为什么要学习这门课？

1. 专业必修：《FPGA综合系统设计》是三峡大学国家一流本科专业通信工程和电子信息工程的专业必修课，对于这两个专业的学生来说，是专业学习的重要组成部分。

2. 技术前沿：FPGA技术是电子设计领域的前沿技术，学习这门课程可以帮助学生掌握最新的电子设计技术和方法。

3. 就业竞争力：FPGA技术在通信、计算机、自动化等多个行业有广泛应用，掌握FPGA设计能力可以增强学生的就业竞争力。

4. 创新实践：课程鼓励学生参与科研项目和设计竞赛，有助于培养学生的创新能力和实践技能。

这门课的主题是关于什么？

《FPGA综合系统设计》课程主要围绕FPGA（现场可编程门阵列）技术的应用和设计进行教学，包括：

1. FPGA原理：学习FPGA的基本工作原理和结构。

2. 硬件描述语言：使用Verilog等硬件描述语言进行FPGA编程。

3. 开发软件应用：利用Vivado等开发软件进行FPGA设计。

4. 功能模块设计：设计和实现各种FPGA应用功能模块。

5. 综合系统设计：进行复杂的FPGA系统设计和项目实践。

学习这门课可以获得什么？特别是对自己有什么帮助和应用？

1. 理论知识：掌握FPGA的工作原理和设计方法。

2. 实践技能：通过实验和项目实践，提高FPGA编程和系统设计的能力。

3. 创新能力：参与科研项目和设计竞赛，培养解决复杂问题的创新思维。

4. 团队协作：在课程学习和项目实践中，锻炼团队合作和沟通能力。

5. 就业优势：FPGA技术的应用广泛，掌握这门技术可以为求职和职业发展提供优势。

这门课有什么特色和亮点？

1. 项目驱动教学：课程采用项目驱动的教学模式，将理论知识与实际项目相结合，提高学习的实践性和应用性。

2. 远程实验系统：开发了远程实验系统，突破时空限制，为学生提供更多的实践机会。

3. 竞赛和科研结合：鼓励学生参与FPGA设计竞赛和科研项目，以赛促学，以研促教。

4. 产教研融合：与企业合作，将企业项目引入教学，实现教学内容与市场需求的对接。

5. 思政教育融入：在教学中融入思政元素，培养学生的国家意识和社会责任感。

6. 多元化评价：采用形成性评价和终结性评价相结合的方式，全面评价学生的学习效果。

通过这门课程的学习，学生不仅能够掌握FPGA设计的关键技术，还能够提升解决实际问题的能力，为未来的学术研究或职业发展打下坚实的基础。

授课目标分为知识目标、能力目标和素质目标三个层面：

1. 知识目标：

  学生能够阐述各功能电路模块的工作原理。

  学生能够运用Verilog程序、Vivado开发软件、FPGA实验平台实现分频、计数、RAM等功能。

2. 能力目标：

  学生具备在FPGA平台上设计LCD驱动、图像处理、AD/DA转换等应用的能力。

  学生具备数学建模的能力。

  学生具备对复杂数字电子系统工程问题的分析、设计、开发、评价的能力。

3. 素质目标：

  学生养成实事求是、尊重科学、团队协作开发电子系统的态度。

  在芯片电子系统领域里形成知行合一、精益求精、科技报国的精神。

  增强民族自信。

这些目标旨在通过《FPGA综合系统设计》课程的学习，不仅让学生掌握FPGA相关的专业知识和技能，而且培养学生的综合素质，包括团队合作、创新精神、职业素养等，以满足社会和行业对高素质电子设计人才的需求。

1. 形成性评价（50%）：这部分评价包括：

  云课学习完成度（10%）：根据学生在MOOC等在线课程中的学习进度和参与度进行评价。

  课堂应答、课堂讨论参与度（15%）：根据学生在课堂上的应答、讨论和参与度进行评价。

  作业（10%）：根据学生完成的Verilog程序设计、仿真、时序波形分析等作业进行评价。

  实验（15%）：根据学生在实验中的分析和程序调试表现进行评价。

2. 终结性评价（50%）：这部分评价主要是：

  期末考核（50%）：根据学生完成的课程设计项目、课程报告以及可能的答辩表现进行评价。

总成绩：将形成性评价和终结性评价两部分按照各占50%的比例综合计算得出。总成绩的等级划分为：低于60分为不及格；60~69分为及格；70~79分为中等；80~89分为良好； 90~100分为优秀

这种评价方式旨在全面考察学生的学习过程和学习成果，不仅关注学生的知识掌握情况，还重视学生的实践能力、创新能力和团队协作能力。通过这样的评价体系，鼓励学生积极参与课程学习，完成课程要求的各项任务，并在实践中不断提升自己的综合能力。

