可编程逻辑器件及应用课程教学大纲

1、文档来源为 :从网络收集整理.word 版本可编辑.欢迎下载支持可编程逻辑器件及应用理论教学大纲（2003年制订，2004年修订）课程编号：210162英文名：ProgrammableLogicDeviceandApplications课程类别：专业选修课前置课：数字逻辑与逻辑设计、微机原理与接口技术后置课：学分：4学分课时：36课时（其中理论26课时，实验10课时）主讲教师：李耀等指定教材：潘松，黄继业.EDA技术实用教程.北京：科学出版社,2002.课程概述：本课程是面向计算机专业的一门专业选修课。可编程逻辑器件是近几年来出现的一种新型的，用于集成电路设计的专用器件。被广泛地应用在航天、通

2、信、医疗、工控等各个领域，特别适合于产品的样品开发与小批量生产。CPLDFPGA是目前应用最为广泛的两种可编程专用集成电路。本课程从现代电子系统设计的角度出发，系统地介绍了CPLD和FPGA逻辑器件的特征、特性及使用，并对这两种逻辑器件的产生、发展、现状及特点进行了简单介绍。同时，本书还对这两种可编程器件的软件工作语言进行了说明，着重介绍了VHDL硬件描述语言。此外还介绍了一种逻辑器件的仿真和分析软件MAX+Plusn。可编程逻辑器件及应用是一门实践性很强的课程。该课程是计算机专业的一门专业基础课程，该课程以提高学生实际工程设计能力为目的。通过本课程的学习并完成相关实验，使学生初步了解和掌握E

3、DA的基本内容及实用技术,掌握现代电子系统设计的有关知识和技能，为今后的学习和工作打下基础。教学目的：1 .了解EDA的基本概念、作用、应用范围等相关基础知识。2 .了解EDA系统的开发方法。3 .熟练掌握MAX+PlusII软件的使用方法，包括：环境设置、程序设计、仿真、下载等。4 .熟练掌握硬件描述语言VHDL的编程方法。5 .能够初步进行简单EDA系统的设计与实现。6 .了解当前EDA技术的发展状况；熟悉常见的EDA芯片；掌握EDA芯片选型方法。教学方法：可编程逻辑器件及应用是一门实践性极强的课程。本课程将采用课堂理论课教学与实验课教学相结合的教学方式，适当加大实验课程的比例，注重学生对

4、知识应用能力的培养。理论课程尽量避免空洞的理论堆砌，将结合实例进行讲解，提高学生的兴趣；同时注重与计算机其他相关专业课的结合。考核方式采用设计性考核，成绩以设计质量进行评定。各章教学要求及教学要点第一章概述课时分配：2课时教学要求：通过本章学习，学生应了解EDA技术的发展概况、实现目标及发展趋势；了解EDA技术的分类，以及常见的芯片；初步了解VHDL硬件描述语言、VHDL综合及VHDL自顶向下的设计方法。通过本章学习，学生应建立EDA的初步概念。教学内容：第一节EDA技术概述1、 EDA技术概念。2、 EDA技术发展概况、实现目标及发展趋势。3、 EDA技术分类，常用的EDA芯片介绍。4、 E

5、DA技术应用概况。第二节硬件描述语言概述1、 VHDL语言的产生与发展状况。2、 VHDL语言的概念和定义。第三节VHDL综合器一、简单介绍VHDL综合器的概念。3、 VHDL综合器与程序编译器的区别。第四节VHDL设计方法概述一、基于VHDL自顶向下的设计方法介绍。二、自顶向下的设计方法性能分析以及流程。第五节EDA与传统电子设计方案的比较一、传统电子设计方法。4、 EDA技术设计方法。三、两种方法比较，有缺点分析。四、实例说明。思考题：1 .思考EDA技术的核心是什么？2 .与软件描述语言相比，硬件描述语言VHDL有什么特点？3 .什么是综合？有那些类型？综合在电子自动化设计中的地位是什么

6、？4 .在EDA技术中，自顶向下的设计方法有什么重要意义？第二章EDA设计流程及其工具课时分配：2课时教学要求：通过本章学习，学生应了解FPGA/CPLD设计流程；认识和了解常用的EDA工具；初步掌握MAX+plusII软件的使用方法。通过本章学习，学生应能够了解EDA的设计方法。教学内容：第一节FPGA/CPLD设计流程1、 FPGA/CPLD设计流程概述。2、 FPGA/CPLD的设计流程:原理图的输入、综合、适配、时序仿真、编程下载、硬件测试。三、实例说明。第二节常用的EDA开发工具一、EDA的常用工具介绍:设计输入编译器、HDL综合器、适配器。二、实例说明。第三节EDA开发软件介绍1、

7、 MAX+PlusII介绍。2、 MAX+PlusII开发方法。3、 QuartusII介绍。4、 QuartusII开发方法。五、其他开发软件介绍。第四节IP核一、介绍IP核的概念，功能及分类。二、IP核的发展状况。思考题：1 .思考FPGA/CPLD的设计流程？2 .简述在MAX+PlusII中的设计方法。3.1 P是什么？IP与EDA技术的关系是什么？第三章FPGA/CPLD结构与应用课时分配：2课时教学要求：通过本章学习，学生应了解FPGA/CPLD产品，FPGA/CPLD的结构与工作原理，FPGA/CPLD的编程与配置等；能够指出FPGA和CPLD的异同；了解常见的几种EDA产品；并

