《EDA技術》課程教學大綱及實驗報告

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上EDA技術課程教學大綱課程性質專業(yè)必修課課程名稱EDA技術課程編號適用專業(yè)電子信息科學與技術、電子信息工程、通信工程、自動化等專業(yè)本科先修課程模擬電子技術數(shù)字電子技術任課教師高金定等聯(lián)系方式jdgao總學時64學時（講授32，實驗32）學分數(shù)4一、課程教學目標本課程是電子信息工程、電子信息科學與技術、通信工程、自動化等本科專業(yè)重要的專業(yè)課程。通過此課程的學習，學生主要獲得以下幾個方面的知識、技能及能力：1、了解EDA技術的基本概念、發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢。2、熟悉Quartus II等EDA工具軟件的使用方法，掌握原理圖輸入設計方法、文本輸入設計方法開發(fā)FPGA的基本流程。3

2、、掌握VHDL硬件描述語言基本結構及基本語句，熟悉并理解其語法規(guī)則，能用硬件描述語言描述常用的組合邏輯電路及時序邏輯電路。4、熟悉EDA硬件實驗平臺（實驗箱）的使用方法。5、具備簡單數(shù)字系統(tǒng)設計與開發(fā)的基本能力。6、具備本課程相關的英文專業(yè)文獻閱讀及寫作的能力。二、課程教學基本要求要求學生抓住一個重點：VHDL語言編程；掌握兩個工具：Quartus II開發(fā)軟件和EDA實驗箱硬件系統(tǒng)；運用三種手段：案例分析、應用設計、上機實踐；采取四個結合：邊學邊用相結合，邊用邊學相結合，理論與實踐相結合，課內與課外相結合。多動手、多思考、多實踐，認真完成各實驗項目；做到在項目實踐中發(fā)現(xiàn)問題，帶著問題查找相關

3、文獻資料結合課堂講授學習知識，從而解決問題，最終不斷提高自身實踐動手能力和學習能力。三、課程主要教學內容與學時分配本課程以“一個軟件工具Quartus II的使用”和“一門硬件描述語言VHDL的編程”為核心，在此基礎上學習數(shù)字電路及數(shù)字系統(tǒng)的設計及FPGA實現(xiàn)方法。主要教學內容及學時分配如下： 周次教學模塊教學內容學時分配講授實驗1EDA技術概述EDA的技術概念、背景、發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢、應用領域；本課程的特點與學習方法，以及必須具備的知識。 2實驗：Quartus II軟件安裝及界面菜單使用22QuartusII軟件的使用及FPGA開發(fā)方法EDA技術設計流程，Quartus II軟件原理圖輸入設

4、計方法。2實驗1：24進制計數(shù)器的設計（原理圖方法）23Quartus II軟件原理圖輸入設計方法及文本輸入設計方法2實驗2：60進制計數(shù)器的設計（原理圖方法）24VHDL語言及其數(shù)字電路與系統(tǒng)設計方法VHDL語言基本結構2實驗3：簡單數(shù)字電子鐘設計（一）（核心部件）25VHDL語言要素（文字規(guī)則、數(shù)據對象）2實驗3：簡單數(shù)字電子鐘設計（二）（時分秒可調）26VHDL語言要素（數(shù)據類型、操作符）2實驗3：簡單數(shù)字電子鐘設計（三）（鬧鐘及其它功能）27VHDL順序描述語句2實驗4：3-8譯碼器的設計28VHDL并行描述語句2實驗5：LED顯示譯碼器的設計29VHDL語言描述風格及基本邏輯電路的設

5、計2實驗6：60進制計數(shù)器的設計210期中小測試2實驗7：LED動態(tài)掃描電路的設計（一） 211FSM有限狀態(tài)機的設計（一）2實驗7：LED動態(tài)掃描電路的設計（二） 212FSM有限狀態(tài)機的設計（二）2實驗8：花樣彩燈控制器的設計（一）213CPLD/FPGA概述、最新進展及其硬件電路設計方法CPLD/FPGA概述及最新技術進展2實驗8：花樣彩燈控制器的設計（二）214CPLD/FPGA硬件電路設計（一）2實驗9：任選綜合設計項目（一）215CPLD/FPGA硬件電路設計（二）2實驗9：任選綜合設計項目（二）216微電子技術最新進展講座2實驗9：任選綜合設計項目（三）2四、本課程與其它課程的聯(lián)

6、系與分工數(shù)字電子技術重點講授常用數(shù)字電路的基本原理及設計方法，本課程重點講解用VHDL語言描述數(shù)字電路及在FPGA硬件上實現(xiàn)數(shù)字電路與系統(tǒng)。五、教學方法與策略【課堂教學】：結合指定教材的內容，利用多媒體教學手段，采取基礎知識教學與軟件仿真演示相結合的形式進行講解?！緦嶒灲虒W】：構建基礎型、提高型、研究創(chuàng)新型三個層次的實驗體系，改革實驗考核方法，建立以學生為主體、教師為主導的實驗教學新模式?！倦p語教學】：大部分內容采取英文課件+中文講解相結合的形式，逐步提高學生英文文獻閱讀與寫作能力。六、學生學習成效評估方式【實驗考核】：本課程以實驗動手能力考核為主，實驗考核占期評總成績的75%。具體評估方式見

