《FPGA設(shè)計(jì)與應(yīng)用》課程教學(xué)大綱

《FPGA設(shè)計(jì)與應(yīng)用》教學(xué)大綱一、課程基本信息課程名稱FPGA設(shè)計(jì)與應(yīng)用FPGADesignandApplication課程編碼OSI220221020開課院部海洋與空間信息學(xué)院課程團(tuán)隊(duì)通信系統(tǒng)組學(xué)分2.0課內(nèi)學(xué)時32講授32實(shí)驗(yàn)0上機(jī)0實(shí)踐0課外學(xué)時32適用專業(yè)通信工程授課語言中文先修課程模擬電子技術(shù)、程序設(shè)計(jì)（C/C++）、數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程簡介（限選）本課程是通信工程專業(yè)選修課程，培養(yǎng)學(xué)生基于FPGA的嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和工程實(shí)踐能力。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握EDA技術(shù)概念、數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，可編程芯片PLD的基本原理、硬件描述語言（VerilogHDL）的硬件設(shè)計(jì)方法。能熟練運(yùn)用EDA的主流開發(fā)工具Quartusprime和modelsim，熟悉集成開發(fā)環(huán)境下的FPGA設(shè)計(jì)、仿真與驗(yàn)證，具有基于FPGA的嵌入式系統(tǒng)協(xié)同設(shè)計(jì)的工程能力。Thiscourseisanelectivecourseforcommunicationengineeringmajor,whichtrainsstudents'designandengineeringpracticeabilityofembeddedsystembasedonFPGA.Throughthestudyofthiscourse,studentscanmasterEDATechnologyconcept,digitalsystemdesignmethod,basicprincipleofprogrammablechipPLDandhardwaredesignmethodofVerilogHDL.AbletoskillfullyuseEDA'smainstreamdevelopmenttoolsQuartusprimeandmodelsim,familiarwithFPGAdesign,simulationandverificationundertheintegrateddevelopmentenvironment,andhavetheengineeringabilityofembeddedsystemcollaborativedesignbasedonFPGA.負(fù)責(zé)人大綱執(zhí)筆人審核人二、課程目標(biāo)序號代號課程目標(biāo)OBE畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)任務(wù)自選1M1目標(biāo)1：能掌握數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法和FPGA設(shè)計(jì)流程，用于電路模塊和系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是3.13.12M2目標(biāo)2：能針對具體的組合邏輯或時序邏輯電路模塊，進(jìn)行功能分析和Verilog設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)是3.23.23M3目標(biāo)3：能掌握FPGA開發(fā)的EDA工具的使用方法，能認(rèn)識到每種工具的局限性是5.15.1三、課程內(nèi)容序號章節(jié)號標(biāo)題課程內(nèi)容/重難點(diǎn)支撐課程目標(biāo)課內(nèi)學(xué)時教學(xué)方式課外學(xué)時課外環(huán)節(jié)1第1章第1章EDA技術(shù)概述本章重點(diǎn)難點(diǎn)：EDA概念、SOC、SOPC、全定制和半定制、PLD原理和分類、TOP-Down、IP及IP復(fù)用、綜合、適配和下載////21.11.1EDA和IC技術(shù)概述IC定義、集成電路IC實(shí)現(xiàn)流程、IC產(chǎn)業(yè)鏈；EDA基本概念、發(fā)展和應(yīng)用，EDA工具和廠商M11講授1自學(xué)31.21.2PLD器件PLD的原理和分類，F(xiàn)PGA和CPLD的結(jié)構(gòu)和特性M11講授1自學(xué)41.31.3數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法Bottom-UP、Top-Down、IP復(fù)用、SOC和SOPCM11講授1自學(xué)51.41.4數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