《FPGA設(shè)計(jì)》課程教學(xué)大綱

《FPGA設(shè)計(jì)》課程教學(xué)大綱一、教師或教學(xué)團(tuán)隊(duì)信息教師姓名職稱辦公室電話電子信箱二、課程基本信息課程名稱（中文）：FPGA設(shè)計(jì)課程名稱（英文）：FPGADesign課程類別：□通識(shí)必修課□通識(shí)選修課□專業(yè)必修課□專業(yè)方向課■專業(yè)拓展課□實(shí)踐性環(huán)節(jié)課程性質(zhì)*：□學(xué)術(shù)知識(shí)性■方法技能性□研究探索性□實(shí)踐體驗(yàn)性課程代碼：周學(xué)時(shí)：3總學(xué)時(shí)：48學(xué)分:2先修課程：C語(yǔ)言、數(shù)字電子技術(shù)授課對(duì)象：通信工程專業(yè)學(xué)生三、課程簡(jiǎn)介《FPGA設(shè)計(jì)》是高等院校電子通信專業(yè)及相關(guān)專業(yè)的專業(yè)課，它是數(shù)字電路和計(jì)算機(jī)原理等專業(yè)基礎(chǔ)課的重要實(shí)踐環(huán)節(jié)，幫助學(xué)生鞏固專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，理論聯(lián)系實(shí)際，培養(yǎng)實(shí)踐動(dòng)手能力，學(xué)會(huì)應(yīng)用Quartus軟件設(shè)計(jì)分析應(yīng)用電路，是將學(xué)生推向社會(huì)重要的過(guò)渡。四、課程目標(biāo)本課程學(xué)習(xí)目標(biāo)是：讓學(xué)生初步掌握FPGA設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容和主要方法。作為數(shù)字電路，系統(tǒng)分析應(yīng)用的一種具體方法。具體目標(biāo)包括：理解、初步掌握EDA技術(shù)的概念和特點(diǎn)；掌握硬件設(shè)計(jì)語(yǔ)言（VHDL）。掌握Quartus軟件的使用，并能用其分析電路，進(jìn)行仿真進(jìn)一步深入理解，能使用quartus軟件設(shè)計(jì)模型，完成一定的功能要求會(huì)使用FPGA進(jìn)行進(jìn)階分層模型的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，完成組合功能。五、教學(xué)內(nèi)容與進(jìn)度安排*第一單元理論部分1、課時(shí)數(shù)：122、講述內(nèi)容：（1）EDA技術(shù)概述：發(fā)展史和特點(diǎn)（2）VHDL語(yǔ)言的基本語(yǔ)法（重點(diǎn)）（3）VHDL語(yǔ)言的進(jìn)階使用（4）狀態(tài)機(jī)的設(shè)計(jì)思想和應(yīng)用（重點(diǎn)）（5）綜合系統(tǒng)中的分層設(shè)計(jì)思想難點(diǎn)：并行語(yǔ)句和順序語(yǔ)句的區(qū)別；計(jì)數(shù)器、移位寄存器、同步/異步、并行/串行、邊沿出發(fā)/電平觸發(fā)等應(yīng)用3、學(xué)生學(xué)習(xí)任務(wù)：掌握VHDL語(yǔ)言的基本語(yǔ)法程序結(jié)構(gòu)，能夠使用VHDL語(yǔ)言設(shè)計(jì)基本的數(shù)字電路程序，能夠通過(guò)分層設(shè)計(jì)模塊初步實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單數(shù)字系統(tǒng)的運(yùn)行4、教學(xué)方法：課堂講解+學(xué)生的回答問(wèn)題+課堂探討交流5、課外學(xué)習(xí)要求：理解例題程序，完成部分習(xí)題作業(yè)第二單元應(yīng)用實(shí)踐操作部