《EDA技术》课程实施大纲

1、EDA技术课程实施大纲目 录1教学理念12课程介绍2.1课程的性质2.2课程在学科专业结构中的地位、作用2.3课程的历史与文化传统2.4课程的前沿及发展趋势2.5课程与经济社会发展的关系2.6课程内容可能涉及到的伦理与道德问题2.7学习本课程的必要性3教师简介3.1教师的职称、学历3.2教育背景3.3研究兴趣（方向）4先修课程5课程目标6课程内容6.1课程的内容概要6.2教学重点、难点6.3学时安排7.课程实施7.1教学单元一7.1.1教学日期7.1.2教学目标7.1.3教学内容（含重点、难点）7.1.4教学过程7.1.5教学方法7.1.6作业安排及课后反思7.1.7课前准备情况及其他相关特殊

2、要求7.1.8参考资料（具体到哪一章节或页码）7.2教学单元二7.2.1教学日期7.2.2教学目标7.2.3教学内容（含重点、难点）7.2.4教学过程7.2.5教学方法7.2.6作业安排及课后反思7.2.7课前准备情况及其他相关特殊要求7.2.8参考资料（具体到哪一章节或页码）8课程要求8.1学生自学要求8.2课外阅读要求8.3课堂讨论要求8.4课程实践要求9课程考核9.1出勤（迟到、早退等）、作业、报告等的要求9.2成绩的构成与评分规则说明9.3考试形式及说明10学术诚信10.1考试违规与作弊处理10.2杜撰数据、信息处理等10.3学术剽窃处理等11课堂规范11.1课堂纪律11.2课堂礼仪1

3、2课程资源12.1教材与参考书12.2专业学术著作12.3专业刊物12.4网络课程资源13教学合约13.1教师作出师德师风承诺13.2阅读课程实施大纲，理解其内容13.2同意遵守课程实施大纲中阐述的标准和期望14其他说明教学理念 在电路分析和模拟、数字电路的电路理论基础上，通过仿真软件和实际动手捍接电路验证基本的电路理论，或在开发板上下载自己所编程序，在了解HDL语言的发展历程基础上，认识到VHD做为现在的数字电路设计的有用工具及其重要性。应对PLD器件的结构和工作原理有一定的了解，知道如何用VHDL编写数字电路程序，以及如何下载到PLD芯片。为毕业后的工作谋生，职业发展等打下基础。本课程的学

4、习要求能使用EDA开发环境，编写数字电路程序以及下载到PLD芯片。2课程介绍2.1课程的性质 EDA技术是专业应用工具课 2.2课程在学科专业结构中的地位、作用EDA技术作为专业应用工具课，是在掌握基本的电路理论基础上，面向应用数字系统的设计的工具课，为工作就业，继续深造掌握一门应用技能。EDA技术是电子设计自动化的缩写。从广义上讲，一切计算机辅助设计方面都可称之为电子设计自动化，如CAD制图，绘制电路图的各种软件等。从狭义上讲，我们的EDA技术课程一般限于使用EDA工作环境，用HDL语言编写数字电路，经过编译下载到PLD器件上。EDA工作环境很多，但都差别不大，能使用一种，其它的也很容易，用

5、得比较多的如Altera公司的maxplus和quartus，Xilinx公司的ISE。HDL语言的种类也很多，但是我们学习VHDL和VERILOG两种(课堂上讲述VHDL，VERILOG自学)，或其中一种已能满足我们以后的学习发展。同学们在数字电路中可能接触了很少的PLD器件方面的内容，因此，可在Altera公司、Xilinx公司的主页上了解丰富全面的PLD器件( )。2.3课程的历史与文化传统1980年VHDL起源于美国国防部(DOD)的VHSIC(Very high speed integrated circuit)项目，在F-22的研制过程中，为了解决许多电子器件供应商倒闭后的武器生产

6、供应连续问题，又不触犯美国的知识产权方面的法律问题，于是美国国防部要求所有的芯片供应商必须提供一个产器的外部接口关系，于是，产生了一个问题，由什么语言来描述外部接口关系？1983年，IBM，德州仪器，Intermetrics等芯片供应商在美国国防部的要求下，采用VHDL语言提供产器的外部接口关系，并且在1987公布了IEEE standard 10761987标准。美国做为一个国家的国防项目，也会在国家法律下展开，由此，可见，知识产权得到的尊重。我们可以思考一下，知识产权对于一个国家民族的发展的重要意义何在？首先，可以使一个国家保持持久的创造力。当然，还可以想到很多。1993年，产生了IEEE

