霍連利HUO Lian-li

（75660 部隊(duì)，桂林 541002）

（Unit 75660，Guilin 541002，China）

0 引言

為適應(yīng)新軍事變革和軍事斗爭(zhēng)準(zhǔn)備的需要，不僅要求學(xué)員具有扎實(shí)雄厚的理論知識(shí)，還要求學(xué)員具有較強(qiáng)的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神，這是我們需要面對(duì)和解決的一個(gè)現(xiàn)實(shí)又重大的課題。

要想培養(yǎng)學(xué)員的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神，必須重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)，它具有其他教學(xué)環(huán)節(jié)不具備的重要作用，但是不能僅僅依靠傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室教學(xué)來(lái)培養(yǎng)學(xué)員的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室教學(xué)訓(xùn)練的是學(xué)員的基本實(shí)驗(yàn)技能，培養(yǎng)學(xué)員正確的實(shí)驗(yàn)態(tài)度，但基礎(chǔ)的驗(yàn)證性、操作性實(shí)驗(yàn)教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)員的科研能力和創(chuàng)新能力上存在著明顯不足。

伴隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的硬件工程師開(kāi)始利用EDA 軟件完成設(shè)計(jì)、仿真甚至樣機(jī)的生產(chǎn)，人類已經(jīng)進(jìn)入電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化階段，并且EDA軟件的競(jìng)爭(zhēng)也越來(lái)越大，越來(lái)越多的計(jì)算機(jī)軟件廠商加入到了這個(gè)行列。

1 EDA 實(shí)驗(yàn)室的構(gòu)建

EDA 電子實(shí)驗(yàn)室從培養(yǎng)學(xué)員的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Τ霭l(fā)，綜合考慮實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和體系，其構(gòu)建不是簡(jiǎn)單的仿真軟件與計(jì)算機(jī)硬件的簡(jiǎn)單疊加，而是將EDA 仿真技術(shù)移植到傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中來(lái)，二者優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，融為一體。在EDA 電子實(shí)驗(yàn)室的構(gòu)建上要考慮軟件和硬件兩個(gè)方面。

1.1 軟件資源的選取 軟件資源配置通常包括Multisim 仿真軟件和Max plus 軟件，Multisim 仿真軟件豐富的元器件庫(kù)為學(xué)員掌握各類電工、電子元器件鋪墊了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。Max plus 軟件是Altera 公司開(kāi)發(fā)的，支持原理圖、VHDL 和Verilog HDL 文本文件，可采用波形與EDIF等格式的文件作為設(shè)計(jì)輸入，并支持這些文件的任意混合設(shè)計(jì)。

1.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的選取 根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的層次化模式和電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)，將其分為遞進(jìn)的3 個(gè)層次，即：基礎(chǔ)性、設(shè)計(jì)性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)教學(xué)。在體系上力求構(gòu)建一個(gè)有寬度、有厚度、有尖峰的金字塔。根據(jù)每個(gè)層次的特點(diǎn)，采用側(cè)重點(diǎn)不同的教學(xué)方式和實(shí)驗(yàn)環(huán)境，如圖1 所示。

圖1

①基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)。在平時(shí)的實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)“驗(yàn)證性”實(shí)驗(yàn)使學(xué)員掌握基本的實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)技能、熟練使用常用電子儀器，突出電子電路調(diào)試技能和測(cè)量方法的訓(xùn)練，培養(yǎng)正確處理數(shù)據(jù)、合理表達(dá)與撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的能力。本部分實(shí)驗(yàn)以實(shí)物實(shí)驗(yàn)環(huán)境為主，采用傳統(tǒng)儀器和實(shí)驗(yàn)板教學(xué)，使學(xué)員建立對(duì)電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)的感性認(rèn)識(shí)，從而培養(yǎng)他們對(duì)電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)的興趣，最終提高實(shí)驗(yàn)研究能力。

②設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)。在電子實(shí)習(xí)時(shí)期，通過(guò)一些比較簡(jiǎn)單且成熟的電子器件的應(yīng)用為對(duì)象，要求學(xué)員面對(duì)簡(jiǎn)單的工程問(wèn)題，能夠掌握從設(shè)計(jì)、制作、調(diào)試到提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告的全過(guò)程。通過(guò)實(shí)驗(yàn)初步了解新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制作過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)員的大工程意識(shí)、綜合應(yīng)用能力、初步創(chuàng)新能力及利用現(xiàn)代化仿真和測(cè)試手段的能力。實(shí)驗(yàn)環(huán)境以虛擬環(huán)境為主，學(xué)員通過(guò)查詢資料，設(shè)計(jì)合理的電路圖，調(diào)試通過(guò)后進(jìn)行實(shí)物搭建。

