量FPGA 工藝上的系統(tǒng)產(chǎn)品做出分析與判斷.因此，綜合分析后所產(chǎn)生出的結(jié)果會(huì)與系統(tǒng)硬件之間有著密切的關(guān)聯(lián).在運(yùn)用EDA 技術(shù)進(jìn)行分析應(yīng)用時(shí)，能夠在運(yùn)行期間促使邏輯優(yōu)化的形成，以此來(lái)產(chǎn)生出相應(yīng)的有實(shí)際關(guān)聯(lián)的網(wǎng)表信息文件.
2.5 適配以及布線(xiàn)布局的分析
在進(jìn)行完綜合分析環(huán)節(jié)后，通過(guò)應(yīng)用CPLD 布線(xiàn)適配器將綜合后的網(wǎng)表信息文件對(duì)某一具體的實(shí)驗(yàn)器件進(jìn)行專(zhuān)業(yè)的邏輯映射操作，在進(jìn)行文本以及圖形編輯器時(shí)可通過(guò)仿真技術(shù)以及VHDL綜合器對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化和分析，以能夠形成詳細(xì)、利用率較高的圖表文件，便于后期工作和教學(xué).其具體操作內(nèi)容主要涉及到邏輯分割、優(yōu)化、布線(xiàn)布局等流程，并針對(duì)流程步驟進(jìn)行相應(yīng)的適配工作，在適配完畢后，則會(huì)立即出現(xiàn)時(shí)序仿真時(shí)用到的下載表格和網(wǎng)表信息文件.CPLD 布線(xiàn)適配器的適配布線(xiàn)布局.
2.6 仿真技術(shù)
在上述所有流程工序完成后，進(jìn)行下一步的編程下載環(huán)節(jié)，此過(guò)程是電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)中較為重要的一部分，在具體操作中需注意以下內(nèi)容：利用EDA技術(shù)軟件工具對(duì)在電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)中適配生成后的結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)的信息檢測(cè)，也就是俗稱(chēng)的仿真工作.這一實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)是進(jìn)行EDA 設(shè)計(jì)的一道重要的設(shè)計(jì)工序，在具體的EDA 設(shè)計(jì)中，其時(shí)序和功能門(mén)級(jí)仿真技術(shù)一般是通過(guò)EDA 技術(shù)軟件應(yīng)用來(lái)實(shí)現(xiàn)的，它主要實(shí)現(xiàn)了仿真測(cè)試的兩種功能，一種是功能仿真，一種是時(shí)序仿真.仿真技術(shù)的具體應(yīng)用,可以對(duì)功能仿真和時(shí)序仿真進(jìn)行分析.其一，功能仿真，也就是在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中具體的用來(lái)描述設(shè)計(jì)當(dāng)中邏輯相關(guān)功能的仿真，通過(guò)這種描述能展現(xiàn)出更為清晰的系統(tǒng)最終功能，辨別出是否與設(shè)計(jì)方案相一致，但在具體的實(shí)踐中，存在著一些弊端，就是在實(shí)驗(yàn)仿真的過(guò)程中，并沒(méi)有結(jié)合實(shí)驗(yàn)器件的具體特性，進(jìn)而導(dǎo)致出現(xiàn)一些錯(cuò)誤的仿真結(jié)論，影響實(shí)驗(yàn)效果.其二，時(shí)序仿真就是在適配任務(wù)結(jié)束后所產(chǎn)生的網(wǎng)表信息文件展開(kāi)的仿真.這種仿真會(huì)在一定條件下實(shí)現(xiàn)仿真模擬測(cè)試，在實(shí)際的測(cè)試運(yùn)行中還會(huì)與真實(shí)的電子實(shí)驗(yàn)器件在運(yùn)行模式下的特性相匹配.時(shí)序仿真在具體的實(shí)踐中充分的結(jié)合了電子實(shí)驗(yàn)器件自身的獨(dú)具特性，因此其仿真效果達(dá)到了較高的精準(zhǔn)度.
3 結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，EDA 技術(shù)在電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究中有著十分重要的影響，在具體的電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用EDA 技術(shù)，結(jié)合其自身的特點(diǎn)，將其合理的對(duì)數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行仿真模擬，并根據(jù)具體的實(shí)驗(yàn)情況，營(yíng)造一個(gè)數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)虛擬平臺(tái)，這不僅為電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)開(kāi)創(chuàng)出具有較高實(shí)踐性的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，同時(shí)也是電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ降囊环N創(chuàng)新.并且在數(shù)字電子實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用EDA 技術(shù)，能夠在實(shí)驗(yàn)中為學(xué)生直觀的呈現(xiàn)出傳統(tǒng)電路設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問(wèn)題，使學(xué)生快速的將新技術(shù)、新方法上升到實(shí)驗(yàn)階段，增強(qiáng)學(xué)生知識(shí)的掌握度以及實(shí)踐創(chuàng)新能力，從而全面提升電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)質(zhì)量.
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