7、附件。各實驗項目分值如下表所示。序號實驗項目設計學時分值基礎部分發(fā)揮部分實驗124進制計數(shù)器的設計2學時50實驗260進制計數(shù)器的設計2學時41實驗3簡單數(shù)字電子鐘的設計6學時510實驗43-8譯碼器的設計2學時41實驗57段LED顯示譯碼器的設計2學時41實驗660進制計數(shù)器設計2學時41實驗7LED動態(tài)掃描控制器的設計4學時100實驗8花樣彩燈控制器的設計4學時55實驗9任選綜合設計項目6學時150合 計561975【課堂討論及表現(xiàn)】：占期評總成績的15%?！菊n堂考勤】：占期評總成績的10%。七、選用教材1.譚會生，張昌凡編著.EDA技術及應用（第三版）M.西安電子科技大學出版社，2011

8、.八、參考資料1. 陳忠平，高金定，高見芳. 基于QuartusII的FPGA/CPLD設計與實踐M.電子工業(yè)出版社，2010.2. 潘松等編著.EDA技術實用教程M.科學出版社，2006.3. Pedroni, Volnei A.Circuit Design with VHDLM. MIT press,2005.4. 梁勇，王留奎編著，EDA技術教程M.人民郵電出版社，2010.5. 周立功等編著.EDA實驗與實踐M.北京航空航天大學出版社，2007.6. 侯建軍，郭勇編著.SOPC技術基礎教程M.清華大學出版社，2008.7. altera官方網站. .8. 高金定，鄔書躍等. EDA技術

9、創(chuàng)新型實驗教學體系的構建與實踐J.實驗技術與管理，2011.9. Xilinx官方網站. .執(zhí)筆人：高金定審核人：鄔書躍編寫日期：2013年1月專心-專注-專業(yè)EDA技術課程實驗報告學生姓名：所在班級：指導教師： 高金定 老師記分及評價： 項目滿分5分得 分 一、 實驗名稱實驗1：24進制計數(shù)器的設計二、 任務及要求【基本部分】5分1、 在QuartusII平臺上，采用原理圖輸入設計方法，調用兩片74160十進制計數(shù)器，采用反饋置數(shù)法，完成一個24進制同步計數(shù)器的設計，并進行時序仿真。2、 要求具備使能功能和異步清零功能。3、 設計完成后生成一個元件，以供更高層次的設計調用。4、 實驗箱上選擇

10、恰當?shù)哪Ｊ竭M行驗證，目標芯片為ACEX1K系列EP1K30TC144-3。三、 實驗程序（原理圖）四、 仿真及結果分析五、 硬件驗證1、 選擇模式：2、 引腳鎖定情況表：六、 小結EDA技術課程實驗報告學生姓名：所在班級：指導教師： 高金定 老師記分及評價： 項目滿分5分得 分 一、 實驗名稱實驗2：60進制計數(shù)器的設計二、 任務及要求【基本部分】4分1、 在QuartusII平臺上，采用原理圖輸入設計方法，調用兩片74160十進制計數(shù)器，采用反饋置數(shù)法，完成一個60進制同步計數(shù)器的設計，并進行時序仿真。2、 要求具備使能功能和異步清零功能。3、 設計完成后生成一個元件，以供更高層次的設計調用

11、。4、 實驗箱上選擇恰當?shù)哪Ｊ竭M行驗證，目標芯片為ACEX1K系列EP1K30TC144-3。【發(fā)揮部分】1分 思考：采用反饋清零法設計的計數(shù)器與反饋置數(shù)法有何不同？請用實例進行仿真。三、 實驗程序（原理圖）四、 仿真及結果分析五、 硬件驗證1、選擇模式：2、引腳鎖定情況表：六、 小結EDA技術課程實驗報告學生姓名：所在班級：指導教師： 高金定 老師記分及評價： 項目滿分15分得 分 一、 實驗名稱實驗3：簡單數(shù)字電子鐘的設計二、 任務及要求【基本部分】5分1、 在QuartusII平臺上，采用原理圖輸入設計方法，調用實驗一與實驗二完成的24進制計數(shù)器和60進制計數(shù)器，完成一個具有時分秒功能的

