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《逻辑电路与FPGA应用》课程教学大纲
课程名称(中文):逻辑电路与FPGA应用
课程名称(英文):Logic Circuits Application of FPGA
课程类别:□通识必修课□通识选修课■专业必修课□专业方向课
□专业拓展课□实践性环节
课程性质*:□学术知识性■方法技能性□研究探索性□实践体验性
课程代码:2110027
周学时:3 总学时:48(课内实验12) 学分:3(实践学分0.75)
先修课程:数字电子技术、C程序设计
授课对象:电子信息工程国内
三、课程简介
逻辑电路与FPGA应用为电子信息工程专业的专业必修课、考试课,在第五学期开设。
电子技术发展迅猛,使传统的电子设计方法正逐步退出历史舞台。而基于EDA(电子设计自动化)技术的芯片设计正在成为电子系统设计的主流。FPGA(现场可编程门阵列)是当今应用最广泛的可编程专用集成电路(ASIC)。HDL(硬件描述语言)是EDA技术的重要组成部分。可编程逻辑器件尤其是FPGA是很多复杂高速数字电路系统设计和验证时的首选器件。本课程使学生初步掌握现代EDA设计方法,学会使用可编程逻辑器FPGA的开发工具设计数字逻辑电路。目前全国性的大学生竞赛如电子竞赛、机器人大赛等对学生在FPGA器件的应用能力都提出了要求。为了提高学生在这方面的能力,开设此课程。结合一些项目的设计,使学生的实际动手能力得到提高。
四、课程目标
通过本课程学习,使学生了解可编程逻辑器件(Programmable Logic Device,PLD)的发展历史,熟悉器件的结构特点和复杂可编程逻辑器件CPLD/FPGA的原理和开发流程,掌握使用硬件描述语言Verilog HDL编程实现常见的中等规模数字电路以及较高难度的数字系统,通过Quartus II软件进行仿真,在ALTERA DE2-70开发板上进行硬件验证。
五、教学内容与进度安排*(满足对应课程标准的第2条)
(需要清晰地呈现每一章或教学单元的教学内容、学习要求、授课形式和课后作业等,学生由此可以准确地了解每一章或教学单元的学习任务,课后可根据教学进程,规划、开展自主学习。)
第一章 *****
1. 课时数
2. 讲授内容或训练技能,重点、难点
3. 学生学习任务
4. 教学方法
(课程教学过程以学生的探究、阅读、讨论、尝试练习、创作等动手、动脑活动和教师的过程指导为主的课程教学环节,应以活动方案的形式,说明活动的程序、活动过程中学生的组织方式、学生参与课堂活动需完成的前期课外准备、学生活动情况评价方式、师生互动模式等。)
5. 课外学习要求
第1章FPGA器件基础知识
1. 课时数 4学时
2. 讲授内容或训练技能,重点、难点
授课内容:PLD的发展史、PLD 的开发工具、FPGA厂商介绍以及FPGA的设计流程、FPGA典型器件的结构和器件型号的介绍
重点:FPGA的设计流程和器件型号的介绍
难点:设计流程中的仿真和适配方式
3. 学生学习任务
了解FPGA的设计流程和仿真模式,掌握几种器件型号。
4. 教学方法
以PPT讲授为主,偶尔有互动提问环节,以保持学生听课的兴趣。
5. 课外学习要求
复习本堂课内容,预习下一次的学习内容
第2章层次建模的概念
1. 课时数2学时
2. 讲授内容或训练技能,重点、难点
授课内容:top-down和bottom-up的设计方法,模块的构成等
重点:Verilog HDL模块的构成
难点:四个不同抽象级别的描述方式
3. 学生学习任务
记录笔记,消化吸收,完成课堂练习
4. 教学方法
用具体例子讲解top-down和bottom-up设计方法,说明传统电路设计方法和现代方法根本区别。
描述Verilog基本模块的构成之后,给出习题,要求学生独立完成,并进行点评讲解。
5. 课外学习要求
复习本堂课内容,预习下一次的学习内容
第3章基本概念
1. 课时数4学时(其中课堂练习小题1学时)
2. 讲授内容或训练技能,重点、难点
授课内容:Verilog HDL的词法规定和数据类型
重点:数值和位的使用
难点:线网类型和寄存器类型变量的区别
3. 学生学习任务
记录笔记,对重点难点反复琢磨,独立完成课堂练习
4. 教学方法
PPT讲解琐碎知识点,并通过反复举例,多次练习加深对知识点的理解,布置课堂作业、提问、互动并讲解
5. 课外学习要求
复习本堂课内容,完成作业,并预习下一次的学习内容
第4章模块和端口
1. 课时数4学时(包含课堂练习小题1学时)
2. 讲授内容或训练技能,重点、难点
授课内容:Verilog HDL的一般组成部分以及模块实例的端口连接规则
重点:Verilog HDL的一般组成部分
难点:模块实例的端口连接规则
3. 学生学习任务
记录笔记,对重点难
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