《EDA技术》实验教学大纲.pdf

《EDA 技术》实验教学大纲 1.课程基本信息 中文课程名称 EDA 技术 英文课程名 Electronic Design Automation Technology 课程编号 课程类型 开设专业 课程总 学时 实验学时 090000302 专业基础 课 通信、电信、微电、电科 32 16 090013903 专业课程 应用电子技术教育 48 20 备注 2.课程简介 EDA（Electronic Design Automation,电子设计自动化）技术是现代电子领域的一门新 技术。一方面依赖功能强大的计算机，在 EDA 工具软件平台上，对以硬件描述语言 HDL （Hardware Description Language）为系统逻辑描述手段完成的设计文件，自动地完成逻辑编 译、逻辑化简、逻辑分割、逻辑综合、结构综合以及逻辑优化和仿真测试，直至实现既定的 电子线路系统功能。另一方面，现代高薪电子产品的设计和生产中，微电子技术和现代电子 技术是相互促进、相互推动又相互制约的两个技术环。前者代表物理层在广度和深度上硬件 电路实现的发展，后者则反映现代先进的电子理论、电子技术、仿真技术、设计工艺和设计 技术与最新的计算机软件技术有机的融合和升华。 EDA 技术已经成为高校电子信息工程、通信工程、微电子、电子技术应用、自动化、 计算机应用等专业的重要的专业基础课程。通过 EDA 技术这门课程的学习，能使学生掌握 现代电子设计方法和利用 VHDL 语言进行电路设计。 3.实验目的 通过该课程的实验，进一步巩固 EDA 技术课程的理论知识，加深对所学知识的理解。 能使学生掌握现代电子设计方法、CPLD/FPGA 硬件结构和 VHDL 语言进行简单和复杂电路 的设计，从而掌握现代电子系统设计方法。掌握和使用 Quartus 开发系统进行电子系统的设 计、仿真、测试技术，培养学生综合运用所学知识分析实际问题的能力，自学能力，实践能 力和科学严谨的工作作风。 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； （3）实验目的； （4）实验设备: 实验仪器名称、型号； （5）实验内容： （对一些实验，根据要求要有实验步骤） 实验内容主要含逻辑图、实验程序代码、主要实验步骤、仿真波形等。 （6）实验结果：程序运行结果、测试结果等； （7）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；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；实验存在问题是否进行分析；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 简单逻 辑电路 的原理 图设计 1．学习并掌握 Quartus II 开发系统的基本 操作、原理图设计电路的方法、Quartus II 仿真的方法。 2．掌握 CPLD/FPGA 的开发流程。 3．掌握 EDA 实验开发系统的使用。 2 1 基础 型 必做 2 计数器 的原理 图设计 1．掌握利用 Quartus II 设计电路原理图的方 法。 2. 掌握在 Quartus II 中设计计数器电路与仿 真的方法。 3. 掌握 CPLD/FPGA 的开发流程。 2 1 基础 型 选做 3 多路选 择器与 编码器 的 VHDL 设计 1．掌握硬件描述语言描述多路选择器的方法。 2 2.掌握硬件描述语言描述编码器的方法。 3．学会使用 VHDL 进行简单的逻辑电路设计。 4.掌握用 Quartus II 进行文本输入法进行电 路设计、编译和仿真方法。 1 基础 型 必做 4 计数器 的 VHDL 设计 1．掌握 VHDL 描述同步与异步计数器的方法。 2 2. 学习使用 VHDL 进行时序逻辑电路的设计。 3. 掌握用 Quartus II 进行文本输入法进行电 路设计、编译和仿真方法。 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. 学习利用真值表编写 VHDL 程序。 5 2 进制 全加器 设计 1．学习组合电路的设计方法。 2．掌握 1 位二进制全加器和 4 位二进制全加 器的原理。 3．掌握 VHDL 语言和原理图方式混合设计 1 位和 4 位二进制全加器。 4．掌握模块化电路设计方法。 2 1 基础 型 必做 6 16 进制 计数器 设计 1．掌握时序电路的设计方法。 2．掌握带有复位和和时钟使能的 16 进制计数 器的原理。 3．掌握计数器的设计方法。 4．学习 VHDL 语言设计较复杂的电路方法。 5.掌握通用计数器的设计方法。 2 1 综合 设计 型 必做 7 计数译 码显示 电路设 计 1. 掌握模块电路的设计方法。 2 2. 学习掌握 7 段数码显示译码器设计的原 理。 3. 掌握 VHDL 语言方式设计 7 段数码显示译码 器。 4. 掌握静态显示电路设计方法。 1 综合 设计 型 必做 8 8 位数 码动态 扫描显 示电路 设计 1. 掌握模块电路的设计方法。 2. 学习掌握 8 位数码管动态扫描显示电路的 原理。 3. 掌握 VHDL 语言设计 8 位数码管动态扫描显 示电路。 2 1 综合 设计 型 选做 9 简单状 态机设 计 1. 掌握状态机的原理。 2. 掌握简单状态机的 VHDL 设计方法。 2 1 综合 设计 型 选做 10 MOORE 型状态 机设计 1. 掌握 MOORE 型状态机的原理。 2. 掌握 MOORE 型状态机的 VHDL 设计方法。 2 1 综合 设计 型 选做 11 4 路抢 答器的 设计 1. 掌握 4 路抢答器的设计原理。 2. 学习较复杂的数字系统设计方法。 3. 学习掌握层次型系统设计方法。 4 1 综合 设计 型 选做 12 乐曲播 放器的 设计 1. 掌握利用数控分频器设计乐曲播放器 2. 学习较复杂的数字系统设计方法 4 1 综合 设计 型 选做 13 简易波 形信号 发生器 设计 1. 掌握信号发生器的设计原理。 2. 学习较复杂的数字系统设计方法。 3. 学习掌握层次型系统设计方法。 4. 掌握存储器的设计方法。 4 1 研究 创新 性型 选做 7.教材及实验指导书名称： （1）实验教材： 杨旭，刘盾。EDA 技术基础与实验教程。北京：清华大学出版社，2010 （2）教学参考书： ①黄正谨，徐坚等。CPLD 系统设计技术入门与应用。北京：电子工业出版社，2012 ②边计年，薛宏熙译。用 VHDL 设计电子线路。 北京：清华大学出版社，2014 ③朱明程，孙普 译。可编成逻辑系统的 VHDL 设计技术。 南京：东南大学出版社