7、 standard 10761993标准。EDA技术发展至今，生命力更加顽强。可以详细的浏览主要的PLD芯片 公司：Altera和Xilinx,主页: HYPERLINK HYPERLINK 2.4课程的前沿及发展趋势为了提高工程师的设计效率，EDA综合工具研发公司正研发面向更加高级的语言，如C#的语言来设计电路，但是进展缓慢。2.5课程与经济社会发展的关系学习本课程，我们的目标是为大家提供一个采用EDA方式设计电路的基础。同学可继续深入学习电路设计，无论本科毕业以后工作或读研究生，都有了设计基于PLD的电子产器的能力，当然，电子产品可以改善我们的社会生活的方方面面。2.6课程内容可能涉及到的

8、伦理与道德问题谈到EDA技术与伦理道德的关系，可能同学们的观点都不一致，这应该是一个非常开放的问题。做为教师，我所能想到的有以下：1、做为一门工科技术人员，应关心国家，努力使国家更好，努力思考怎样才算关心国家？2、而且，电子产品的设计应给社会公众带来利益，与社会公众利益相悖的产品不应设计。2.7学习本课程的必要性工作就业，从事电路设计相关的工作，或者进一步深造的设计工具。教师简介4先修课程 电路分析，线性电子线路，数字电路5课程目标本课程要求学会使用EDA开发环境编写基本的数字电路，并能进行仿真和分析代码，以及将二进制代码下载到PLD器件中，从而具备进一步学习发展的基础。6课程内容6.1课程的

9、内容概要 一、电路设计1）引言2）代码结构3）数据类型4）操作符和属性5）并发代码 6）顺序代码7）信号和变量8）状态机 9)电路设计进阶二、系统设计10）包集合和元件6.2教学重点、难点教学的重点在于能编写基本的组合，时序逻辑电路的VHDL程序。状态机和系统设计是本课程的难点。6.3学时安排 一、电路设计1）引言(2学时)2）代码结构(2学时)3）数据类型(2学时)4）操作符和属性(2学时)5）并发代码 (4学时)6）顺序代码(4学时)7）信号和变量(2学时) 期中测试(2学时)8）状态机(6学时)9)电路设计进阶 (2学时) 二、系统设计10）包集合和元件(4学时)7.课程实施7.1教学单

10、元一7.1.1教学日期 通信：2017.2.28 医工：2017.4.177.1.2教学目标 介绍EDA技术的概念 介绍IP(intellectual property right的缩写)，中译知识产权的概念 VHDL的起源与美国国防部军方釆购和知识产权有关，从这一线索谈 VHDL的发展和起源。7.1.3教学内容（含重点、难点） 了解EDA的概念 IP和VHDL 重点：EDA的概念 难点：IP与科学技术发展以及民族创造力的关系7.1.4教学过程1)EDA:EDA作为电子设计自动化的缩写，没有一个明确的概念。从广义上讲，计算机辅助制造的方法，如画电路图软件(比如ALTIUM,PROTEL等等)，

11、机械制图等都可叫EDA；从我们课程的角度来说，我们可以称之为利用EDA开发环境，通过HDL语言编写数字电路代码，经过编译，下载到PLD芯片中，实现数字系统。2)VHDL语言的起源和发展历程，1980年，起源于DOD的国防项目，其产 生的过程与知识产权有关，讲课过程中会详细传述，同学应上网提前了解。 7.1.5教学方法 讲述讨论7.1.6作业安排及课后反思 上互联网了解EDA以及VHDL的发展？7.1.7课前准备情况及其他相关特殊要求预习EDA技术的发展历程 ，带上U盘，拷贝教师的EDA软件7.1.8参考资料（具体到哪一章节或页码）7.2教学单元二7.2.1教学日期 通信：2017.3.2 医工

12、：2017.4.197.2.2教学目标 VHDL的代码结构7.2.3教学内容（含重点、难点） VHDL的代码的每部分的作用和书写 重点：VHDL的代码结构和电路的关系 难点：VHDL的代码结构和电路的关系7.2.4教学过程 1)VHDL代码结构。 可综合的VHDL代码结构包括库、实体、构造体三部分。 2)库的组成和分类 库由程序包集合组成。 库的分类：IEEE库 STD库 WORK库 3)库的声明 举例:library ieee; -声明库 Use ieee.std_logic_1164.all;-声明程序包 4)实体 实体的作用：声明输入输出端口。 举例讲述声明的语法(用软件演示，课程讲述都

13、要用软件演示，下同)。 5)构造体 构造体的作用：描述电路的逻辑功能。 举例讲述构造体的书定语法。7.2.5教学方法 讲述讨论7.2.6作业安排及课后反思 教材习题2.17.2.7课前准备情况及其他相关特殊要求预习教材第2章7.2.8参考资料（具体到哪一章节或页码）7.3教学单元三7.3.1教学日期 通信：2017.3.7 医工：2017.4.247.3.2教学目标 数据类型7.3.3教学内容（含重点、难点） 预定义数据类型 用户定义数据类型 子类型 有符号和无符号数据类型 类型转换 重点：预定义数据类型 难点：有符号和无符号数据类型7.3.4教学过程 1)预定义数据类型：std库的stand

