EDA技術(shù)課程教學(xué)大綱

EDA技術(shù)EDATechnology【課程編號】ZX26132【課程類別】專業(yè)限選課【學(xué)分數(shù)】2.5【先修課程】單片機、C語言/C++【學(xué)時數(shù)】50【適用專業(yè)】電子信息工程專業(yè)、自動化專業(yè)、通信專業(yè)一、教學(xué)目的、任務(wù)（必備項）《EDA技術(shù)》（EDA即電子設(shè)計自動化，ElectronicsDesignAutomation）是繼《模擬電子技術(shù)》、《數(shù)字電子技術(shù)》和《電子技術(shù)實驗實訓(xùn)》課程后一門重要的仿真技術(shù)和綜合技能實訓(xùn)課程，是電子技術(shù)的一個重要組成部分。其目的是讓學(xué)生掌握可編程器件、EDA開發(fā)系統(tǒng)軟件、硬件描述語言和綜合設(shè)計等技術(shù)，提高工程實踐技能，為以后進行工程實踐打下堅實基礎(chǔ)。EDA技術(shù)的三個方面,包括電子線路的設(shè)計、計算機模擬仿真和電路分析、印制電路板的自動化設(shè)計三個方面的內(nèi)容。計算機模擬仿真和電路分析例如multisim、pspice、proteus等軟件，印制電路板設(shè)計例如Orcad、Protel、PowerPCB等軟件，本課程主要任務(wù)是針對于電子線路的設(shè)計方面的教學(xué)，包括EDA工具、EDA編程語言、IC設(shè)計、軟內(nèi)核設(shè)計(IP核、虛擬器件)等。二、課程教學(xué)的基本要求《EDA技術(shù)》（EDA即電子設(shè)計自動化，ElectronicsDesignAutomation）是繼《模擬電子技術(shù)》、《數(shù)字電子技術(shù)》和《電子技術(shù)實驗實訓(xùn)》課程后一門重要的仿真技術(shù)和綜合技能實訓(xùn)課程，是電子技術(shù)的一個重要組成部分。其目的是讓學(xué)生掌握可編程器件、EDA開發(fā)系統(tǒng)軟件、硬件描述語言和綜合設(shè)計等技術(shù)，提高工程實踐技能，為以后進行工程實踐打下堅實基礎(chǔ)。EDA技術(shù)的三個方面,包括電子線路的設(shè)計、計算機模擬仿真和電路分析、印制電路板的自動化設(shè)計三個方面的內(nèi)容。計算機模擬仿真和電路分析例如multisim、pspice、proteus等軟件，印制電路板設(shè)計例如Orcad、Protel、PowerPCB等軟件，本課程主要任務(wù)是針對于電子線路的設(shè)計方面的教學(xué)，包括EDA工具、EDA編程語言、IC設(shè)計、軟內(nèi)核設(shè)計(IP核、虛擬器件)等。EDA技術(shù)課程的基本要求：1、掌握EDA軟件工具：QuartusII、ISE、SOPCBuilder等，重點是QuartusII。2、掌握EDA編程語言：VHDL、VerilogHDL、SystemVerilog、SystemC等，重點是VerilogHDL。3、掌握EDA硬件平臺：CPLD、FPGA，重點是FPGA。4、掌握IC設(shè)計相關(guān)類：SOC設(shè)計、SOPC設(shè)計、軟DSP設(shè)計、軟CPU設(shè)計、軟IP核設(shè)計等，重點是SOPC設(shè)計。5、掌握軟件CPU嵌入式系統(tǒng)開發(fā)：NiosII嵌入式系統(tǒng)開發(fā)，重點是NiosII嵌入式系統(tǒng)開發(fā)。三、教學(xué)內(nèi)容和學(xué)時分配（必備項）（一）第1章FPGA與SOPC開發(fā)概要學(xué)時（3）主要內(nèi)容：EDA技術(shù)概念、內(nèi)容；可編程邏輯器件的發(fā)展概況；SOPC技術(shù)；EDA技術(shù)的應(yīng)用。教學(xué)要求：掌握EDA的概念。其它教學(xué)環(huán)節(jié)：課后上網(wǎng)查資料，了解EDA有什么作用。（二）第2章FPGA硬件設(shè)計學(xué)時（3）主要內(nèi)容：1Cyclone系列FPGA器件的特點2EP2C5FPGA硬件設(shè)計教學(xué)要求：掌握FPGA的概念，掌握EP2C5FPGA的特點與內(nèi)核結(jié)構(gòu)，掌握EP2C5FPGA硬件設(shè)計方法。其它教學(xué)環(huán)節(jié)：（如實驗、習(xí)題課、討論課、其它實踐活動）：（三）第3章FPGA應(yīng)用基礎(chǔ)學(xué)時（3）主要內(nèi)容：1QuartusII開發(fā)平臺介紹2FPGA開發(fā)入門3FPGA原理圖方式設(shè)計實例教學(xué)要求：掌握QuartusII設(shè)計方法。重點掌握FPGA原理圖方式設(shè)計實例。其它教學(xué)環(huán)節(jié)：（如實驗、習(xí)題課、討論課、其它實踐活動）安排一次作業(yè)。