浅析数字电子技术实验中的EDA技术

南京工业职业技术学院 赵 洧

1.前言

EDA技术以电脑中的前沿技术为强大基础，对数字电子技术实验的实施起着提高和促进的作用，实验技术人员及用户应在实验项目实施中重点发展基于EDA的虚拟平台，并以此为契机使用户和学员在接近现实的情形下，理解并更加自如的运用数字电子技术。本文将从现实实验入手，具体解释EDA技术在数字电子技术实验中的强大作用，并为今后同类实验项目中EDA技术的应用给予借鉴与技术支持。

2.EDA技术实验的大体结构

以EDA目前发展的情形来看，其在技术实验方面的结构大体包括三个方面：首先，实验建立在EDA技术之上，就应该选择符合实际的相应的编程语言，且应以接近现实为目的，建立一个接近现实环境的平台；其次，在EDA技术实验的大体结构的建立中，特别要将重点放在对最终数据的详细加工分析、有用数据的甄选等方面，达到技术实验的目的，而且使得用户与学员能将图表、实验数据、仿真曲线等相应知识点归纳总结。除了以上的关注点外，EDA技术实验的大体结构建立当中的信息共享尤其重要，所以重心应放在连接实验平台、服务器，使得能够在实验过程中快速获得实验数据；最后，EDA技术实验的大体结构建立中可以应用VHDL等编程语言，达到该平台虚拟现实的要求。

3.EDA技术在数字电子技术实验设计中的应用

3.1 以往数据的交互、处理

以往数字电子技术实验项目操作中的硬件→搭试→调试→焊接模拟不形象且环境不友好，使项目总体实验水平下降，为了达到环境友好，形象生动，易于操作，在项目实施中需要着力构架基于EDA技术的模拟现实的环境，把项目实施的以往数据代码，以VHDL文本、原理图文本的形式交互进入模拟现实的环境，以EDA程序体系为工具，将导入的VHDL文本做深入加工，把理论范畴的Logic circuit diagram进化为gated circuit，表现为遵循特定而简单的标记语法的文本、不同时间的数据分析主要是预测的方法文本，使得用户与学员以此类最终形式为出发点，对项目实施结果归纳总结并找到结论，且在该过程中同步达到深化成果的目的。

3.2 器件整体走向线路与平面布置

在器件整体走向线路与平面布置中，在EDA构件的模拟现实的形势下，牵扯到逻辑分割、底层器件配置等操作过程，实施中将关注的重点放在该类过程控制中，模拟真实的工作环境，这就要求按工序进行模拟现实的实施过程中，要关注部署JAM、JEDEC等类型的下载文件，使得电路中各元件之间达到和谐统一，达到模拟现实环境的要求。

3.3 仿真

EDA技术借助其在具体技术实验中的应用，使得整个电子技术实验的流畅性得到保障，这就要求在实验过程中，实时收集各类数据，对实验中各变化参数对项目的影响进行分析处理，以达到归纳总结各类知识点的作用。同时由于模拟的环境非常接近现实，可以达到沉浸式的效果，依据总结的知识点，促进效率、提高水平。另外，仿真实验平台的建构亦增设了项目发布、故障处理、系统注册等功能，对于整个系统的运作，给予很大补充。

4.EDA技术在数字电子技术实验中应用的实例分析

国际上传统应用的EDA数字电子技术实验室，其构成主要有：①Discrete element testbox；②EDA Experiment box（EEB）。此类构成的先天劣势在于：箱体过于繁琐、其实用性与时效性受到很大制约，因此对于实验箱来说，一要适于实验结果的生成，二要适于现实应用。EDA对于数字电子技术的推广举足轻重。

本次实验使用的是以德国赛门铁克公司的JL34R96型芯片为基础而自行研制的FPGA运行系统，包括元素体系与电气元件线路，并编制了跑马灯、按键扫描、数码管显示、蜂鸣器、VGA接口等一系列程序，使其有利于系统技术人员、学员与用户熟练应用FPGA系统的。