12、簡單同步數(shù)字電子鐘的設計并進行時序仿真。2、 要求具備使能功能和異步清零功能。3、 設計完成后生成一個元件，以供更高層次的設計調用。4、 實驗箱上選擇恰當?shù)哪Ｊ竭M行驗證，目標芯片為ACEX1K系列EP1K30TC144-3?！景l(fā)揮部分】1、實現(xiàn)時分秒連續(xù)可調 5分2、實現(xiàn)鬧鐘功能 5分三、 實驗程序（原理圖）四、 仿真及結果分析五、 硬件驗證1、 選擇模式：2、 引腳鎖定情況表：六、 小結EDA技術課程實驗報告學生姓名：所在班級：指導教師： 高金定 老師記分及評價： 項目滿分5分得 分 一、 實驗名稱實驗4：3-8譯碼器的設計二、 任務及要求【基本部分】4分1、 在QuartusII平臺上，采

13、用文本輸入設計方法，通過編寫VHDL語言程序，完成3-8譯碼器的設計并進行時序仿真。2、 設計完成后生成一個元件，以供更高層次的設計調用。3、 實驗箱上選擇恰當?shù)哪Ｊ竭M行驗證，目標芯片為ACEX1K系列EP1K30TC144-3。【發(fā)揮部分】1分修改設計，完成3-6譯碼器的設計，并進行時序仿真。三、 實驗程序四、 仿真及結果分析五、 硬件驗證1、 選擇模式：2、 引腳鎖定情況表：六、 小結EDA技術課程實驗報告學生姓名：所在班級：指導教師： 高金定 老師記分及評價： 項目滿分5分得 分 一、 實驗名稱實驗5：7段LED顯示譯碼器的設計二、 任務及要求【基本部分】4分1、 在QuartusII平

14、臺上，采用文本輸入設計方法，通過編寫VHDL語言程序，完成7段LED顯示譯碼器的設計并進行時序仿真。2、 設計完成后生成一個元件，以供更高層次的設計調用。3、 實驗箱上選擇恰當?shù)哪Ｊ竭M行驗證，目標芯片為ACEX1K系列EP1K30TC144-3?！景l(fā)揮部分】1分新建一原理圖文件，調用一個實驗一的24進制計數(shù)器元件和2個本次的LED顯示譯碼器元件，組成帶LED顯示譯碼器的24進制計數(shù)器電路，選擇一個不帶譯碼器的模式，在實驗箱上進行驗證。三、 實驗程序四、 仿真及結果分析五、 硬件驗證1、選擇模式：2、引腳鎖定情況表：六、 小結EDA技術課程實驗報告學生姓名：所在班級：指導教師： 高金定 老師記分

15、及評價： 項目滿分5分得 分 一、 實驗名稱實驗6：60進制計數(shù)器設計二、 任務及要求【基本部分】4分1、在QuartusII平臺上，采用文本輸入設計方法，通過編寫VHDL語言程序，完成60進制計數(shù)器的設計并進行時序仿真。2、設計完成后生成一個元件，以供更高層次的設計調用。3、實驗箱上選擇恰當?shù)哪Ｊ竭M行驗證，目標芯片為ACEX1K系列EP1K30TC144-3?！景l(fā)揮部分】1分 在60進制基礎上設計6進制計數(shù)器，完成時序仿真。三、 實驗程序四、 仿真及結果分析五、 硬件驗證1、選擇模式：2、引腳鎖定情況表：六、 小結EDA技術課程實驗報告學生姓名：所在班級：指導教師： 高金定 老師記分及評價：

16、 項目滿分10分得 分 一、 實驗名稱實驗7：LED動態(tài)掃描控制器的設計二、 任務及要求【基本部分】10分1、新建原理圖文件，調用以前的電子鐘模塊、LED顯示譯碼器模塊及其他計數(shù)器模塊、譯碼器模塊等，實現(xiàn)電子鐘時、分、秒的結果在模式B數(shù)碼管上以動態(tài)掃描的方式顯示出來。2、設計完成后生成一個元件，以供更高層次的設計調用。3、實驗箱上選擇模式B進行驗證，目標芯片為ACEX1K系列EP1K30TC144-3。【提示】 數(shù)碼管為共陰極，低電平選中。模式B不提供電平鍵，電子鐘等模塊的使能、清零信號等直接接電源或地（正常工作）。掃描時鐘>300Hz三、 實驗程序四、 仿真及結果分析五、 硬件驗證1、選擇模式：2、引腳鎖定情況表：六、 小結EDA技術課程實驗報告學生姓名：所在班級：指導教師： 高金定 老師記分及評價： 項目滿分10分得 分 一、 實驗名稱實驗8：花樣彩燈控制器的設計二、 任務及要求【基本部分】5分1、在QuartusII平臺上，采用文本輸入設計方法，通過編寫VHDL語言程序，設計一花樣彩燈控制器，實現(xiàn)對實驗箱8個LED發(fā)光二極管的顯示控制，要求至少4種以上的花樣。2、實驗箱上選擇恰當?shù)哪Ｊ竭M行驗證，目標芯片為ACEX1K系列EP1K30TC144-3。【發(fā)揮部分】5分 實現(xiàn)不同的花樣播放不同的背景音樂的功能。三、 實驗程序四、 仿真及結果分析