学习这门《FPGA综合系统设计》课程，学生需要具备以下预备知识：

1. 数字逻辑设计：了解数字逻辑的基本原理和设计方法，这是进行FPGA设计的基础。

2. 数字信号处理：掌握数字信号处理的基本概念和技巧，这对于在FPGA上实现信号处理算法非常重要。

3. 电路知识：具备一定的电路知识，包括模拟电路和数字电路，以便理解FPGA如何与外部电路交互。

4. 编程基础：具有编程基础，特别是对硬件描述语言（如Verilog或VHDL）有一定的了解，这是进行FPGA编程的必备技能。

5. 基本电子实验技能：能够进行基本的电子实验，包括使用实验设备和仪器，如示波器、逻辑分析仪等。

6. 计算机操作技能：熟悉计算机操作，特别是对于FPGA开发软件（如Vivado）的使用，以及相关的计算机辅助设计（CAD）工具。

7. 数学基础：具备一定的数学基础，包括离散数学、线性代数等，这对于设计和分析FPGA系统中的算法至关重要。

这些预备知识为学生学习FPGA综合系统设计提供了必要的理论基础和实践技能，有助于学生更好地理解和掌握课程内容。

根据申报书内容，参考资料按照以下格式列出：

1.教材：

  书名：《Xilinx FPGA 原理与实践——基于 Vivado 和 Verilog HDL》

  作者：卢有亮

  出版社：机械工业出版社

  出版时间：2018年5月

  ISBN：9787111593348

  备注：普通高等教育“十三五”规划教材，中国大学慕课（MOOC）课程配套教材

2.在线课程资源：

  课程名称：《EDA技术与实验》

  提供机构：哈尔滨工业大学

  课程名称：《数字设计 FPGA 应用》

  提供机构：电子科技大学

  备注：作为SPOC课程基础，用于课前加强Verilog语言方面的教学和练习

3.实验平台和开发板文档：

  平台名称：Zedboard开发板（Xilinx公司芯片ZYNQ7020）

  平台名称：AX7020开发板（芯驿电子生产）

  备注：用于实验教学和学生实践操作

4.科研项目和竞赛资料：

  内容：参与的科研项目和设计竞赛的相关文档、案例分析、设计报告等

  备注：用于科研教学结合和学生创新能力培养

5.远程实验系统资料：

  名称：“FPGA远程实验系统”

以上参考资料为学生提供了全面的学习材料，涵盖了理论学习、实践操作、在线资源和科研项目等多个方面，旨在帮助学生深入理解和掌握FPGA综合系统设计的知识和技术。

1. 理解FPGA原理：

  难以理解FPGA的基本工作原理和可编程逻辑的概念。

2. 硬件描述语言（HDL）学习：

  学习Verilog或VHDL等硬件描述语言时语法和逻辑结构难以掌握。

  编写的代码无法正确编译或仿真。

3. 开发工具使用：

  难以熟练使用FPGA开发工具，如Xilinx的Vivado或Intel的Quartus。

  在进行综合、布局布线（synthesis and place and route, P&R）时遇到问题。

4. 板级调试：

  上电后FPGA板卡无响应或不稳定，难以定位问题。

  遇到信号完整性和电源完整性问题。

5. 资源管理：

  不能有效利用FPGA资源，如逻辑单元、RAM块、乘法器等。

  设计过于复杂，导致资源耗尽或超出行阵列容量。

6. 时序问题：

  - 设计中出现时序违规，如建立时间（setup time）和保持时间（hold time）违规。

  难以理解和应用时钟域交叉（clock domain crossing, CDC）的概念。

7. 性能优化：

  如何优化设计以提高速度或减少资源使用不明确。

  难以实现高速数据传输和处理。

8. 功耗管理：

  难以控制和优化FPGA的功耗。

9. IP核和外设集成：

  集成第三方IP核或外设到FPGA设计中时遇到困难。

10. 代码可读性和维护性：

  编写的代码难以阅读和维护，导致后期修改和扩展困难。

11. 项目规划和管理：

  在大型项目中，如何有效地规划和管理FPGA设计工作不清楚。

12. 实际应用问题：

  将理论知识应用到实际项目中时遇到挑战，如算法实现、接口设计等。

13. 文档和标准：

  难以理解和遵循硬件设计和开发的相关文档标准。

解决这些问题通常需要结合理论学习、实践操作、查阅文档、参加培训和论坛讨论等多种方式。随着经验的积累，学生将逐渐克服这些难题，提高FPGA设计的能力。