《FPGA设计与应用》课程教学大纲

《FPGA设计与应用》课程教学大纲课程代码：ABJD0621课程中文名称:FPGA设计与应用课程英文名称：DesignandApplicationofFPGA课程性质：专业选修课课程学分数：3学分课程学时数：48学时（40+8）授课对象：电子信息工程本课程的前导课程：模拟电路技术，数字电路技术一、课程简介本课程的任务在于系统地介绍FPGA的基本知识、常用的开发FPGA的方法和目标器件的结构原理，初步掌握在计算机的操作环境中FPGA开发的能力；使学生掌握应用计算机的实际工程设计能力；熟练掌握设计输入方法、VerilogHDL设计优化，能进行基于FPGA技术较典型设计项目的开发设计。通过本课程的学习，使得学生学习掌握常规FPGA设计软件基本知识和使用方法，掌握利用计算机辅助设计软件开发自主课题的方法。通过对FPGA技术的学习，使学生对已学过的数字电路设计有更加深刻的了解。本课程是电子信息专业的基础理论课程之一。它集中了数字电子技术基本理模拟电子技术等内容。因此,本课程具有工程性。同时，本课程是一门与实际紧密结合的课程，涵盖了较多的课程实践内容。在本课程具体内容讲述中突出重点和难点，并将理论知识融合到可编程现场逻辑器件（FPGA）开发设计实例中，使学生在学习了相关知识后能够立即动手具有一定应用价值的电路，真正做到学以致用。也为今后使用电子设计方法做专用集成芯片打下基础。学生在学习这门课程时要重视实践，重视应用开发，重视理解，切勿死记硬背。二、教学基本内容和要求（一）绪论课程教学要求：1、知道可编程逻辑器件的发展。2、了解Verilog历史与发展。（二）FPGA硬件特性与Verilog编程技术课程教学内容：FPGA的结构与工作原理；FPGA产品概述；FPGA的编程与配置；VerilogHDL的设计特点；VerilogHDL的设计流程。课程的重点、难点：重点：用VerilogHDL解决实际数字系统设计中问题的设计流程难点：实际应用中的FPGA的编程与配置；Verilog的设计流程课程教学要求：1、了解可编程现场可编程逻辑器件（FPGA）的结构以及工作原理。3、了解FPGA的产品概述。4、掌握FPGA的编程和配置方法。5、了解VerilogHDL与其他硬件描述语言的异同点。6、理解VeillogHDL的设计特点7、掌握VerilogHDL的设计流程（三）QuartusⅡ使用方法课程教学内容：QuartusⅡ简介；QuartusⅡ原理图输入设计方法；课程的重点、难点：重点：QuartusⅡ设计输入方法难点：QuartusⅡ设计输入方法，宏功能模块课程教学要求：1、了解QuartusⅡ设计流程2、理解实例分析3、掌握QuartusⅡ原理图输入设计方法4、掌握QuartusⅡ文本输入设计方法5、了解QuartusⅡ使用宏功能模块设计方法。（四）VerilogHDL基础设计课程教学内容：模块结构；数据类型及其常量及变量；运算符及表达式；赋值语句和块语句；条件语句；循环语句；结构说明语句系统函数与任务课程的重点、难点：重点：各种描述语句，各种运算符及表达式难点：各种描述语句的应用课程教学要求：1、掌握模块的结构。2、掌握各种数据类型。3、掌握各种算术运算和逻辑运算。4、掌握各种语句以及应用。5、理解系统任务以及运用。（五）组合逻辑与时序逻辑的数字系统设计课程教学内容：门级结构描述；VerilogHDL的行为描述建模；各种组合逻辑电路分析与设计；各种时序逻辑电路分析与设计。课程的重点、难点：重点：各种组合逻辑电路分析与设计；各种时序逻辑电路分析与设计难点：VerilogHDL的行为描述建模课程教学要求：1、掌握门结构的各种描述方法。2、理解VerilogHDL的行为描述建模。3、掌握各种常用纯组合逻辑模块的设计方法。4、掌握各种常用时序逻辑模块的设计方法。（六）状态机课程教学内容：状态机设计相关语句；多进程状态机；单进程Moore状态机；Mealy有限状态机的设计。课程的重点、难点：重点：Moore状态机，Mealy状态机难点：Moore状态机，Mealy状态机实例分析与设计课程教学要求：1、理解状态机的结构。2、了解非结构状态机。3、掌握Moore状态机，Mealy状态机4、掌握Moore状态机，Mealy状态机实例分析5、了解Moore状态机，Mealy状态机实例设计三、实验教学内容及基本要求序号实验名称讲授课学时数实验性质1Quartus原理图、文本设计2基础性实验2FPGA硬件特性与Verilog编程技术2设计性实验3VerilogHDL基础2设计性实验4QuartusII使用方法2基础性实验四、教学方法与手段课堂讲解和讨论、实验巩固五、各教学环节学时分配章次教学内容讲授课学时数实验课学时数1绪论202FPGA硬件特性与Verilog编程技术403QuartusII使用方法824VerilogHDL基础1225组合逻辑与时序逻辑的数字系统设计826状态机427复习20总计408六、考核方式与成绩评定标准1、考核方法：按照课堂表现占30%，作业成绩占30%，课程考核成绩占40%综合评定。2、成绩评定：最后以优秀、良好、中等、及格和不及格五个等级评定课程总成绩。七、教学参考资源参考书目：夏宇闻编著，《Ver