030232007-EDA技术课程教学大纲-赵亚威.pdf

EDA技术与 VHDL语言课程教学大纲 课程代码：030232007 课程英文名称：Technology of EDA and VHDL 课程总学时：32 讲课：20 实验：12 上机：0 适用专业：测控技术与仪器 大纲编写（修订）时间：2010.7 一、大纲使用说明 （一）课程的地位及教学目标 EDA 技术与VHDL 语言是测控技术与仪器专业基础课，通过开设该课程使学生掌握利用EDA开发系统，采用自顶向下的层次化设计方法，进行数字电子系统集成化设计的技术和方法，熟悉并掌握VHDL 硬件描述语言，能够比较熟练地使用常用EDA 软件对FPGA 和 CPLD 作一些简单电路系统设计，同时能较好地使用VHDL 语言设计简单的逻辑电路和逻辑系统，逐步培养学生对复杂数字系统的分析和设计能力。（二）知识、能力及技能方面的基本要求 通过对电子系统设计的基本理论和方法的介绍，培养学生进行数字系统设计的能力。1了解EDA 技术的由来、可编程逻辑器件的发展历程、传统的电子线路设计与EDA 技术的区别及联系。2掌握在EDA 软件平台上进行逻辑设计的几种输入方法、掌握设计项目的编译、仿真、定时分析、器件编程等。3、掌握硬件描述语言VHDL 的程序结构、语言要素、VHDL 的描述风格、仿真、综合等。会利用VHDL 语言进行简单的电路设计。4、通过EDA 设计综合实验，熟悉电子系统层次化设计与基本设计全过程，初步具备解决实际问题的综合能力。教学中注重方法的传授，强调实际应用，鼓励创新，激发学生对本门课的兴趣。由于本门课内容较多学时有限，教学中可根据学生的实际情况适当调整教学内容。（三）实施说明 本课程具有很强的实用性，教学中除要求学生掌握原理图设计电路外，重点要求学生在一定程度上掌握运用VHDL 硬件描述语言设计电路，通过实际操作，了解使用VHDL 硬件描述语言设计电路不同于传统的电路设计，了解现代设计电路的新技术。从而达到了学习这门课的目的，使学生能够将理论知识运用到实际中去，真正学以致用。教学中采用电子教案、CAI 课件及多媒体教学系统等先进教学手段，以确保在有限的学时内，全面、高质量地完成课程教学任务。（四）对先修课的要求 本课程要求的先修课程为电路、模拟电子技术、数字电子技术。（五）对习题课、实验环节的要求 本课程有较强的实践性和技巧性，不设置单独的习题课，理论讲授过程中始终贯穿有应用习题，以此提高学生的感性认识，加深理解，同时鼓励学生课下多做实践练习。实验作为提高学生应用实践能力的关键环节，应该对每个实验内容都足够重视，为了紧跟EDA 技术的发展，教学中可以适当修改实验内容。（六）课程考核方式 1.考核方式：考查 2.考核目标：重点考核学生对VHDL 语言的掌握情况，以及数字电子系统设计的基本方法和技术。3.成绩构成：本课程的总成绩主要由两部分组成：平时成绩（包括作业、小测验、提问、出勤情况等）占70%，实验成绩占30%。平时成绩由任课教师视具体情况按百分制给出；实验成绩由实验老师参照相关规定按百分制给出，实验无成绩或实验不及格，总成绩直接以不及格计。（七）参考书目:1、EDA 技术及应用教程，赵全利编，机械工业出版社，2009 2、EDA 技术及应用,江国强编，电子工业出版社，2006 3、可编程逻辑器件与EDA 技术，李景华编，东北大学出版社，2001 4、EDA 技术入门与提高，王行等编，西安电子科技大学出版社，2009 二、中文摘要 本课程是测控技术与仪器专业学生选修的一门实践性很强的专业课程。课程通过对EDA 技术、可编程逻辑器件及VHDL 语言的讲授，使学生熟悉EDA 设计方法、设计语言和开发软件，具有利用VHDL 硬件描述语言和EDA 开发工具进行数字系统的设计和开发的能力。课程主要内容包括可编程逻辑器件结构和原理、EDA 开发软件及应用、硬件描述语言VHDL、EDA 仿真技术及EDA技术工程应用等。本课程将为后续课程的学习以及相关课程设计、毕业设计等奠定基础。