2 EDA应用技术A 教学大纲修改(肖鸿).doc

《EDA 应用技术 A》课程教学大纲 大纲执笔人：肖鸿 大纲审核人：王创新 课程编号：0809000445 英文名称：EDA Applications Technology 学分：3 总学时：48。其中，讲授 40 学时，实验 8 学时。 适用专业: 电子信息工程专业三年级或四年级本科学生。 先修课程：数字电子技术、微机原理及接口技术。 一、课程性质与教学目的 EDA 应用技术是电子类专业的一门是重要的专业技术基础课程、必修课。通过本课程的学习， 使同学们能够初步掌握大规模逻辑电路 CPLD 和 FPGA 的原理和应用，并能利用 VHDL 语言开发 简单的实用电路。学完本课后，应使学生掌握 CPLD 和 FPGA 的基本结构、各部分工作原理， CycloneII 系列器件的功能、特点、I/O 端口配置、边界扫描、器件编程及在线调试技术，基本掌 握开发软件 QuartusII 的使用方法，介绍与设计有关的外围器件，掌握硬件描述语言 VHDL 的语 法特点、结构和编程方法。 二、基本要求 通过本课程的学习，掌握 CPLD 和 FPGA 的基本结构、各部分工作原理，CycloneII 系列器件 的功能、特点、I/O 端口配置、边界扫描、器件编程及在线调试技术，基本掌握开发软件 QuartusII 的使用方法，介绍与设计有关的外围器件，掌握硬件描述语言 VHDL 的语法特点、结构和编程方法。 三、重点与难点 本课程重点是：现代数字系统的设计方法与过程；PLD 的分类，PLD 的基本结构和工作原理； 现场可编程逻辑门阵列（FPGA）基本结构；CycloneII 系列 FPGA 主要技术特性，CPLD 与 FPGA 的区别，JTAG 边界扫描测试的原理；QuartusII CPLD 软件开发系统的基本操作，QuartusII 的设 计、应用过程，逻辑设计的输入方法，设计项目的编译，设计项目的仿真，设计项目的下载。VHDL 语言的顺序语句，并行语句，状态机，类属，网络表，过程和子程序；EDA 与传统数字电路以及 单片机的设计思路的区别等。 本课程难点是：现代数字系统的设计方法与过程； PLD 的基本结构和工作原理；现场可编 程逻辑门阵列（FPGA）基本结构； CPLD 与 FPGA 的区别，JTAG 边界扫描测试的原理；QuartusII 的设计、应用过程，逻辑设计的输入方法。VHDL 语言的顺序语句，并行语句，状态机，类属， 网络表，过程和子程序。 本课程实践性很强，要求在教学中特别注重培养学生分析综合能力和实际动手能力，以及注 意 EDA 与传统数字电路以及单片机的设计思路的区别等。 四、教学方法 本课程以理论教学为主，以实践教学为辅。采用电化教学、多媒体教学的课堂讲授和采用现 场演示教学和实际操作相结合的实验教学。 五、课程知识单元、知识点及学时分配 本课程总计 48 学时，教学环节包括课堂讲授 40 课时，实验教学 8 课时，其学时分配见下表： “DSP 原理及其应用 A”课程教学学时分配表 知识单元 序号 描述 1 EDA 绪论 2 EDA 设计流 程及其工具 3 4 FPGA/CPLD 结构与应用 VHDL 设计 初步 知识点 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 描述 课程内容、任务和学习方法 EDA 技术及其发展 EDA 技术实现目标 硬件描述语言 VHDL VHDL 综合 基于 VHDL 的自顶向下设计方法 EDA 技术的优势 EDA 的发展趋势 FPGA/CPLD 开发流程 ASIC 及其设计流程 常用 EDA 工具 QuartusII 简介 IP 核简介 数字系统的设计准则 概 述 简单可编程逻辑器件原理 CPLD 的结构与工作原理 FPGA 的结构与工作原理 硬件测试技术 FPGA/CPLD 产品概述 编程与配置 多路选择器的 VHDL 描述 寄存器描述及其 VHDL 语言现象 1 位二进制全加器的 VHDL 描述 计数器设计 讲 课 2 6 8 6 5 6 7 8 9 QuartusII 应 用向导 VHDL 设计 进阶 宏功能模块 与 IP 应用 状态机设计 VHDL 结构与 要素 10 VHDL 基本语 句 11 总计 5 1 2 3 4 一般加法计数器设计 基本设计流程 引脚设置和下载 嵌入式逻辑分析仪使用方法 原理图输入设计方法 1 数据对象 2 3 4 双向和三态电路信号赋值例解 IF 语句概述 进程语句归纳 5 6 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 并行语句例解 仿真延时 宏功能模块概述 宏模块应用实例 在系统存储器数据读写编辑器应用 编辑 SignalTapII 的触发信号 其它存储器模块的定制与应用 流水线乘法累加器的混合输入设计 LPM 嵌入式锁相环调用 IP 核 NCO 数控振荡器使用方法 8051 单片机 IP 核应用 一般有限状态机设计 Moore 型有限状态机设 Mealy 型有限状态机设计 状态编码 非法状态处理 实体 结构体 子程序 VHDL 库 程序包 6 7 8 9 1 2 3 配置 VHDL 文字规则 数据类型 操作符 顺序语句 并行语句 属性描述与定义语句 4 4 4 4 2 40 六、实验、上机与实训教学条件及内容 本课程实验总计 8 学时，是以 SOPC-NIOSII EAD/SOPC 系统为平台，以具体实例为实验内容， 让学生深刻理解 EDA 芯片的特点，培养学生应用 EDA 设计解决实际问题的能力，实验题目参考 如下： 实验一 3-8 译码器电路设计。 实验二 数码管显示驱动电路设计。 实验三 数字钟显示驱动电路设计。 实验四 键盘扫描电路设计。 实验五 交通灯控制电路设计。 七、作业要求 每章结束应该布置与本章内容相关的练习与作业，作业量以中等程度学生在一个半小时左右 完成为宜。 八、考核方式与要求 1.知识考核 占总成绩的 80%，主要采用期末书面考试的方式评定。期末考试采用闭卷考试。 2.能力考核 占总成绩的 20%，其中根据作业、质疑、课堂讨论和自由选题报告等能力、素质评定占 10%， 实验课成绩占 10%（按实验态度、操作技能、实验报告进行评定）。 九、教材与主要参考书 1.推荐教材： [1] 潘 松，黄继业．EDA 技术实用教程．北京科学出版社，2002 [2] Mark Zwolinski．Digital System Design with VHDL．北京电子工业出版社，2002 [3]江国强 。EDA 技术与应用（第 3 版） ，电子工业出版社，2010 2.主要参考书： [1] 宋万杰．CPLD 技术及其应用．西安电子科技大学出版社，1999 [2] 王志华．数字集成系统的结构化设计与高层次综合．清华大学出版社，2000 [3] 赵曙光．可编程逻辑器件原理、开发与应用．西安电子科技出版社，2000 [4] altera 公司相关资料：http://www.altera.com.cn/