程數(shù)字系統(tǒng)輸入、綜合、適配、仿真和下載M11講授1自學(xué)6第2章EDA工具本章重點(diǎn)難點(diǎn)：QuartusPrime工程建立和管理、基于文本、原理圖和IP的設(shè)計(jì)，modelsim仿真，Iverilog工程調(diào)試和仿真////72.12.1Quartusprime使用方法Quartusprime工程建立，基于文本、原理圖和IP的設(shè)計(jì)，綜合、編程下載M31操作演示2視頻自學(xué)82.22.2Modelsim使用方法Modelsim仿真，quartusprime和modelsim聯(lián)合仿真M30.5操作演示1視頻自學(xué)92.32.3iverilog使用方法iverilog和gtkwave編譯和仿真M30.5操作演示1視頻自學(xué)10第3章第三章VerilogHDL語法本章重點(diǎn)難點(diǎn)：常量格式、變量和數(shù)據(jù)類型、過程語句和敏感列表，并行塊和順序塊，阻塞與非阻塞賦值、函數(shù)和任務(wù)////113.13.1verilog概述和模板veirlog發(fā)展和標(biāo)準(zhǔn)，verilog語言演進(jìn)，verilog模塊的模板M21講授1自學(xué)123.23.2verilog基礎(chǔ)語法關(guān)鍵詞、常量、變量、數(shù)據(jù)類型，參數(shù)、向量和標(biāo)量M22講授2自學(xué)133.33.3verilog運(yùn)算符算數(shù)、邏輯、位、關(guān)系、等式、位、移位、條件、拼接運(yùn)算符M22講授2自學(xué)143.43.4行為語句always、initial過程語句，塊語句和賦值語句、條件語句、分支語句、循環(huán)語句、函數(shù)和任務(wù)M22講授4自學(xué)153.53.5組合電路設(shè)計(jì)加法器、數(shù)據(jù)選擇器、編碼和譯碼電路，指令譯碼電路、裁判電路、乘法器M22講授4自學(xué)163.63.6時序電路設(shè)計(jì)二進(jìn)制計(jì)數(shù)器、BCD計(jì)數(shù)器、移位寄存器M22講授4自學(xué)17第4章第四章測試與仿真平臺...本章重點(diǎn)難點(diǎn)：系統(tǒng)任務(wù)、系統(tǒng)函數(shù)、延時模型、測試平臺////184.14.1系統(tǒng)任務(wù)與函數(shù)仿真概念、顯示函數(shù)、時間函數(shù)、控制函數(shù)、隨機(jī)函數(shù)、讀寫文件M21講授1自學(xué)194.24.2延遲模型與測試平臺延遲模型、測試模塊、波形描述M21講授1自學(xué)204.34.3測試與仿真實(shí)例信號波形描述、組合電路和時序電路仿真M22講授2自學(xué)21第5章Verilog綜合設(shè)計(jì)技術(shù)本章重點(diǎn)難點(diǎn)：混合描述、狀態(tài)機(jī)、流流水線、資源共享////225.15.1verilog設(shè)計(jì)風(fēng)格和層次結(jié)構(gòu)、過程和數(shù)據(jù)流描述、文本和圖形描述，混合描述M21講授2自學(xué)235.25.2狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)摩爾型、米里型狀態(tài)機(jī)，三段式、兩段式和一段式設(shè)計(jì)，狀態(tài)編碼M22講授2自學(xué)245.35.3流水線技術(shù)流水線概念和原理、2/4級流水線設(shè)計(jì)M22講授2自學(xué)255.45.4資源共享、進(jìn)程、阻塞和非阻塞資源共享的原則和方法、過程內(nèi)和過程間的并發(fā)、進(jìn)程概念、阻塞與非阻塞M22講授2自學(xué)26第6章第6章SOPC技術(shù)本章重點(diǎn)難點(diǎn)：sopc概念、NIOSII軟核處理器，sopc開發(fā)流程////276.16.1SOPC技術(shù)概述SOPC設(shè)計(jì)工具、流程和構(gòu)成M1,M32講授2自學(xué)286.26.2基于NiosII的SOPC設(shè)計(jì)NIosII介紹、總線、HALM24演示、講授2自學(xué)四、考核方式序號考核環(huán)節(jié)操作細(xì)節(jié)總評占比1日常表現(xiàn)（1）課后作業(yè)（2）利用手機(jī)端程序，進(jìn)行課前、課堂隨時推送測試題目，讓學(xué)生參與回答20%2章節(jié)測試每章結(jié)束，在線測試30%3期末考試綜合考試50%五、評分細(xì)則序號課程目標(biāo)考核環(huán)節(jié)大致占比評分等級1M1日常表現(xiàn)30%參見程序設(shè)計(jì)評分標(biāo)準(zhǔn)2M1章節(jié)測試30%參見測試評分標(biāo)準(zhǔn)3M2章節(jié)測試50%參見測試評分標(biāo)準(zhǔn)4M2期末考試50%參見考試評分標(biāo)準(zhǔn)5M3日常表現(xiàn)100%參見程序設(shè)計(jì)評分標(biāo)準(zhǔn)6M1期末考試40%參見考試評分標(biāo)準(zhǔn)評分等級說明：六、教材與參考資料序號教