目前，人類社會已經進入到高度發達的信息化社會，信息社會的發展離不開電子產品的進步。現代電子產品在性能提高、復雜度增大的同時，價格卻一直呈下降趨勢，而且產品更新換代的步伐也越來越快，實現這種進步的主要原因就是生產制造技術和電子設計技術的發展。前者以微細加工技術為代表，目前已進展到深亞微米階段，可以在幾平方厘米的芯片上集成數千萬個晶體管；后者的核心就是EDA（Electronic Design Automation）技術。EDA是指以計算機為工作平臺，融合了應用電子技術、計算機技術、智能化技術等成果而研制成的電子CAD通用軟件包，主要能輔助進行三方面的設計工作：IC設計，電子電路設計以及PCB設計。沒有EDA技術的支持，想要完成上述超大規模集成電路的設計制造是不可想象的，反過來，生產制造技術的不斷進步又必將對EDA技術提出新的要求。

一、硬件描述語言

數字系統設計分為硬件設計和軟件設計，隨著計算機技術、超大規模集成電路（CPLD，FPGA）的發展和硬件描述語言HDL。的出現，軟、硬件設計之間的界限已經被打破，數字系統的硬件設計可以完全用軟件來實現，只要掌握了HDL語言就可以設計出各種各樣的數字邏輯電路。要讓學生學會硬件描述語言，就必須有一個能提供文件輸入，邏輯綜合、編譯和仿真的語言環境，目前使用最為廣泛的一個語言環境是Altera公司推出的Max+Plus II軟件，該軟件可以幫助學生學習使用Altera公司CPLD產品，Altera是世界上著名可編程邏輯器件的供應商之一。其CPLD產品代表著PLD的發展方向，與xilinx公司的FPGA產品水平互見高低。該軟件可以通過圖形、文本和波形等方式輸入數字電路設計文件，其中文本方式支持VHDL，AHDL和Verilog硬件描述語言。

Max+plus II中有多個元件庫（全系列TTL宏功能，巨功能庫），可以指定MAX7000和10K10系列的兩個Altera器件、器件管腳和邏輯綜合方式等等，經過編譯形成的下載文件可以通過硬件對器件進行編程。同時，Max+plus II還可以進行錯誤定位和設計規則檢查，使設計更加簡單易行。在無硬件的情況下除下載不能進行外，其它步驟都可以進行，可見對于教學使用是非常好的一個軟件。可以幫助學生學會VHDL語言并開展CPLD的教學工作，使教學更上一個臺階，滿足培養跨世紀人才的需求。

二、EDA實驗開發系統

當今，電子電路越來越復雜，數字電路被更多應用到電路設計中，可編程邏輯器件已經廣泛地用在電子設計中，而且在電路中的占有比例越來越大，它一方面提高了系統的可靠性，另一方面也增強了設計的靈活性和可維護性，使電子電路的設計更加方便快捷。在硬件的設計思路上，要改變原來傳統的設計方式，用設計軟件的方式方法來設計硬件。在學習新方法的過程中，一款功能強大、使用方便的輔助學習工具必不可少。目前，國內外很多公司已經開發出了各種各樣的EDA實驗系統。內蒙古科技大學信息工程學院結合多年EDA開發經驗，分析國內外多種EDA實驗系統，取長補短，研發出了BTGY-EDA實驗開發系統，BTGY-EDA實驗系統為本校學生學習EDA技術提供了巨大幫助。下面以BTGY-EDA實驗系統為例，簡單介紹一下EDA實驗系統的幾個特點：

1．軟開放

全開放的實驗系統。對于學生來講，自己連線費時費力過于麻煩，而且還容易出錯，對于所設計的電路來講，工作頻率不會高，干擾大。再看完全不開放的實驗系統，接線全部固定，所做的實驗就有限，只能局限于設計好的幾個實驗內容，限制了學生的開發能力。BTGY-EDA實驗系統采用軟開放式結構，對實際電路接線固定，能在高頻狀態下工作，干擾、輻射也小，同時學生又可以用軟件方式按設計要求將各10引腳連接起來。