（四）第4章VerilogHDL編程基礎(chǔ)學(xué)時（12）主要內(nèi)容：1VerilogHDL簡介2VerilogHDL模塊3VerilogHDL輸入輸出端口4VerilogHDL變量5VerilogHDL數(shù)據(jù)類型6運算符7always過程8賦值9行為描述10VerilogHDL任務(wù)及函數(shù)定義12設(shè)計風格教學(xué)要求：每位學(xué)生都學(xué)會VerilogHDL的基本語法，并且能做簡單的入門程序。其它教學(xué)環(huán)節(jié)：（如實驗、習(xí)題課、討論課、其它實踐活動）：安排一次VerilogHDL程序設(shè)計入門實驗。（五）第5章VerilogHDL編程實例學(xué)時（6）主要內(nèi)容：13－8譯碼器2十字路口紅綠燈控制電路設(shè)計3LED數(shù)碼顯示4掃頻電路設(shè)計5頻率測量電路設(shè)計6簡易軟件CPU的實現(xiàn)教學(xué)要求：掌握VerilogHDL綜合設(shè)計方法，并且能編寫常用的VerilogHDL應(yīng)用程序。其它教學(xué)環(huán)節(jié)：（如實驗、習(xí)題課、討論課、其它實踐活動）：安排一次VerilogHDL應(yīng)用程序?qū)嶒?。（六）?章NiosII嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基礎(chǔ)學(xué)時（3）主要內(nèi)容：1SOPC嵌入式系統(tǒng)2NiosII軟CPU核3SOPC開發(fā)流程4NiosII開發(fā)實例教學(xué)要求：掌握SOPC基本原理，特別是NiosII工作原理。能編寫NiosII開發(fā)入門程序。其它教學(xué)環(huán)節(jié)：（如實驗、習(xí)題課、討論課、其它實踐活動）：安排一次NiosII入門實驗。（七）第7章NiosII并行輸入輸出（PIO）及LED驅(qū)動學(xué)時（3）主要內(nèi)容：1NiosII并行輸入/輸出（PIO）2NiosII并行輸入/輸出（PIO）軟件編程3LED驅(qū)動實例4PIO端口的讀取以及EPCS模塊的應(yīng)用教學(xué)要求：掌握USART通用串口程序設(shè)計的設(shè)計方法。包括查詢方法和中斷方法。其它教學(xué)環(huán)節(jié)：（如實驗、習(xí)題課、討論課、其它實踐活動）：安排一次LED驅(qū)動實例實驗。（八）第8章NiosII外部IO中斷學(xué)時（3）主要內(nèi)容：1NiosII異常與中斷2中斷服務(wù)程序3NiosII中斷處理程序?qū)嵗虒W(xué)要求：掌握NiosII異常與中斷的使用方法。特別是熟悉NiosII中斷處理程序和基本應(yīng)用。其它教學(xué)環(huán)節(jié)：（如實驗、習(xí)題課、討論課、其它實踐活動）：安排一次NiosII中斷處理程序?qū)嶒?。（九）?章NiosII定時器學(xué)時（3）主要內(nèi)容：1NiosII定時器2NiosII定時器軟件編程3NiosII定時器設(shè)計實例教學(xué)要求：（必備項）其它教學(xué)環(huán)節(jié)：（如實驗、習(xí)題課、討論課、其它實踐活動）：安排一次NiosII定時器實驗。（十）第10章NiosII異步串口UART學(xué)時（3）主要內(nèi)容：1UART內(nèi)核功能描述2在QSYS中實例化UART3UART寄存器描述4中斷行為5軟件編程6NIOSII異步串口UART設(shè)計實例教學(xué)要求：掌握NiosII異步串口UART編程方法，包括收、發(fā)以及中斷等。其它教學(xué)環(huán)節(jié)：（如實驗、習(xí)題課、討論課、其它實踐活動）：安排一次NiosII異步串口UART編程實驗。四、教學(xué)重點、難點及教學(xué)方法1.重點牢固掌握FPGA的原理；牢固掌握VerilogHDL開發(fā)工具的使用；掌握VerilogHDL程序設(shè)計、開發(fā)環(huán)境及其使用方法，常用數(shù)字電路的VerilogHDL實現(xiàn)及其在各種系統(tǒng)中的實際應(yīng)用等。重點掌握FPGA硬件設(shè)計，VerilogHDL編程以及NiosII應(yīng)用設(shè)計。2.難點難點是VerilogHDL程序設(shè)計。以及NiosII的綜合應(yīng)用設(shè)計。3.教學(xué)方法采用講課與實驗相結(jié)合的方法。讓學(xué)習(xí)多練習(xí)，帶著項目去練習(xí)，帶著練習(xí)過程中遇到的問題去學(xué)習(xí)理論知識，尋找解決辦法。五、考核方式及成績評定方式方式一：期考+平時成績+實驗成績。期考為開卷形式。方式二：作品設(shè)計成績+平時成績+實驗成績。作品設(shè)計成績包括作品設(shè)計、作品演示、作品答辯、作品設(shè)計報告。六、教材及參考書目１、推薦教材:[1]廖義奎.ARM與FPGA綜合設(shè)計及應(yīng)