SPOC学校专有课程
FPGA技术应用
第1次开课
开课时间: 2021年03月01日 ~ 2021年07月16日
学时安排: 3小时每周
当前开课已结束 已有 61 人参加
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spContent=随着半导体技术的发展,FPGA作为典型的可编程逻辑器件,由于具有高集成度、灵活性和更强的逻辑功能,在通信、人工智能、机器学习等方面应用十分广泛。本课程使学习者了解FPGA器件的结构原理,掌握FPGA器件的应用开发方法,初步具备FPGA应用开发能力。
随着半导体技术的发展,FPGA作为典型的可编程逻辑器件,由于具有高集成度、灵活性和更强的逻辑功能,在通信、人工智能、机器学习等方面应用十分广泛。本课程使学习者了解FPGA器件的结构原理,掌握FPGA器件的应用开发方法,初步具备FPGA应用开发能力。
—— 课程团队
课程概述

本课程是电子信息类专业的必修课程。课程内容主要包括:可编程逻辑器件结构和原理、可编程逻辑器件开发平台应用、硬件描述语言(Verilog HDL)基础、基础数字逻辑设计与验证、较复杂数字系统设计与验证。通过本课程学习,学习者掌握可编程逻辑器件开发技术,硬件描述语言的编程方法,电路模块及测试模块的设计方法,培养学习者具备应用EDA工具进行较复杂数字电路系统设计与验证的创新设计思维,以及对较复杂数字逻辑电路/系统建模、综合、仿真、验证的创新设计能力和工程实践能力。


本课程项目实例采用Quartus II、Modelsim软件开发设计。

成绩 要求

本课程采用百分制评价,评价权重分配:

  1. 单元测验:权重30%  客观题型,每章都有单元测验,在章节学习结束后完成,每章测验有3次机会,取最高分计入总评。

  2. 期末考试:权重60%  题型以客观题为主。

  3. 课程讨论:权重 10% 按“课堂讨论区”发表讨论主题、回复数量评价,10次以上为本项成绩满分。

课程大纲

认识可编程逻辑器件

了解可编程逻辑器件的发展、结构,以及开发方法和流程。

课时

  • 1.1 可编程逻辑器件的工艺

  • ,

  • 1.2 可编程逻辑器件的发展

  • ,

  • 1.3 可编程逻辑器件的结构

  • ,

  • 1.4 可编程逻辑器件的开发流程


FPGA开发平台的使用

掌握安装Quartus II软件安装与使用方法、Modelsim基本仿真方法,了解FPGA器件的一般开发流程。

课时

  • 2.1 Quartus II软件的安装

  • ,

  • 2.2 工程和设计文件的创建

  • ,

  • 2.3 功能仿真和时序仿真

  • ,

  • 2.4 引脚分配和编程配置

  • ,

  • 2.5 项目实践:加法器设计


Verilog HDL语言基础

掌握Verilog HDL电路模块结构、数据类型、运算符、表达式、变量和常用语句等,能进行典型数字电路模块设计和仿真。

课时

  • 3.1 Verilog HDL模块的一般结构

  • ,

  • 3.2 数据类型

  • ,

  • 3.3 模块实例引用语句

  • ,

  • 3.4 运算符

  • ,

  • 3.5 连续赋值语句

  • ,

  • 3.6 if条件语句

  • ,

  • 3.7 case多路分支语句

  • ,

  • 3.8 循环语句

  • ,

  • 3.9 Verilog HDL基本建模方法


典型数字电路设计

掌握常用组合逻辑电路、时序逻辑电路设计方法和仿真激励编写方法。

课时

  • 4.1 编码器设计

  • ,

  • 4.2 二进制译码器设计

  • ,

  • 4.3 七段显示译码电路设计

  • ,

  • 4.4 锁存器设计

  • ,

  • 4.5 D触发器设计

  • ,

  • 4.6 寄存器和移位寄存器设计

  • ,

  • 4.7 计数器设计

  • ,

  • 4.8 分频器设计

  • ,

  • 4.9 工程实践:流水灯设计


项目设计实践

通过较复杂数字系统设计,掌握项目层次化设计方法、有限状态机原理及应用、IP核调用方法、嵌入式分析仪使用方法等,了解综合项目设计流程。

课时

  • 5.1 数字钟设计

  • ,

  • 5.2 交通灯设计

  • ,

  • 5.3 信号发生器设计

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预备知识

模拟、数字电路基础

参考资料

[1]王静霞.FPGA/CPLD应用技术(Verilog语言版)第2版.电子工业出版社.2014.7

[2]夏宇闻等译.Verilog HDL数字设计与综合.电子工业出版社.2015.8

[3]罗杰.Verilog HDL与FPGA数字系统设计.机械工业出版社.2018.8


源课程

该SPOC课程部分内容来自以上源课程,在源基础上老师进一步增加了新的课程内容

北京信息职业技术学院
1 位授课老师
张智慧

张智慧

副教授

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