14、ard包集 IEEE库的STD_LOGIC_1164包集 IEEE库的STD_LOGIC_ARITH包集 IEEE库的STD_LOGIC_SIGNED包集 IEEE库的STD_LOGIC_UNSIGNED包集 2)用户定义数据类型：限定数的范围 用户定义的枚举类型 3)子类型：限定预定义数据的范围 4)程序演示有符号和无符号数的运算结果 5)讲述类型转换的使用场合。 7.3.5教学方法 讲述讨论，程序演示7.3.6作业安排及课后反思 教材习题3.1，3.2，3.37.3.7课前准备情况及其他相关特殊要求预习教材第3章7.3.8参考资料（具体到哪一章节或页码）7.4教学单元四7.4.1教学日期

15、通信：2017.3.9 医工：2017.4.267.4.2教学目标 操作符和属性7.4.3教学内容（含重点、难点） 操作符 属性 用户定义属性 操作符重载 类属参数 重点：操作符和类属参数 难点：操作符重载7.4.4教学过程1)运算和操作符的分类及特点：赋值、逻辑、算术、关系、移位、并置运 算符。 赋值运算符：的使用 逻辑运算符：not,and ,or,nand,nor,xor等 算术运算符：+，-，*，/等 关系运算符：=,/=,等 移位运算符：sll,srl,sla,sra,rol,ror等 2)属性：信号类属性，用户定义属性 3)程序举例7.4.5教学方法 讲述讨论，程序演示7.4.6作

16、业安排及课后反思 教材习题4.1,4.27.4.7课前准备情况及其他相关特殊要求预习教材第4章7.4.8参考资料（具体到哪一章节或页码）7.5教学单元五7.5.1教学日期 通信：2017.3.14 医工：2017.5.37.5.2教学目标 并行代码之一7.5.3教学内容（含重点、难点） 并行与顺序语句概念 操作符使用 并行信号赋值语句 重点：并行语句概念 难点：并行语句概念7.5.4教学过程 1)并发代码和顺序代码的概念，联系电路讲述 2)运算操作符的使用 3)并行信号赋值语句：简单、WHEN ELSE，WITH SELECT的语法讲解 4)程序举例用并行信号赋值语句实现4选1数据选择器。7.

17、5.5教学方法 讲述讨论，程序演示7.5.6作业安排及课后反思 教材习题5.1，5.27.5.7课前准备情况及其他相关特殊要求预习教材第5章7.5.8参考资料（具体到哪一章节或页码）7.6教学单元六7.6.1教学日期 通信：2017.3.21 医工：2017.5.317.6.2教学目标 并行代码之二7.6.3教学内容（含重点、难点） 生成语句 块语句 重点：并行信号赋值语句 难点：生成语句7.6.4教学过程1)生成语句语法 语法1： 标号：for 循环变量in取值范围generate 说明并行语名 end generate标号； 语法2： 标号：IF条件generate 说明并行语句 end

18、generate标号； 2)程序举例：向量移位器 3)块语句语法 7.6.5教学方法 讲述讨论，程序演示7.6.6作业安排及课后反思 教材习题5.67.6.7课前准备情况及其他相关特殊要求7.6.8参考资料（具体到哪一章节或页码）7.7教学单元七7.7.1教学日期 通信：2017.3.23 医工：2017.6.57.7.2教学目标 顺序代码之一7.7.3教学内容（含重点、难点） process语句 信号与变量 重点：process语句 难点：信号的物理属性的理解7.7.4教学过程1)process语句语法： 语法格式1：标号：process(敏感信号表）声明部分Begin 功能描述部分（顺序语

19、句） end process;语法格式2：标号：process声明部分Begin 功能描述部分（顺序语句） -其中至少有一条wait语句。 end process;信号与变量概念7.7.5教学方法 讲述讨论，程序演示7.7.6作业安排及课后反思教材习题6.1，6.2，6.37.7.7课前准备情况及其他相关特殊要求预习教材第6章7.7.8参考资料（具体到哪一章节或页码）7.8教学单元八7.8.1教学日期 通信：2017.3.28 医工：2017.6.77.8.2教学目标 顺序代码之二7.8.3教学内容（含重点、难点） 流程控制语句：IF，CASE 流程控制语句与并行赋值语句的比较 重点：流程控制

20、语句：IF，CASE 难点：流程控制语句与并行赋值语句的比较7.8.4教学过程1)流程控制语句语法 If语句语法格式: if condition then sequential_statements elsif condition then sequential_statements else sequential_statements end if;Case_statement语法格式：case expression is when values=sequential_statements when others=default statements end case;2)流程控制语句程序举

