基于VHDLFPGA设计教学大纲

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1、基于VHDL的FPGA设计TheDesignofFPGABasedonVHDL一、课程简介《基于VHDL的FPGA设计》课程是面向电子信息工程本科专业开设的一门重要专业选修课程，共40学时，2.5学分，其中实验课程16学时。本课程内容包括大规模可编程逻辑器件FPGA/CPLD的结构及原理，VHDL的编程基础，EDA的设计开发软件QuartusⅡ以及实验开发系统的结构及使用。二、课程目标和要求目标：本课程的教学目的是使学生了解基本可编程器件如CPLD、FPGA的原理及应用，著名厂商及产品系列、选型原则；会运用硬件描述语言VHDL和EDA软件QuartusⅡ

2、(Altera公司提供)设计电子线路；学生通过本课程学习，可掌握基于EDA技术开发可编程器件应用的方法及开发工具，为工程应用打下基础。要求：通过本课程的学习，要求学生掌握两种主要逻辑结构：FPGA、CPLD；了解用原理图输入设计方法、波形设计方法；掌握、熟悉用VHDL语言，并能用其设计各种系统及工程应用；学会使用QuartusⅡ软件的操作过程，用QuartusⅡ设计并下载一些组合逻辑电路课题；具备一些简单的用EDA技术设计能力，为今后从事工程技术工作和科学研究工作打下基础。三、与相关课程的联系和分工《基于VHDL的FPGA设计》课程中应用了《低频电子线路

3、》、《数字电路与逻辑设计》中的基础知识和基本理论，并且利用了《电子技术基础实验》中的基本实验方法。《基于VHDL的FPGA设计》注重对学生综合设计能力的培养，将为后续专业课程的学习打下良好基础。四、教学方法和考核形式教学方法：本课程采用课堂讲授和实验相结合的方法。考核形式：开卷考，最终该课程成绩由两部分组成：理论课考试成绩70%，实验成绩20%，平时成绩10%。五、教学内容和学时分配学时分配表章目讲授学时实验、上机、实训等备注第一章概述2学时实验一QuartusII9.0软件的使用4学时第二章FPGA／CPLD结构与应用4学时实验二用原理图输入法设4学时

4、计8位全加器第三章VHDL设计初步2学时实验三用文本输入法设计2选1多路选择器2学时第四章VHDL设计进阶2学时实验四用文本输入法设计7段数码显示译码器2学时第五章VHDL结构与要素8学时实验五乐曲硬件演奏电路的设计4学时第六章VHDL基本语句4学时第七章状态机设计2学时合计24学时16学时（一）理论教学内容第一章EDA设计流程及工具(2学时)1.目的要求：了解基于EDA软件的FPGA/CPLD开发流程,ASIC的含义、设计方法及设计流程,QuartusⅡ软件。掌握EDA的概念、优势及其发展状况；初步接确硬件描述语言VHDL的设计方法及综合,IP核的概念

5、及其地位。熟悉EDA的常用开发工具及其各个模块。2.重点难点：自顶向下设计方法3.要点或知识点第一节概述1.EDA技术、其实现目标及其发展趋势2.VHDL硬件描述语言的综合及其自顶向下设计方法第二节设计流程第三节ASIC及其设计流程1.ASIC设计方法2.一般ASIC设计的流程第四节常用EDA工具第五节QuartusⅡ简介第六节IP核简介第二章FPGA／CPLD结构与应用（4学时）1.目的要求：了解FPGA、CPLD产品（公司、型号、相应的EDA软件）。掌握EDA的概念、优势及其发展状况；硬件描述语言VHDL的设计方法及综合,IP核的概念及其地位。熟悉E

6、DA的常用开发工具及其各个模块,可编程逻辑器件PLD的原理、结构,两种大规模可编程逻辑器件FPGA、CPLD的结构、工作原理、测试技术、编程、配置。2.重点难点：查找表逻辑结构3.要点或知识点第一节概述1.可编程逻辑器件的发展历程2.可编程逻辑器件的分类第二节简单PLD原理第三节CPLD结构与工作原理第四节FPGA结构与工作原理1.查找表逻辑结构2.Cyclone／CycloneⅡ系列器件的结构与原理第五节硬件测试技术第三章VHDL设计初步（8学时）1.目的要求：了解用VHDL表达和设计电路的方法，以及由此引出的VHDL语言现象和语句规则。2.重点难点：

7、异步时序电路设计3.要点或知识点第一节多路选择器的VHDL描述1.2选1多路选择器的VHDL描述2.相关语句结构和语法说明第二节1位二进制全加器的VHDL描述第三节寄存器描述及其VHDL语言现象1.D触发器的VHDL描述2.VHDL描述的语言现象说明3.实现时序电路的VHDL不同表述4.异步时序电路设计第四节计数器设计1.4位二进制加法计数器设计2.整数类型3.计数器设计的其他表达方式第四章VHDL设计进阶（4学时）1.目的要求：掌握用VHDL表达和设计电路的方法，理解VHDL语言现象和语句规则的特点。2.重点难点：进程语句，并行语句的特点3.教学内容（

8、或要点）第一节数据对象第二节双向和三态电路信号赋值例解第三节IF语句概述第四节进