硬件的技术基础试验1介绍.ppt

Company LOGO 硬件技术基础实验 1 （ EDA 部分） 方恺晴 张洪杰 刘峰 （ 2011 年 2 月） 硬件技术基础实验 1 介绍 概述 1 2 实验内容及运行图 3 实验指导 5 实验教学理念 4 6 实验考核方法 教学目的 1 概述 针对计算机科学技术、信息与安全、通信工程、智能、物联 网等专业而开设的一门重要专业基础实践课。总课时 32 学时， 1 学分。该实验采用两种实验方法完成：传统器件芯片级实验方法： 16 学时（ 8 个实验）；新型 EDA 实验方法： 16 学时（ 8 个实验）。 2 教学目的 借助专业核心课《数字电路与逻辑设计》的学习， 以及硬件技术基础实验 1 （ EDA 部分）的实践，结合实际 生活中的应用选题，设计、实验、调试出一个能实现特 定功能的系统，从而掌握基础的 FPGA 开发技术：采用硬 件描述语言（如 VHDL 、 Verilog HDL 、 AHDL 等）或原理图 等高效方法来描述硬件内部逻辑关系，通过对芯片现场 编程得到所需数字系统或专用集成电路（ ASIC ）。让学 生通过实验来学习理论知识，使其自主获取知识，有效 地提高学生综合分析问题和解决问题的能力。 3 实验教学理念 传统的实验教学隶属于 理论教学，是以教师讲 解为主，强调知识的灌 注，学生只是模仿教师 的行为，做一些简单的 验证型实验，重结论轻 过程，学生只知其然而 不知其所以然，不会利 用学过的知识解决实验 中遇到的实际问题。 “做中学”的教学理念 以“做中学”为平台， 强调工程实践训练、加 强能力的培养，内容上 强调综合和集成。其目 的是着重培养学生工程 基础知识、个人能力和 工程系统能力。将知识 灌输为主的教学方法转 变为以启发科学思维和 提高发现和解决实际问 题能力为核心的教学方 法。 4 实验内容设计 EDA 部分的内容设计以连贯性、系统性、整体性、综合创新性为原则， 让学生熟悉 FPGA 的软硬开发环境及流程，学习数字系统设计或专用集成 电路设计的方法。其内容是将一小系统划分为功能模块分别实现，最后 再让学生将所有模块综合运用以实现特定功能（学生结合实际生活中的 应用选题）的设计。目的是让学生分步掌握相关知识及技能，掌握用硬 件描述语言ＶＨＤＬ来描述硬件内部的逻辑关系，以及对芯片现场编程、 配置来实现数字系统的设计方法，同时学习如何撰写报告。 综合设计最后提供完整文档：开题报告、设计报告、设计日志 主要内容及实验常规运行图 周 内容 提要 周 内容 提要 2 课程介绍 软硬件平 台使用 1 了解 FGPA 工作原理、特性及设计流程； 熟悉并掌握开发工具 quartus2 的及硬件 平台的安装及使用； 3 软硬件平 台的使用 2 通过具体实例掌握数字系统的设计流程 及各种设计方法（图形法、硬件语言描 述法、层次设计法等），掌握图形法的 注意事项及画图技巧等 。 4 组合电路 通过具体实例学习 VHDL 语言进行 PLD 设计的流程及 VHDL 语言的编写规范； 掌握硬件电路设计的调试与验证方法； 了解 LPM 的定制过程，学习基于 LPM 宏 功能模块的工程设计。 5 移位寄存 器与触发 器 掌握基本时序电路 VHDL 编写；熟悉波形 仿真基本方法；熟悉相关 LPM 元件定制； 掌握 VHDL 元件例化方法；了解混合模块 的工程设计方法； 6 测试 · 一 7 计数器分 频器 通过计数器分频器等实例学习 VHDL 语言 中的类属说明语句 generic 的应用。掌握 混合模式的工程设计法的应用；了解偶 次分频器以及奇次分频器等原理。 8 序列检测 器 设计一个序列检测器，掌握基于状态机 的 VHDL 代码编写；基于状态机的工程 设计。 9 测试二 10 综合试验 自行选题（综合实验，运用到前面的移 位寄存器，序列检测器，计数器，译码 器等模块电路），分析可行性，完成开 题报告，并进行分模块设计与调试，掌 握系统设计的方法及常用电路的应用。 11 综合实验 整合分模块并进行调试完成该综合实验， 掌握常用电路的应用，掌握系统设计及 调试的方法。 单个实验模块流程 预习 方案、 软件完成设