4.1 用户目标研究

EEB的组成力求简洁，应改进成为更直观的类型、以节约其操作时间；具体操作的实施要展示出各组成部分之间的紧密联系与按逻辑关系执行的工序；在感官上一定要给于参与者足够的刺激，如将结果或变化规律以声光的形式来表现。

4.2 实验箱设计

EEB由赛门铁克公司JL34R96 chipboard与其周边电路组成，为了便于输入数据，增加了许多人机对话的路径，提高了系统的可互动性。FPGA互动性传感器接口有：声、光、温度、母机，硬件由以下部分组成：22盏LED灯、22枚按键、14个八段数码管、蜂鸣器、VGA接口、串口、温度传感器。

4.3 JL34R96中央母板的结构

①电源电路。②时钟电路。③下载电路。④JL34R96CHIP。

4．3．1 电源电路

电流经过变压装置SMS6364,最终其内核工作电压为1.5V、外部I/O电压4.2V。通过滤波装置D33，D34和D56，D57滤波。

4．3．2 时钟电路

该电路生成的电路时钟为65MHz。

4．3．3 下载电路

CHIP型号采用SKFDWTIUT，内存为1G。驱动力方面，采用5.5k电阻提升能力。

JL34R96CHIP芯片赛门铁克公司的JL34R96CHIP型芯片作为CORE处理芯片。

4．3．4 数码管电路

数码管电路，由8个数码管构成。其中10个段选和6个位选引脚连接到FPGA的I/O引脚。应用MOM型三极管驱动FPGA管脚信号。

4．3．5 按键电路

22个按键，各按键一端串连接地，对向一端接4.2V电压。若不按下，I/O口处显示高电位，按下则为低电位。

4.4 蜂鸣器电路的线路设计与发声

蜂鸣器两端分别连接4.2V的电源与MOM型三极管管脚驱动，在FPGA以方波发信号给蜂鸣器，令蜂鸣器发声。

4.5 平台架构

以EDA为基础的数字电子技术实验，其平台组成为：PC、DOWNLOADER、SHELL、BOARD组成。赛门铁克公司软件版本为v1.8,共有3种层次：(1)实际符合性实验；(2)开发型实验；(3)技术革新型实验。其水平依次递增。

本实验实例难度依次递增，其中实际符合性实验主要承担设计与现实能力验证的工作。本例中用赛门铁克公司进行远程监控、验证。重点应放在它与现实的结合严密程度和该软件与其他软件在项目上的协同工作。数字电子原理主要包括组合电路设计、时序电路设计、存储器设计等部分知识点。开发型实验需要用户用物理与电路的原理加入各类传感器和声光设备，并在实验过程中随各类实验参数的变化而产生效果。例如跑马灯就是用计数器的原理，在灯的快慢节奏上呈现效果；数码管上面的动态变化，使用户可以动态控制数码管；蜂鸣器实验使用户能通过电路的控制使设备发声。

5.EDA技术为数字电子技术实验带来的应用价值

EDA技术为数字电子技术实验带来的应用价值主要有：首先，全过程的精确度大幅提高，并且相对于以往模式的不可控性，可以将实验的原理、内涵、甚至应用完整表达，从用户的感官上提高对该实验系统的认知与掌握程度；其次，随着软件系统的不断升级，使用户与学员利用该类沉浸式模拟现实环境，不断加强其自身能力，同时提升兴趣，形成良性循环。

6.结语

经过以上阐述，以往模式在数字电子技术实验中由于落后性与低效性，正逐步被以EDA技术为核心的数字电子技术实验所取代，为了提升系统质量、为了提高学习效率、达到学员与用户的需求，必须要熟悉和掌握该技术，熟练使用EDA技术创建平台，从理论与实际上充分了解EDA技术的重要性，并在今后的工作中主动应用，使其发挥更好的效果。

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