1、 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
2、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
3、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
4、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
5、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 知识点 讲课 序号 描述 序号 描述 1 EDA 绪论 1 课程内容、任务和学习方法 2 2 EDA 技术及其发展 3 EDA 技术实现目标 4 硬件描述语言 VHDL 5 VHDL 综合 6 基于 VHDL 的自顶向下设计方法 7 EDA 技术的优势 8 EDA 的发展趋势 2 EDA 设计流程及其工具 1 FPGA/CPLD 开发流程 6 2 ASIC
6、及其设计流程 3 常用 EDA 工具 4 QuartusII 简介 5 IP 核简介 6 数字系统的设计准则 3 FPGA/CPLD 结构与应用 1 概 述 8 2 简单可编程逻辑器件原理 3 CPLD 的结构与工作原理 4 FPGA 的结构与工作原理 5 硬件测试技术 6 FPGA/CPLD 产品概述 7 编程与配置 4 VHDL 设计初步 1 多路选择器的 VHDL 描述 6 2 寄存器描述及其 VHDL 语言现象 3 1 位二进制全加器的 VHDL 描述 4 计数器设计 5 一般加法计数器设计 5 QuartusII 应用向导 1 基本设计流程 4 2 引脚设置和下载 3 嵌入式逻辑分析
7、仪使用方法 4 原理图输入设计方法 6 VHDL 设计进阶 1 数据对象 4 2 双向和三态电路信号赋值例解 3 IF 语句概述 4 进程语句归纳 5 并行语句例解 6 仿真延时 7 宏功能模块与 IP 应用 1 宏功能模块概述 4 2 宏模块应用实例 3 在系统存储器数据读写编辑器应用 4 编辑 SignalTapII 的触发信号 5 其它存储器模块的定制与应用 6 流水线乘法累加器的混合输入设计 7 LPM 嵌入式锁相环调用 8 IP 核 NCO 数控振荡器使用方法 9 8051 单片机 IP 核应用 8 状态机设计 1 一般有限状态机设计 4 2 Moore 型有限状态机设 3 Meal
8、y 型有限状态机设计 4 状态编码 5 非法状态处理 9 VHDL 结构 与要素 1 实体 2 2 结构体 3 子程序 4 VHDL 库 5 程序包 6 配置 7 VHDL 文字规则 8 数据类型 9 操作符 10 VHDL 基本语句 1 顺序语句 2 并行语句 3 属性描述与定义语句 11 总计 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
9、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:/