8、能够了解EDA技术发展状况。教学内容：第一节概述一、可编程逻辑器件的发展历程。二、可编程逻辑器件的分类方法。第二节CPLD结构与工作原理1、 CPLD内部结构组成。2、 CPLD的工作原理。3、 CPLD的特点分析。第三节FPGA结构与工作原理1、 FPGA内部结构组成。2、 FPGA的工作原理。3、 FPGA的特点分析。4、 FLEX10K系列器件介绍。5、 CPLD、FPGA异同点分析。第四节FPGA/CPLD产品概述1、 Latitce公司CPLD器件系列。2、 Xilinx公司的FPGA和CPLD器件系列。3、 Altera公司的FPGA和CPLD器件系列。四、其他公司的FPGA/CP

9、LD产品。5、 FPGA/CPLD产品选型方法。思考题：1. 什么是基于乘积项的可编程逻辑结构？2. 什么是基于查表项的可编程逻辑结构？3. FLEX10K系列器件中EAB有何作用？第四章原理图输入设计方法课时分配：4课时教学要求：通过本章学习，学生应掌握原理图输入设计方法，学会CPLD环境开发软件MAX+PlusII的使用；通过实例，学生应能理解和掌握MAX+PlusII的环境设置方法，初步掌握EDA的设计方法。教学内容：第一节一位全加器设计实例一、介绍一位全加器设计的基本步骤。二、总结原理图的设计输入、综合、适配、波形仿真、编程下载的方法。三、介绍MAX+PlusII的环境设置。第二节二位

10、十进制数字频率计设计实例一、二位十进制数字频率计设计基本步骤。二、总结用原理图输入法设计较复杂的逻辑电路的方法。三、实例介绍。第三节参数可设置LMP兆功能块一、功能块的概念和功能作用介绍。二、介绍参数可设置LMP兆功能块在原理图输入法中的应用。三、实例介绍。第四节设计方法一、介绍用波形输入的方法设计组合电路、简单时序电路和状态机的方法。二、总结设计的一般方法。三、实例说明。思考题：1 .思考用原理图输入的设计方法设计具体电路的详细流程。2 .功能仿真和时序仿真有何区别？3 .如何进行多层次电路系统设计？第五章VHDL设计初步课时分配：4课时教学要求：通过本章学习，学生应初步掌握用硬件描述语言V

11、HDL表达和设计电路的方法，以及VHDL的语言现象和语法规则，掌握用VHDL语言描述简单、常用的逻辑电路。掌握VHDL的软件设计方法。初步具备软件开发能力。教学内容：第一节多路选择器VHDL描述实例分析一、多路选择器VHDL描述介绍。二、总结VHDL语言的语句结构、基本概念和语言现象。三、实例说明。第二节寄存器描述及其VHDL语言现象一、寄存器的概念及其在VHDL中的定义。二、VHDL语言对寄存器进行描述方法。三、实例说明。第三节一位二进制全加器VHDL设计实例一、一位二进制全加器的设计。二、进一步总结VHDL语言的语言现象和语法规则。三、实例说明。第四节VHDL文本输入设计方法初步1、 MA

12、X+PlusII中VHDL环境设置。2、 MAX+plusII开发软件中使用VHDL进行文本输入的设计方法。三、实例说明。四、比较原理图法和VHDL法。第六章VHDL基本语句课时分配：12课时教学要求：通过本章学习，学生应掌握VHDL语言中的两种基本描述语句：顺序语句和并行语句以及两种语句在执行过程中的区别；掌握VHDL的设计方法；能够编写较为复杂的程序。教学内容：第一节顺序语句、介绍顺序语句的特点。二、基本顺序语句的类型。三、顺序语句的执行过程。第二节VHDL并行语句1、 VHDL语言的基本并行语句特点。二、基本并行语句的格式类型。三、基本并行语句的执行过程。第三节属性描述与定义语句2、 V

13、HDL语言中预定义属性语句特点。3、 VHDL语言中预定义属性语句及综合器所支持的语句属性。第四节综合性分析与系统设计一、选择其他课程所验证过的实验电路，分析其实现方法。二、介绍硬件平台的选择、方法选择。三、介绍利用EDA实现方法。四、MAX+PlusII上进行设计仿真的方法。五、综合分析。思考题：1 .进程有哪几种主要类型？2 .不完全组合进程是由什么原因引起的？有什么特点？3 .顺序语句和并行语句各有什么特点。附录：参考书目1 .黄正谨，徐坚.CPLD系统设计技术入门与应用M.北京：清华大学出版社，2002.2 .宋万杰，罗丰，吴顺君.CPLD技术与应用M.西安：西安电子科技大学出版社，2000.3 .徐志军，徐光辉.CPLD/FPGA的开发与应用M.北京：电子工业出版社，2002.4 .蒋璇，藏春华.数字系统设计与PLD应用技术M.北京：电子工业出版社，2001.5 .边计年，薛宏熙译.用VHDL设计电子线路M.北京：清华大学出版社，2000.6 .潘松，王国栋.VHDL实用教程（修订版）M.成都：电子科技大学出