全部课程 >FPGA原理与应用    Principle and Application of FPGA

课程基本信息

课程编码:04B40010

课程类别:未设置

先修课程:数字电子技术基础、模拟电子技术基础、程序设计基础

适用专业:电气工程及其自动化

开课院部:电气信息学院

课程负责人:
课程教学团队:
没有专业教师记录!
课程资源:
没有资源记录!

课程展示


课程简介

本课程是电气工程及其自动化专业的一门专业选修课程,是一门实践性很强的课程。通过本课程的学习,使学生在了解FPGA内部结构的基础上,掌握应用硬件描述语言VHDL进行数字系统设计的方法,掌握基于开发工具QuartusII的数字系统设计开发过程,培养学生初步的基于FPGA的数字系统的设计能力,为以后从事基于FPGA的嵌入式系统设计和开发打下基础。

This course is an elective course for Electrical Engineering and Automation, is a very practical course. By Learning the course, students can understand the internal structure of FPGA, can master the method of designing digital system by hardware description language VHDL, can understand the development process of digital system design based on the development tools of Quartus II. The course can cultivate students' capability of designing preliminary digital systems based on FPGA, Lay the foundation for engaging in the design and development of embedded systems based on FPGA in future.

课程教学要求

序号

专业毕业要求

课程教学要求

关联程度

1

工程知识

掌握常用的数字系统方面的工程知识,应用电子设计自动化技术实现实际的工程项目。

H

2

问题分析

能够分析系统的宏观结构及功能单元构成,评估单元电路的功能的可行性,评估宏观结构工作原理的合理性

M

3

设计/开发解决方案

用文本的设计方法完成数字电路系统设计;通过软件化的方法来实现硬件电路功能。

H

4

研究

 

 

5

使用现代工具

在QuartusII软件环境下完成数字系统的设计、仿真验证及硬件适配,体现了EDA(电子设计自动化技术)的优越性

H

6

工程与社会

 

 

7

环境和可持续发展

 

 

8

职业规范

 

 

9

个人和团队

支持层次化的、模块化的设计方法,要求项目成员能够根据设计要求合理分工,共同完成设计方案

M

10

沟通

 

 

11

项目管理

层次化的设计,支持将数字系统工程按顶层、中间层、功能单元底层的结构划分,有利于项目分析和管理。

M

12

终身学习

电子设计自动化技术的不断更新、硬件设计软件化技术趋势的日趋明显,数字电路系统的实现会有更优化的方案,客观上要求除了掌握本课程现有的技术外,还要求不断的学习

H

 

课程教学内容

                                      

章节

名称

主要内容

重难点关键词

学时

类型

绪论

1.FPGA、VHDL与EDA

2. 可编程逻辑器件的发展进程

3. 基于FPGA的数字系统设计的技术优势

1. EDA(电子设计自动化)

2.HDL(硬件描述语言)

2

理论讲授

可编程逻辑器件

1. 可编程逻辑器件的典型产品

2. 可编程逻辑器件的硬件结构

3. FPGA的开发应用选择

1. FPGA基本结构

2. FPGA的配置

3.器件资源与选型

2

理论讲授

Quartus II设计向导

1. Quartus II软件的功能特点

2.基于原理图形输入方式的设计

3. 基于HDL方式的设计初步

1.功能仿真

2.引脚分配

2

理论讲授

VHDL编程基础

1. VHDL程序基本(模型)结构

2. VHDL语言要素

3. VHDL最基本的描述语句

4. VHDL的其他描述语句

1.实体与结构体

2.进程语句

3. BLOCK与断言语句

8

理论讲授+实验

VHDL程序设计

1. VHDL描述风格

2. 组合逻辑、时序电路设计

3. 状态机

4. 硬件描述语言层次化设计

1.时序电路

2.状态机

3.层次化设计

6

理论讲授+实验

数字系统设计实例

1. 简易正弦信号发生器设计

2. 闹钟系统设计

1.宏功能LPM

2.

4

理论讲授+实验

考核要求及成绩评定

序号

成绩类别

考核方式

考核要求

权重(%)

备注

1

期末成绩

期末考试

闭卷

70%

百分制,60分为及格

2

平时成绩

实验

4次

10%

能独立完成实验并得出实验结果

3

课堂作业

2次

10%

课堂作业当场独立完成

4

平时表现

出勤情况

10%

3次未参加课程则无法获得学分

学生学习建议

(一)学习方法建议

1、学生应该区别硬件描述语言HDL工作原理与其他编程语言(如C/C++、汇编)的不同。

2、 多阅读、分析基于FPGA/CPLD技术实现的电子系统设计方面的实例。

3、结合实际的数字电路工程设计项目,多加练习。

(二)学生课外阅读参考资料

1、FPGA电子系统设计项目实战(VHDL语言),王振红著,清华大学出版社,2014

2、EDA技术及应用,谭会生、张昌凡编著,西安电子科技大学出版社,2010

3、SOPC技术实用教程,潘松、黄继业、曾毓编著,清华大学出版社,2005

课程改革与建设

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