2．軟件連接

由于是軟開放的結構，學生在實驗或設計時，需要自己連線，BTGY-EDA實驗系統采用“軟件配置” 技術，在軟件上接好需要的連線，下載到實驗系統即可實現接線，如果連線過程有沖突，軟件還會給出提示，這就避免了硬件接錯線可能導致的實驗系統故障，甚至損壞現象。這種軟件接線還有一個好處，就是將定義好接線保存在磁盤上，下次做實驗或設計時，從盤上讀出即可。如果是硬件接線，學校中有很多人共用實驗系統，根本無法將接線保留下來。

3．智能譯碼

在EDA實驗中，最常用到的電路是顯示電路。如果顯示電路接到固定的10引腳，占用供實驗用的IO引腳，并且也浪費了器件內部大量資源。BTGY-EDA實驗系統采用智能譯碼技術，與軟件連接技術相似，軟件上設置好譯碼方式后，下載到實驗系統上即可在實驗系統實現所要求的譯碼電路。BTGY-EDA實驗系統的智能譯碼技術在安全的條件下，可以由學生任意定義接線方式，靈活多變，而且可以將接線定義保存在磁盤上。

4．軟、硬件結合

國內外眾多的EDA實驗系統幾乎都是單硬件工作方式，接線要在實驗板上接，模式要在實驗板上選擇，觀察結果只能看板上的LED或八段數碼管，如果是高速信號只能看最終的輸出結果，工作時序，信號波形一無所知，如果有RAM相關的實驗，因為RAM數據無法下載，只能以ROM代替，外部設備的選擇只能用跳線來實現或干脆拔掉有沖突的芯片。BTGY-EDA實驗系統采用軟、硬件結合技術，可以在PC機的軟件上定義實驗所要連線，下載到實驗系統上即可。

5．模式可變

不開放結構的實驗系統，由于接線全部固定，模式無法改變，或者在器件中浪費大量資源來設置模式，這樣既不實用，也不利于學習；全開放的結構，用手工接線來設置模式，干擾大不說，不小心連錯線還會造成儀器的損壞，有些半開放的實驗系統，由于不能與上位機相連，只能在硬件實驗上選擇有限的幾種模式，既不靈活，觀察也不方便。BTGY-EDA實驗系統由于采用“軟件配置”技術，可以用軟件設置模式，下載到實驗系統，靈活多變。在軟件設置模式時，如果器件之間有沖突，軟件會給出警告，避免接錯線的可能。

6．適配板與實驗系統獨立

BTGY—EDA實驗系統采用FPGA/CPLD適配板與實驗系統主體相互獨立的結構，實驗系統的顯示譯碼、鍵盤輸出均不占用適配板的資源。適配板與實驗系統之間用IO引腳連接，從理論上講，這種結構可以無限擴展FPGA/CPLD實驗種類，只要在FPGA/CPLD適配板上將正確的IO信號接到實驗系統上，就可以對這種FPGA/CPLD進行實驗和設計，加上本系統的“軟件配置”技術，不但可擴展性強，使用也靈活。采用這種相互獨立的結構，可以在適配板上對每種FPGA/CPLD來設計制作與芯片完全吻合的編程下載電路，使FPGA/CPLD的編程下載更加可靠、穩定。可編程下載器件的種類也不會有限制了，只要有該器件的適配板就行。用戶所要做的事就是將編程并行口接到實驗系統上。

7．多種外部設備

實驗系統提供了多種常用外部設備，為學生提供典型的學習電路。這些電路包括高速模入通道、高速模出通道、RS-232串行接口、標準并行接口、PS／2接口等電路，這些電路真實地體現TEDA設計的高速、時序嚴格、抗干擾等特點，

三、結束語

現代電子設計技術是發展的，相應的教學內容和方法也應不斷改進，其中也有許多問題值得深入探討。
責任編輯：tzh