數(shù)字電路課程是高等院校電子電氣和信息類專業(yè)的重要專業(yè)基礎課。因為它與工程實踐聯(lián)系緊密，近年來課程的內(nèi)容隨著新器件和新技術的涌現(xiàn)而不斷更新，其中最具代表性的就是：日新月異的大規(guī)模和超大規(guī)模可編程邏輯電路和以此為基礎的EDA技術成為數(shù)字電路課程中的一個新興內(nèi)容。不少高等院校圍繞這個內(nèi)容對數(shù)字電路課程進行了改革。

一、對現(xiàn)代EDA技術的認識

EDA即電子設計自動化。廣義的EDA包括：半導體工藝設計自動化、可編程邏輯器件設計自動化、電子系統(tǒng)設計自動化、印刷電路板設計自動化、電路仿真與測試自動化等方面。我們這里只討論與數(shù)字電路課程密切相關的，以可編程邏輯器件（PLD）為基礎，利用計算機和特定的開發(fā)軟件或開發(fā)系統(tǒng)，進行電子電路的自動化設計的狹義EDA。

EDA技術具有如下特點：EDA所依托的PLD器件是一種可編程的專用集成電路（ASIC），由用戶來開發(fā)并決定其功能，而傳統(tǒng)設計所用到的通用型集成電路具功能是確定的，不可更改； EDA采用的設計方法是從上而下的設計方法，不同于傳統(tǒng)的自下而上的設計方法；EDA設計中硬件系統(tǒng)的結構和行為可以采用硬件描述語言（HDL）來描述，產(chǎn)生的主要設計文件是HDL語言編寫的可讀性較強的源程序，而傳統(tǒng)設計方法產(chǎn)生的主要設計文件是電路原理圖，EDA在系統(tǒng)設計早期就可進行仿真和修改，而傳統(tǒng)的電路設計需在后期基本硬件系統(tǒng)完成后再進行仿真和調(diào)試。正是因為EDA的這些特點和優(yōu)越性給電子技術領域帶來了一場革命，也促進了數(shù)字電路課程的改革。

二、課程改革的現(xiàn)狀

從近年來編寫的數(shù)字電路教材中，我們可以看到EDA給教學帶來的變化。第一，可編程邏輯器件的知識從空白到附帶的介紹，進而發(fā)展為用獨立的章節(jié)進行專門的論述。第二，有些教材用一定的篇幅對EDA軟件系統(tǒng)也進行了介紹。在各院校的數(shù)字電路課程教學改革中，EDA也逐漸占有了一席之地：增加PLD的學時比例，將HDL語言納入教學計劃，開設基于ISP Synario，Maxplus2等開發(fā)系統(tǒng)的設計或仿真實驗，或者應用EDA的方法進行數(shù)字電路課程設計。由此可見，EDA在數(shù)字電路課程中得到了普遍的重視。不過，我們也應該看到，目前它并未給數(shù)字電路課程帶來本質(zhì)的變化。。從教材的角度來說，這部分知識通常處在全書最后的位置，作為傳統(tǒng)內(nèi)容的更新和補充。像一個“補丁”，沒有影響教材的總體結構。可是從當前PLD和EDA技術鋪天蓋地的應用來看，EDA“補丁”的地位只能說明教材知識更新的速度已經(jīng)滯后于技術發(fā)展的速度。從教學過程的角度來說，EDA教學與其他部分的教學基本是分離的，在學完幾乎所有的傳統(tǒng)內(nèi)容后，最后在大規(guī)模集成電路部分進入可編程邏輯器件和EDA設計方法的學習。相關實驗和課程設計也開設在這個階段。這樣的一種教學安排也無法體現(xiàn)EDA技術的特點和優(yōu)點，也難以引起學生對新技術的重視。

三、EDA內(nèi)容與數(shù)字電路課程的真正融合

考慮到EDA的精髓所在是其設計思路，設計理念，正是這一點給電子技術領域帶來重大變革。站在技術前沿的高等院校在進行教學改革的時候也應當從一個比較高的角度看待EDA的教學，以向?qū)W生灌輸新的設計思路和設計理念為主要任務，而不是僅僅介紹一種新器件，學習一種新的軟件應用而已。因此，要做至UEDA與數(shù)字電路內(nèi)容的真正融合，我們應該對數(shù)字電路課程進行更深入的改革。