分1、課時(shí)數(shù)：322、講述內(nèi)容：（1）QUARTUSII的介紹與使用（2）簡(jiǎn)單圖形化設(shè)計(jì)：例子若干，如加法器、選擇器等（3）帶參數(shù)的宏模塊設(shè)計(jì)：例子若干，如計(jì)數(shù)器、乘法表ROM等（4）組合邏輯電路的驗(yàn)證與設(shè)計(jì)：例子若干，如三態(tài)緩沖門設(shè)計(jì)、編譯碼器等（5）時(shí)序邏輯電路的驗(yàn)證與設(shè)計(jì)：例子若干，如移位寄存器等（6）時(shí)序羅杰電路的典型應(yīng)用：計(jì)數(shù)器（重點(diǎn)）（7）時(shí)序羅杰電路的典型應(yīng)用：分頻器（重點(diǎn)）（8）基于VHDL的設(shè)計(jì)深入，例子若干，如序列檢測(cè)器，AD0809控制程序等（9）綜合設(shè)計(jì)應(yīng)用：例子若干（重點(diǎn)）難點(diǎn)：復(fù)雜計(jì)數(shù)器、移位寄存器的應(yīng)用開(kāi)發(fā)與測(cè)試運(yùn)行；簡(jiǎn)單系統(tǒng)程序的綜合設(shè)計(jì)3、學(xué)生學(xué)習(xí)任務(wù)：掌握QUARTUS軟件，使用VHDL語(yǔ)言進(jìn)行各種實(shí)際范例程序的開(kāi)發(fā)，數(shù)量掌握程序的編輯、編譯、調(diào)試、仿真和下載運(yùn)行測(cè)試的步驟和流程4、教學(xué)方法：課堂演示+學(xué)生自主操作設(shè)計(jì)+編譯仿真，運(yùn)行檢測(cè)5、課外學(xué)習(xí)要求：完成各種作業(yè)，習(xí)題，思考題并能在課后鞏固練習(xí)第三單元綜述部分1、課時(shí)數(shù)：42、講述內(nèi)容：（1）綜合設(shè)計(jì)的模塊分層總結(jié)（2）原理圖設(shè)計(jì)和VHDL代碼設(shè)計(jì)的結(jié)合運(yùn)用（重點(diǎn)）（3）系統(tǒng)設(shè)置的注意事項(xiàng)難點(diǎn)：在原理圖設(shè)計(jì)和VHDL代碼設(shè)計(jì)之間進(jìn)行選擇和熟練的結(jié)合使用3、學(xué)生學(xué)習(xí)任務(wù)：通過(guò)回顧本課程所教程的理論、實(shí)踐知識(shí)，形成自己的設(shè)計(jì)思路設(shè)計(jì)理念，養(yǎng)成設(shè)計(jì)程序的良好習(xí)慣。能獨(dú)立進(jìn)行FPGA的程序開(kāi)發(fā)4、教學(xué)方法：課堂講解+師生之間課堂探討交流5、課外學(xué)習(xí)要求：理解所有過(guò)往程序范例六、修讀要求課程學(xué)習(xí)應(yīng)遵守的紀(jì)律：準(zhǔn)時(shí)上課，認(rèn)真聽(tīng)講，積極操作，主動(dòng)設(shè)計(jì)課堂內(nèi)外學(xué)習(xí)應(yīng)達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)：課前預(yù)習(xí)、課后復(fù)習(xí)等時(shí)數(shù)與課堂教學(xué)時(shí)數(shù)比2:1.七、學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)方案1、閉卷考試：70% 考試以上機(jī)上板操作為主2、考勤與課堂參與表現(xiàn)：30%面授課以考勤提問(wèn)為主，操作課以實(shí)驗(yàn)完成度為主八、課程資源教材：《EDA技術(shù)與VHDL（第4版）》潘松黃繼業(yè)編著清華大學(xué)出版社，2013年版補(bǔ)充材料和擴(kuò)展閱讀（參考書目）：《可編程ASIC集成數(shù)字系統(tǒng)》，孟憲元編，電子工業(yè)出版社，1997.《Programmable