③創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)教學(xué)。針對(duì)參加各種選拔要求，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容由學(xué)員自己選題決定，從選題、設(shè)計(jì)、制作到測(cè)試完成均由他們自己完成，教員只提供必要的技術(shù)指導(dǎo)，實(shí)驗(yàn)室提供必需的實(shí)驗(yàn)設(shè)備、場(chǎng)地及部分元器件。實(shí)驗(yàn)環(huán)境為虛擬環(huán)境與實(shí)物環(huán)境相結(jié)合。在設(shè)計(jì)階段以虛擬環(huán)境為主，通過(guò)仿真反復(fù)驗(yàn)證設(shè)計(jì)，提高設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確度，最終繪制出印刷電路板并制作出實(shí)際樣品。制作出調(diào)試階段以實(shí)物調(diào)試為主，并結(jié)合虛擬測(cè)試，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決設(shè)計(jì)或制作中出現(xiàn)的各類問(wèn)題，提高實(shí)驗(yàn)的完成速度，減少經(jīng)費(fèi)的消耗，利于培養(yǎng)學(xué)員的創(chuàng)新能力和創(chuàng)新思維，為將來(lái)從事相應(yīng)的工作儲(chǔ)備堅(jiān)實(shí)的知識(shí)。

1.3 硬件資源的選取 EDA 實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一個(gè)很重要的環(huán)節(jié)就是上機(jī)操作，它不僅可以提高學(xué)員的分析能力，還能夠提高學(xué)員解決問(wèn)題的能力。在建設(shè)硬件資源的過(guò)程中，首先需要一個(gè)班次人手配備一機(jī)，并使之構(gòu)成一個(gè)小型局域網(wǎng)；另外，配置投影儀和音響設(shè)備等相應(yīng)的計(jì)算機(jī)多媒體教學(xué)設(shè)備；還需要有相應(yīng)的可編輯邏輯器件下載實(shí)驗(yàn)裝置等。

2 基于EDA 技術(shù)的教學(xué)分層

在教學(xué)中的應(yīng)用研究根據(jù)EDA 技術(shù)特點(diǎn)，在教學(xué)過(guò)程中可分為三個(gè)層次。

2.1 EDA 設(shè)計(jì)工具軟件 EDA 時(shí)間的技術(shù)基礎(chǔ)是熟練掌握兩個(gè)“一”，即一種EDA 軟件和一種硬件描述語(yǔ)言。硬件描述語(yǔ)言是開(kāi)發(fā)可編輯邏輯器件的基礎(chǔ)?，F(xiàn)階段最常用的是VHDL。學(xué)員運(yùn)用VHDL 進(jìn)行編程，擺脫了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中畫(huà)原理圖或卡諾圖的設(shè)計(jì)方法，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中能夠及時(shí)的修改錯(cuò)誤，所以具有很強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)靈活性。

2.2 可編程邏輯器件 可編程邏輯器件（PLD）使用戶既是使用者又是設(shè)計(jì)者和制造者?？删幊踢壿嬈骷季哂畜w系結(jié)構(gòu)和邏輯單元靈活、集成度高和使用范圍廣等特點(diǎn)。

2.3 數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì) EDA 技術(shù)大多采用自頂向下的設(shè)計(jì)，利用這種方法將教學(xué)任務(wù)分解成模塊，分別由不同的學(xué)員來(lái)完成，最后將這些模塊集成為最終的系統(tǒng)模型，從而完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，有利于學(xué)員團(tuán)隊(duì)精神和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

3 結(jié)束語(yǔ)

基于EDA 技術(shù)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式使學(xué)員多了一條設(shè)計(jì)電路和分析問(wèn)題的途徑。另外，還創(chuàng)造出了一種良好的外部環(huán)境，使學(xué)員蘊(yùn)藏著的探索和創(chuàng)新精神得以開(kāi)拓。

用發(fā)展的眼光，從更高層次考慮EDA 實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，我們可以從以下三個(gè)方面加以完善。一是豐富EDA 相關(guān)軟件；二是豐富DSP 等試驗(yàn)設(shè)備，進(jìn)一步拓展實(shí)驗(yàn)室功能；三是EDA 實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放式建設(shè)，即將EDA 實(shí)驗(yàn)室的局域網(wǎng)連接到校園網(wǎng)上，使EDA 實(shí)驗(yàn)室的時(shí)域、空間、資源大大擴(kuò)展。

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