《FPGA設計》課程教學大綱

《FPGA設計》課程教學大綱一、教師或教學團隊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設計課程名稱（英文）：FPGADesign課程類別：□通識必修課□通識選修課□專業(yè)必修課□專業(yè)方向課■專業(yè)拓展課□實踐性環(huán)節(jié)課程性質(zhì)*：□學術知識性■方法技能性□研究探索性□實踐體驗性課程代碼：周學時：3總學時：48學分:2先修課程：C語言、數(shù)字電子技術授課對象：通信工程專業(yè)學生三、課程簡介《FPGA設計》是高等院校電子通信專業(yè)及相關專業(yè)的專業(yè)課，它是數(shù)字電路和計算機原理等專業(yè)基礎課的重要實踐環(huán)節(jié)，幫助學生鞏固專業(yè)基礎知識，理論聯(lián)系實際，培養(yǎng)實踐動手能力，學會應用Quartus軟件設計分析應用電路，是將學生推向社會重要的過渡。四、課程目標本課程學習目標是：讓學生初步掌握FPGA設計的基本內(nèi)容和主要方法。作為數(shù)字電路，系統(tǒng)分析應用的一種具體方法。具體目標包括：理解、初步掌握EDA技術的概念和特點；掌握硬件設計語言（VHDL）。掌握Quartus軟件的使用，并能用其分析電路，進行仿真進一步深入理解，能使用quartus軟件設計模型，完成一定的功能要求會使用FPGA進行進階分層模型的系統(tǒng)設計，完成組合功能。五、教學內(nèi)容與進度安排*第一單元理論部分1、課時數(shù)：122、講述內(nèi)容：（1）EDA技術概述：發(fā)展史和特點（2）VHDL語言的基本語法（重點）（3）VHDL語言的進階使用（4）狀態(tài)機的設計思想和應用（重點）（5）綜合系統(tǒng)中的分層設計思想難點：并行語句和順序語句的區(qū)別；計數(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)等應用3、學生學習任務：掌握VHDL語言的基本語法程序結(jié)構，能夠使用VHDL語言設計基本的數(shù)字電路程序，能夠通過分層設計模塊初步實現(xiàn)一個簡單數(shù)字系統(tǒng)的運行4、教學方法：課堂講解+學生的回答問題+課堂探討交流5、課外學習要求：理解例題程序，完成部分習題作業(yè)第二單元應用實踐操作部分1、課時數(shù)：322、講述內(nèi)容：（1）QUARTUSII的介紹與使用（2）簡單圖形化設計：例子若干，如加法器、選擇器等（3）帶參數(shù)的宏模塊設計：例子若干，如計數(shù)器、乘法表ROM等（4）組合邏輯電路的驗證與設計：例子若干，如三態(tài)緩沖門設計、編譯碼器等（5）時序邏輯電路的驗證與設計：例子若干，如移位寄存器等（6）時序羅杰電路的典型應用：計數(shù)器（重點）（7）時序羅杰電路的典型應用：分頻器（重點）（8）基于VHDL的設計深入，例子若干，如序列檢測器，AD0809控制程序等（9）綜合設計應用：例子若干（重點）難點：復雜計數(shù)器、移位寄存器的應用開發(fā)與測試運行；簡單系統(tǒng)程序的綜合設計3、學生學習任務：掌握QUARTUS軟件，使用VHDL語言進行各種實際范例程序的開發(fā)，數(shù)量掌握程序的編輯、編譯、調(diào)試、仿真和下載運行測試的步驟和流程4、教學方法：課堂演示+學生自主操作設計+編譯仿真，運行檢測5、課外學習要求：完成各種作業(yè)，習題，思考題并能在課后鞏固練習第三單元綜述部分1、課時數(shù)：42、講述內(nèi)容：（1）綜合設計的模塊分層總結(jié)（2）原理圖設計和VHDL代碼設計的結(jié)合運用（重點）（3）系統(tǒng)設置的注意事項難點：在原理圖設計和VHDL代碼設計之間進行選擇和熟練的結(jié)合使用3、學生學習任務：通過回顧本課程所教程的理論、實踐知識，形成自己的設計思路設計理念，養(yǎng)成設計程序的良好習慣。能獨立進行FPGA的程序開發(fā)4、教學方法：課堂講解+師生之間課堂探討交流5、課外學習要求：理解所有過往程序范例六、修讀要求課程學習應遵守的紀律：準時上課，認真聽講，積極操作，主動設計課堂內(nèi)外學習應達到的標準：課前預習、課后復習等時數(shù)與課堂教學時數(shù)比2:1.七、學習評價方案1、閉卷考試：70% 考試以上機上板操作為主2、考勤與課堂參與表現(xiàn)：30%面授課以考勤提問為主，操作課以實驗完成度為主八、課程資源教材：《EDA技術與VHDL（第4版）》潘松黃繼業(yè)編著清華大學出版社，2013年版補充材料和擴展閱讀（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