《SoPC系统设计实践》实验教学大纲.pdf
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《SoPC 系统设计实践》实验教学大纲 1.课程基本信息 中文课程名称 SoPC 系统设计实践 英文课程名 SoPC System Design and Practice 课程编号 课程类型 开设专业 课程总 学时 实验学时 090010702 专业课程 微电子科学与工程 32 16 090013702 专业课程 微电子科学与工程 32 16 备注 2.课程简介 微电子技术的发展历史是一个不断创新的过程，这种创新包括理论创新、技术创新和 应用创新。每一种创新都能开拓出一个新的领域，带来新的市场，产生重大的影响。 SOPC(System On Programmable Chip，可编程的片上系统)，是 Altera 公司提出来的一种 灵活、高效的片上系统解决方案，是一种新的软硬件协同设计的系统设计技术。它将处理器、 存储器、I/O 口、LVDS、CDR 等系统设计需要的功能模块集成到一个可编程器件上，构成 一个可编程的片上系统。SOPC 是 PLD 和 ASIC 技术融合的结果。集成了硬核或软核 CPU、 DSP、存储器、I/O 设备和可编程逻辑的 SOPC 芯片，在应用灵活性和价格上有相当大的优 势，所以有人认为 SOPC 代表了半导体产业未来的发展方向。 SOPC 系统设计实践已经成为高校电子工程、微电子、通信、自动控制等专业的重要专 业课程，通过该课程的学习，能使学生以最快的方式了解 SOPC 开发以及各软件的使用，掌 握现代电子设计方法。 3.实验目的 通过该课程的实验，使学生较全面地掌握当今 SoPC 方面的新技术、新工艺、新产品和 新器件等；通过 SOPC 系统设计实践这门课程的实验，能使学生掌握现代电子设计方法，配 合使用 Quartus II、SOPC Builder 和 NiosII IDE 三种工具进行简单 SoPC 系统的设计，从而 掌握现代电子系统设计方法。 4.实验报告内容 （1）学生姓名、学号、实验组号及组内编号等； （2）实验题目：阐述做本实验的目的； （3）目的要求：实验过程中的基础知识、预习报告、特殊器材等； （4）实验设备: 仪器名称及主要规格（包括量程、分度值等）、用具名称、软件等。 （5）实验原理：简单但要抓住要点，即要写出依据原理的公式名称、公式表达式、公式中 各物理量的名称、公式成立的条件。画出电路图（光路图）等。 （6）实验内容：（对一些实验，根据要求要有实验步骤） 实验内容主要含实验数据表格、实验程序代码、数据处理、仿真波形等。 （7）实验结果：程序运行结果、测试结果等； （8）实验总结：通过实验学到的知识、实验过程中的难点、存在的问题和实验收获等。 5.实验考试（考核） （1）学生实验课成绩由过程考核和实验报告两部分组成，各占 50%，平时成绩和报告成绩 采用 5 分制、总成绩采用百分制。 （2）实验过程： 由老师考核实验过程中学生实验线路连接是否正确；实验程序编写是否正确；仪器使用 是否规范；能否按要求独立操作；遇到问题能否判断处理；测量数据是否正确；能否在规定 时间完成实验内容；实验结束时是否能按要求将仪器复位；课上是否能主动探索和研究问题 和考勤等。 (3)实验报告： 是否符合实验报告要求的格式，叙述是否清楚；数据处理中的有效数字、单位、作图、 思考题回答是否正确等。 6.实验项目设置与内容 序 号 实验名 称 内容要求 实验 学时 每组 人数 实验 属性 开设 要求 1 HelloLed 流 水灯实 验 1．了解 Nios-II 软核的配置方法。 2．熟悉 SOPC Builder 和 Nios-II IDE 的使用 方法和步骤。 3．掌握对 IO 口的操作。 2 1 基础 型 必做 2 数码管 显示实 验 1．进一步熟悉 SOPC Builder 和 Nios-II IDE 的使用方法和步骤。 2. 掌握 Nios-II 软核的配置方法。 3. 掌握对 IO 口的写操作。 2 1 基础 型 必做 3 按键输 入中断 实验 1．进一步熟悉 SOPC Builder 和 Nios-II IDE 的使用方法和步骤。 2. 掌握 Nios-II 软核的配置方法。 3. 掌握对 IO 口的写操作。 4.了解对 Nios II 输入中断的操作。 2 1 基础 型 必做 4 定时计 数器实 验 1．掌握 SOPC Builder 和 Nios-II IDE 的使用 方法和步骤。 2. 掌握 Nios-II 软核的配置方法。 3. 掌握对 IO 口的读写操作。 2 1 基础 型 必做 4. 掌握用 Quartus II 进行层次型电路设计的 方法。 5. 掌握 Nios II 定时计数器的使用及中断的 操作。 5 串行口 通信实 验 1．熟练掌握 SOPC Builder 和 Nios-II IDE 的 使用方法和步骤。 2．熟练掌握 Nios-II 软核的配置方法。 3．初步学会 Nios II 串口的使用及其中断的操 作方法。 2 1 基础 型 必做 6 存储器 配置实 验 1. 进一步熟悉 SOPC 系统的构成，掌握完整 的 NIOS II CPU 的定制； 2. 熟悉锁相环的使用及配置方法。 2 1 基础 型 必做 7 4 乘 4 键盘实 验 1. 了解 4X4 键盘的工作原理 2. 进一步学习在 Quartus 和 NIos 环境下进 行试验。 2 1 基础 型 必做 8 高 速 DAC 实 验 1. 进一步熟练使用 SOPC 软件及其外设配置 方法。 2. 理解 DA 转换原理，。 3. 掌握模数转电压的计算方法。 2 1 综合 设计 型 必做 7.教材及实验指导书名称： （1）实验教材： 周立功等。SOPC 嵌入式系统实验教程。北京：北京航空航天大学出版社，2006 （2）教学参考书： ①周立功等。SOPC 嵌入式系统基础教程。北京：北京航空航天大学出版社，2006 ②侯建军，郭勇。SOPC 技术基础教程。 北京：清华大学出版社，2013