21、例：编译码器，D触发器7.8.5教学方法 讲述讨论，程序演示7.8.6作业安排及课后反思 教材习题6.77.8.7课前准备情况及其他相关特殊要求7.8.8参考资料（具体到哪一章节或页码）7.9教学单元九7.9.1教学日期 通信：2017.3.30 医工：2017.6.127.9.2教学目标 信号和变量7.9.3教学内容（含重点、难点） 信号和变量的定义和物理属性 重点：软件演示信号和变量 难点：软件演示信号和变量7.9.4教学过程 1)联系电路讲叙信号和变量的物理属性 2)信号和变量执行特点的程序例7.9.5教学方法 讲述讨论，程序演示7.9.6作业安排及课后反思 教材习题7.37.9.7课前

22、准备情况及其他相关特殊要求预习教材第7章7.9.8参考资料（具体到哪一章节或页码）7.10教学单元十7.10.1教学日期 通信：2017.4.6 医工：2017.6.147.10.2教学目标 期中小测试，检测学生学习情况7.10.3教学内容（含重点、难点） 现场出5道程序编制题目，要求能覆盖以前所学内容。 为保证公正性和实际效果，题目不提前公开。7.10.4教学过程7.10.5教学方法7.10.6作业安排及课后反思7.10.7课前准备情况及其他相关特殊要求7.10.8参考资料（具体到哪一章节或页码）7.11教学单元十一7.11.1教学日期 通信：2017.4.11 医工：2017.6.197.

23、11.2教学目标 状态机之一7.11.3教学内容（含重点、难点） 状态机概念 状态机在数字电路系统中的作用 重点：状态机概念 难点：状态机在数字电路系统中的作用7.11.4教学过程1)状态机概念 状态机模型图 2)状态机的组合部分的设计 3)状态机的时序部分的设计 7.11.5教学方法7.11.6作业安排及课后反思7.11.7课前准备情况及其他相关特殊要求预习教材第8章7.11.8参考资料（具体到哪一章节或页码）7.12教学单元十二7.12.1教学日期 通信：2017.4.13 医工：2017.6.217.12.2教学目标 状态机之二7.12.3教学内容（含重点、难点） Moor状态机 重点：

24、Moor状态机概念 难点：Moor状态机程序编制7.12.4教学过程 1) Moor状态机 概念 2) Moor状态机程序举例 7.12.5教学方法7.12.6作业安排及课后反思教材习题8.17.12.7课前准备情况及其他相关特殊要求7.12.8参考资料（具体到哪一章节或页码）7.13教学单元十三7.13.1教学日期 通信：2017.4.18 医工：2017.6.267.13.2教学目标 状态机之三7.13.3教学内容（含重点、难点） Mealy状态机概念 Mealy状态机程序编制 重点：Mealy状态机概念 难点：Mealy状态机程序编制7.13.4教学过程 1) mealy状态机 概念 2

25、) mealy状态机程序举例 7.13.5教学方法7.13.6作业安排及课后反思教材习题8.1 Moor 和Mealy状态机的区别？7.13.7课前准备情况及其他相关特殊要求7.13.8参考资料（具体到哪一章节或页码）7.14教学单元十四7.14.1教学日期 通信：2017.4.20 医工：2017.6.287.14.2教学目标 电路设计进阶7.14.3教学内容（含重点、难点） barrel移位器 Ram 设计7.14.4教学过程 1)barrel移位器 概念 2)barrel移位器 程序演示 3)ram概念 4)ram程序演示7.14.5教学方法7.14.6作业安排及课后反思7.14.7课前

26、准备情况及其他相关特殊要求预习教材9.1，9.107.14.8参考资料（具体到哪一章节或页码）7.15教学单元十五7.15.1教学日期 通信：2017.4.25 医工：2017.7.37.15.2教学目标 系统设计之一7.15.3教学内容（含重点、难点） 包集合和元件的概念 三种描述风格：行为，RTL，结构化重点：包集合和元件的概念 难点：三种描述风格：行为，RTL，结构化7.15.4教学过程 1)包集合概念 2)元件的概念 3)数字电路系统设计概述 4)行为，RTL，结构化的概念7.15.5教学方法7.15.6作业安排及课后反思7.15.7课前准备情况及其他相关特殊要求预习教材第10章7.15.8参考资料（具体到哪一章节或页码）7.16教学单元十六7.16.1教学日期 通信：2017.4.27 医工：2017.7.57.16.2教学目标 系统设计之二7.16.3教学内容（含重点、难点） 实例演示元件的使用 重点：元件例化的编程 难点：元件例化的编程7.16.4教学过程 通过程序演示元件例化语句的使用。7.16.5教学方法7.16.6作业安排及课后反思7.16.7课前准备情况及其他相关特殊