三、课程学时分配表（标题黑体4 号）序号 教学内容 学时 讲课 实验 上机 1 EDA 技术概述和可编程逻辑器件 2 2 2 EDA 开发软件及应用 6 2 4 3 硬件描述语言VHDL 4 4 4 用 VHDL 实现常用逻辑电路 6 4 2 5 EDA 仿真技术应用实例 8 4 4 6 常见EDA 设计中的工程问题 2 2 7 EDA 技术工程应用实例 4 2 2 合计 32 20 12 四、教学内容及基本要求 第 1 部分 EDA 技术概述和可编程逻辑器件 总学时(单位：学时):2 讲课:2 实验:0 上机:0 具体内容:1）EDA 技术的发展 2）EDA 技术的主要内容 3）EDA 技术的设计流程和设计方法 4）可变程逻辑器件PLD、CPLD、FPGA 基本结构 5）可编程逻辑器件产品介绍 重 点:EDA 技术的设计流程和设计方法，可编程逻辑器件基本结构 难 点:可编程逻辑器件基本结构 第 2 部分 EDA 开发软件及应用 总学时(单位：学时):6 讲课:2 实验:4 上机:0 具体内容:1）Quartus II 安装 2）Quartus II 设计输入 3）Quartus II 设计编译 4）Quartus II 设计仿真 5）Quartus II 器件编程 6）Quartus II 宏功能模块概述 7）Quartus II 宏功能模块定制管理器 8）Quartus II 宏功能模块的应用和例化 重 点:Quartus II 设计输入，设计编译，设计仿真，器件编程 难 点:Quartus II 宏功能模块定制管理器，Quartus II 宏功能模块的应用和例化 习 题:熟悉Quartus II 软件平台及原理图输入设计法 实 验:Quartus II 软件实验：熟悉Quartus II 环境，编译，仿真，下载。24 进制计数器设计：用原理图输入法实现24 进制计数器，编译，仿真。第 3 部分 硬件描述语言VHDL 总学时(单位：学时):4 讲课:4 实验:0 上机:0 具体内容:1）VHDL 程序的基本结构：实体、结构体等 2）VHDL 的语言要素：标识符、数据对象、数据类型、运算操作符等 3）VHDL 结构体的描述方式：进程语句、顺序描述语句、并行语句、BLOCK 语句、COMPONENT语句、GENERATE 语句等 4）VHDL 设计逻辑电路的基本思想和方法 重 点:VHDL 程序的基本结构、VHDL 语言要素、VHDL 结构体的描述方式 难 点:VHDL 设计逻辑电路的基本思想和方法 习 题:VHDL 语言基本描述语句编程练习 第 4 部分 用 VHDL 实现常用逻辑电路 总学时(单位：学时):6 讲课:4 实验:2 上机:0 具体内容:1）组合逻辑电路设计：基本逻辑门、编码器、译码器、加法器、数据选择器等 2）时序逻辑电路设计：锁存器、计数器、存储器等 3）状态机逻辑电路设计 重 点:时序逻辑电路设计 难 点:状态机逻辑电路设计 实 验:60 进制计数器设计：用VHDL 语言实现60 进制计数器，编译，仿真。习 题:VHDL 语言组合逻辑电路、时序逻辑电路设计 第 5 部分 EDA 仿真技术应用实例 总学时(单位：学时):8 讲课:4 实验:4 上机:0 具体内容:1）优先编码器设计 2）显示译码器设计 3）全加器设计 4）触发器设计 5）锁存器设计 6）计数器设计 7）移位寄存器设计 8）状态机设计 重 点:组合、时序逻辑电路设计应用实例 难 点:混合输入设计法，状态机设计 实 验:综合实验：用混合输入法实现简易数字钟，编译，仿真、下载。第 6 部分 常见EDA 设计中的工程问题 总学时(单位：学时):2 讲课:2 实验:0 上机:0 具体内容:1）建立时间和保持时间 2）竞争和冒险 3）EDA 设计中的同步 4）时钟问题 重 点:竞争和冒险，EDA 设计中的同步 难 点:竞争和冒险 第 7 部分 EDA 技术工程应用实例 总学时(单位：学时):4 讲课:2 实验:2 上机:0 具体内容:1）交通灯控制器设计 2）矩阵键盘设计 3）数字电子钟设计 4）数字频率计设计 重 点:EDA 技术工程应用实例 难 点:EDA 技术工程应用设计思想 实 验:综合实验：用混合输入法实现数字波形发生器设计。编写人：赵亚威 审核人：陈亮 批准人：张焕君