VHDL语言教学的若干方面阐述

VHDL语言教学的若干方面阐述
1 引言
VHDL硬件描述语言是一种与传统数字设计方法完全不同的、用语言编程来表示逻辑器件及系统硬件功能和行为的全新的硬件电路设计方法。

应用VHDL硬件描述语言使硬件电路的设计难度大幅度下降，设计周期缩短。

因此，VHDL语言在数字电路和系统的设计中得到广泛的应用。

本文针对VHDL教学中的一些经验方法及VHDL语言中的难点加进行阐述和分析。

2 VHDL语言教学方法
2.1 实验室教学法
在VHDL课程教学中，我们始终坚持以切实培养学生动手实践能力为目标，采取在实验室上课的原则，保证理论与实践同步。

在教学之初可安排学生接触一些简单有趣的数字系统，如交通灯系统，乒乓游戏机系统等，教师提供这些数字系统的源程序，使学生无需了解数字系统的内部工作原理。

该举措目的在于首先激发学生对这门课的兴趣，使其产生学习理论知识的主动性；然后在实际操作过程达到熟练使用VHDL软件工具MAX PLUS Ⅱ，并对数字系统的功能实现、软硬件配合等都具有感性认识。

并在后续的教学中，根据理论教学内容，随时在实验平台上实现。

最初可以做一些简单的验证性实验，如基本的逻辑门、译码器、数据选择器等组合逻辑模块，加深对组合逻辑相关语句的理解；然后可以做一些时序逻辑模块，如同步触发器、异步触发器、计数器、分频器等，加深对时序逻辑相关语句的理解，尤其让学生注意同步触发器和异步触发器中“同步”和“异步”实现的区别；最后可以做一些综合性较强的数字系统，如数字频率计、秒表、抢答器、步进电机驱动控制器等，以提高学生的综合设计能力。

2.2 专业、能力区别化教学法
在VHDL课程教学中，为学生提供方向不同、难易程度不同的综合性实验题目。

首先所授课学生的专业可能不同，因此教师可以根据学生的专业设置与其专业相关的综合性实验。

如电气专业的学生可以做一些如步进电机控制器、无刷直流电机控制器、变换器译码及换相保护电路等；测试专业的学生可以做一些如大屏幕扫描电路、电子密码锁、交通灯控制电路及多用信号发生器等。

其次，学生
的水平参差不齐，教师要对学生的平时成绩、有无大赛经验等情况进行了解，并在此基础上结合学生意愿进行题目分配。

对于大部分学生而言,应该控制好分配的题目难易程度，难度过大往往会挫伤其学习的积极性。

一些参加过设计大赛或者具有实际项目经验的学生，会倾向于选择富有创新性和一定难度的课题，因为这部分学生具有较好的独立工作能力，教师应该充分重视。

因此,在分配具体的题目时,需要具体情况具体分析，并综合考虑学生的素质。

2.3 实践技能考核法
现行的考试体系中，实验作为平时成绩，只占总成绩的很少部分，使得学生出现“重理论轻实验”的思想，仅在临近考试时努力“背课本”来应付考试。

由于VHDL语言实践性强的特点，只注重理论学习的考试体系无法让学生达到真正“学会”的目的。

本课程为了加强学生的实践能力，在实验室进行授课，学生成绩考核也以实践技能考核为主，期末理论考试为辅，进行综合成绩评价。

3 VHDL语言中的难点
3.1 VHDL语言与计算机语言的区别
VHDL语言与计算机语言不同，它是硬件描述语言，具有硬件特性。

二者的區别主要表现在：在运行基础上，VHDL设计的结果是由具体的逻辑、触发器组成的数字电路，而计算机语言是在CPU+RAM构建的平台上运行；在执行方式上，VHDL在总体上是以并行方式工作，而计算机语言基本上以串行的方式执行；在验证方式上，VHDL要实现严格的时序逻辑关系，而计算机语言主要关注于变量值的变化。

3.2 信号与变量的区别
4 结语
在VHDL语言教学中，采取文中所讨论的实验室教学法和专业、能力区别化教学法以及以实验能力为主的成绩考核方法，使学生的学习兴趣和实践能力得到较大的加强。

在教学中讲授理论知识时，针对几个学生比较难以接受的知识点，给学生充分的点拨和解释，并鼓励学生就地实验验证，使学生非常轻松即可理解。

笔者采用本文所阐述的教学及难点解析方法，收到良好的教学效果。

参考文献
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