《数字电路与FPGA设计》是电类专业本科生的一门专业基础课，是实践性很强的课程。本课程系统讲述了数字电子的基础知识、基本分析方法和设计方法，特别是使用Verilog HDL的设计方法。课程采用线上线下混合教学模式，线上资源采用国家精品在线课程《数字逻辑设计与应用》，偏重于传统数字电子技术；线下教学采用翻转课堂，偏重于基于Verilog HDL的设计方法重构线上教授的数字器件。通过线上学习、线下翻转、理实一体相结合的方式，使学生获得电子技术方面的基本理论、知识和技能，掌握数字电路的基本分析与设计方法，初步具备工程计算和实验研究的能力，为深入学习后续课程和从事数字电子技术实际工作奠定良好的基础。

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1.掌握数字电路基础知识，理解数字逻辑电路原理和工作特点，能够运用所学知识分析相关工程问题。（对应毕业要求1.3：能够将电路、电子技术、信号分析及处理、控制理论、误差分析理论等相关知识和数学模型方法用于推演、分析自动化控制系统、智慧工厂开发或集成中的工程问题。）

2.理解FPGA的并行工作机制，能分析和判断它在整个智能仪器仪表、自动化测试系统中关键作用及对系统性能影响因素的参数。（对应毕业要求2.1：能够运用数学、物理和工程科学的基本原理，识别和判断自动化控制系统中的关键环节和参数。）

3.能够掌握自上而下的分析设计方法，将复杂问题分解为单元模块及更低层次的子模块。（对应毕业要求2.2：能够运用科学原理和数学模型的方法，将复杂系统分解，实现模块化表达，并对自动化控制系统的单元、智慧工厂进行模块化分析，获得各模块性能的定性或定量结论。）

4.掌握基于FPGA的数字电路实验方法，能够根据给定的实验方案，搭建实验系统，编写实验代码，进行实验验证。（对应毕业要求4.1：掌握基本实验方法，能够对自动化控制系统、智慧工厂开发或集成全周期中出现的各类物理现象、元器件特性和单元性能进行研究和实验验证。）

5.针对功能要求，采用科学原理和方法，分析基于FPGA的层次化设计中的核心问题，确定技术手段，制定仿真和实验研究的解决方案。（对应毕业要求4.2：能够基于科学原理并采用科学方法、专业理论对自动化控制系统、智慧工厂开发或集成中的关键问题进行分析，设计仿真或实验方案。）

6.根据设计方案，掌握FPGA的数字电路设计方法，能够根据所制定的方案，搭建系统，编写代码，对结果的正确性和可靠性进行验证。（对应毕业要求4.3：能够根据实验方案构建实验系统，安全地开展实验，正确采集和记录数据，并确认数据的可重复性。）

7.能够合理使用信号源、示波器、逻辑分析仪等仪器，并使用Vivado软件进行基于FPGA的控制系统或测试系统的设计，熟悉仪器的使用方法和使用场合。（对应毕业要求5.1：能够选择与使用专业常用的资源、现代工程工具、系统仿真与设计软件和信息技术工具，并理解其局限性。）

8.掌握电路仿真软件的应用，能对数字时钟、PWM电路、密码锁、多路抢答器等等逻辑控制电路在Vivado中进行模拟仿真研究，同时能体会仿真模型与实际电路的差异性。（对应毕业要求5.3：能够运用适当的现代工程工具进行仿真，实现自动化控制系统、智慧工厂开发或集成中的复杂工程问题的模拟分析与预测，并能够理解其局限性。）

本课程的学习环节包含：观看讲课视频、完成线上单元作业、完成单元测验题、参与课程讨论、参与线下教学、完成线下任务、参加期中、期末考试。

课程学习成绩由四个部分构成：

（1）平时成绩30%，包括线上单元作业20%、线上单元测验20%、课程讨论30%和大作业成绩30%。

（2）实验成绩10%，包括平时实验60%，综合考查实验40%。

（3）期中考试10%。

（4）期末考试50%。

 完成课程学习并考核合格(>=60分)的可获得相应的课程学分。

高等数学、大学物理、电路分析基础、C语言

一．教材：

  数字电路与FPGA设计，陈景波主编，南京大学出版社，2020

二. 其它参考资料：

1.         数字逻辑设计及应用，姜书艳主编，电子科技大学出版社，2014

2.         数字逻辑设计及应用，姜书艳主编，清华大学出版社，2007

3.         Xilinx FPGA原理与实践—基于VIVADO和Verilog HDL，机械工业出版社2018年第1版 卢有亮编著 

4.         Fundamentals of Digital Logic with Verilog Design, Brown, Z. Vranesic, McGraw-Hill,2003

5.         Logic Design Principles, Edward J. McCluskey, Prentice- Hall,1986

6.         Digital Logic: Applications and Design（数字逻辑应用与设计（英文版））， John M.Yarbrough S.，机械工业出版社 2002

7.         数字电子技术基础（第5版），阎石主编，高等教育出版社，2007

8.         数字设计—原理与实践（第4版），John F. Wakerly，林生等译，机械工业出版社，2007

9.         数字电路与系统（第2版），刘宝琴等编著，清华大学出版社，2007

10.         数字集成电路教程（第2版），龙忠琪等编，科学出版社  2007

11.      数字逻辑（第2版），毛法尧，高等教育出版社2008

12.      数字电路逻辑设计（脉冲与数字电路第3版），王毓银编，高等教育出版社 1999

13.      脉冲与数字电路，何绪芃等编，电子科技大学出版社  1996

14.      脉冲与数字电路，万栋义编，高等教育出版社, 1986

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