1．在教學內(nèi)容的編排上，PLD器件的介紹不應當放到課程最后或偏后的位置，PLD器件的地位不應視為與其他各種具體的邏輯功能器件相并列，而應視為與通用型邏輯器件的總體相并列。在學完數(shù)字邏輯基礎及門電路后就逐步開始涉及P L D，當然不必細說其內(nèi)部結構，重在說明其可編程特性，并開始一種HDL語言（譬如VHDL）和實驗中配備的相應開發(fā)系統(tǒng)的學習。在此后的組合邏輯和時序邏輯功能器件的教學過程中，一方面要說明這些電路的門級構成，另一方面要介紹其EDA實現(xiàn)方法。學生就可以看到，實現(xiàn)一定的邏輯功能有兩種基本方法，一種由已知的通用器件構成，要求對器件的功能非常熟悉，這實際上是在最基本的IC層面上體現(xiàn)了傳統(tǒng)的由下向上的設計方法。另一種就是EDA的方法，可以將邏輯功能逐層分解、用HDL語言描述逐層描述，既可以描述其結構，也可以描述其行為，并且隨時可以進行仿真。這體現(xiàn)的正是由上向下的設計方法。這種新的教學內(nèi)容編排，要求教材結構也做出相應的改變。譬如說，教材章節(jié)可以考慮作如下幾個部分安排：數(shù)字邏輯基礎、門電路與觸發(fā)器、脈沖波形的產(chǎn)生與轉(zhuǎn)換、中規(guī)模組合和時序邏輯功能器件、PLD及其開發(fā)系統(tǒng)、數(shù)字系統(tǒng)設計基礎、ADC和DAC。此外，由于目前我國國內(nèi)的大多數(shù)教材仍采用傳統(tǒng)的知識結構體系，我們在探索過程中不妨多使用自編教材和講義，這更有利于加大課程改革的力度和深度。

2．實驗實訓的比例要加大，實驗的內(nèi)容也要調(diào)整，設計性實驗的比例應當增加。．除保留集成門電路和集成觸發(fā)器的參數(shù)和功能的測試外，其余的一些集成片功能測試和簡單應用實驗都可以取消，代之以設計性實驗。有些實驗如簡單計數(shù)譯碼顯示系統(tǒng)的設計，還可以要求學生針對同一電路要求用通用的中規(guī)模集成片設計一次，再用EDA方法，在可編程邏輯器件上實現(xiàn)一次，以作對比。而后階段的課程設計，則完全可以考慮PLD器件為主進行設計，這樣做可以從兩個方面提高設計的成功率，一是由于EDA設計過程允許早期仿真，可以較早發(fā)現(xiàn)設計中的問題；二是由于采用大規(guī)模集成電路，外部連線相對較少，出現(xiàn)連接故障的幾率將降低。成功率的提高將使學生的學習興趣和積極性都大大提高。這也正是EDA技術的優(yōu)越性所在。

3．由于EDA內(nèi)容全面的加入數(shù)字電路課程當中，肯定會帶來課堂教學時間的緊張。這要求我們對教學方法也做出一定的變革。除采用多媒體教學方式以加大單位時間內(nèi)的教學容量外，增加學生自學的內(nèi)容也是極為必要的。就數(shù)字電路課程而言，以前不少高校也要求學生自學部分知識，但在內(nèi)容選擇上是次要的，簡單的；數(shù)量上是少量的，零散的：時間有時定在課內(nèi)；通常自學部分不參加考核。這種自學肯定是不能再滿足改革后的教學需要的，我們需要的是學生對大量系統(tǒng)的知識進行自學，譬如將Muxplus2開發(fā)系統(tǒng)的學習完全交由學生自己進行。學完以后是否已掌握，能不能應用，還要進行考核和檢驗。這要求學生有較強的學習主動性，教師有細致的自學指導和自學監(jiān)督方案。因為如果改革后自學這部分失控，將導致整個課程教學的失敗，就以開發(fā)系統(tǒng)為例，如果學生沒有按質(zhì)近量完成這部分自學，所有以此為基礎的實驗實訓將無法從進行。所以如何調(diào)動學生的學習積極性，使自學成為一種習慣，將成為擺在教師面前的一個重要的課題。

四、結束語

總而言之，將現(xiàn)代EDA技術融入數(shù)字電路課程內(nèi)容，應當從根本上做起。將全新的設計思路和方法滲透到教學到中去，跟上電子科技發(fā)展的步伐，密切結合當今的生產(chǎn)實際，及時調(diào)整課程的整體結構，進行全面深入的改革，才能帶給數(shù)字電路課程以全新的面貌。
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