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SPOC学校专有课程
FPGA设计与应用(王洁 2022秋季学期)
第1次开课
开课时间: 2022年09月04日 ~ 2022年11月04日
学时安排: 4学时
当前开课已结束 已有 31 人参加
老师已关闭该学期,无法查看
spContent=本课程是计算机、软件工程等专业选修课程,培养学生基于FPGA的嵌入式系统的设计和工程实践能力。通过本课程的学习,使学生掌握基于硬件描述语言(Verilog HDL)的硬件设计方法,熟练掌握FPGA设计流程,熟悉集成开发环境下的FPGA设计、仿真与验证,具有基于FPGA的嵌入式系统协同设计的工程能力。
本课程是计算机、软件工程等专业选修课程,培养学生基于FPGA的嵌入式系统的设计和工程实践能力。通过本课程的学习,使学生掌握基于硬件描述语言(Verilog HDL)的硬件设计方法,熟练掌握FPGA设计流程,熟悉集成开发环境下的FPGA设计、仿真与验证,具有基于FPGA的嵌入式系统协同设计的工程能力。
—— 课程团队
课程概述

    本课程的学习目标是使学生更深入地理解和掌握FPGA程序分析与设计的基本方法,熟练运用Verilog HDL硬件描述语言,应用可综合设计和层次化设计方法,熟练运用ISEModelSimSynplifyChipScope等软件工具。课程立足于FPGA逻辑设计与可综合方法,为FPGA优化设计奠定基础,能够为未来软硬件协同设计提供底层优化方案。

    通过本课程的学习,能够进一步掌握数字逻辑的设计与实现方法,实现全数字化的大规模并行化硬件程序设计和FPGA项目开发。

  

授课目标

本课程是为了使学生交接FPGA技术前沿,具有撰写技术调研报告和硬件开发工程文档能力,掌握常用FPGA软件开发测试工具和硬件验证平台的使用方法,熟练运用ISE、ModelSim、Synplify、ChipScope等硬件开发工具,同时能够掌握FPGA的结构原理和编程方法,具有分析、设计、编码、和维护FPGA功能模块的能力。




成绩 要求

为积极响应国家低碳环保政策, 2021年秋季学期开始,中国大学MOOC平台将取消纸质版的认证证书,仅提供电子版的认证证书服务,证书申请方式和流程不变。

 

电子版认证证书支持查询验证,可通过扫描证书上的二维码进行有效性查询,或者访问 https://www.icourse163.org/verify,通过证书编号进行查询。学生可在“个人中心-证书-查看证书”页面自行下载、打印电子版认证证书。

 

完成课程教学内容学习和考核,成绩达到课程考核标准的学生(每门课程的考核标准不同,详见课程内的评分标准),具备申请认证证书资格,可在证书申请开放期间(以申请页面显示的时间为准),完成在线付费申请。

 

认证证书申请注意事项:

1. 根据国家相关法律法规要求,认证证书申请时要求进行实名认证,请保证所提交的实名认证信息真实完整有效。

2. 完成实名认证并支付后,系统将自动生成并发送电子版认证证书。电子版认证证书生成后不支持退费。


课程大纲
第一章 绪论 2学时
课时目标:了解的FPGA基础知识:可编程逻辑器件的历史与发展,Xilinx FPGA技术特点和基本结构、FPGA硬件设计相关技术、开放资源。
1.1 FPGA简介
1.2 Xilinx FPGA产品、应用领域
第二章 Verilog HDL语言 8学时
课时目标:介绍Verilog HDL硬件描述语言的使用。使学生能掌握Verilog HDL的基本语言要素和建模方法,运用Verilog HDL设计基本硬件电路,掌握FPGA程序分析、设计、仿真的基本流程。
2.1 Verilog HDL语言要素
2.2 Verilog HDL表达式
2.3 Verilog HDL建模
2.4 Testbench验证
第三章 集成开发环境 4学时
课时目标:介绍FPGA集成开发环境和主要软件工具。使学生熟练运用ISE、ModelSim、Synplify等软件工具。
3.1 集成开发环境安装配置
3.2 ISE工程开发流程
第四章 FPGA组件设计 4学时
课时目标:介绍FPGA组件设计方法及高级设计流程。使学生运用原语和IP核完成复杂模块设计,掌握UCF设计方法、静态时序分析方法、布局布线后仿真方法,掌握FPGA的配置下载方法和在线逻辑分析仪ChipScope的使用。
4.1 原语与IP核
4.2 ISE进阶
第五章 FPGA应用系统开发 6学时
课时目标:介绍FPGA可综合设计方法和大规模应用设计方法。在前面内容基础上,深入剖析硬件代码结构,使学生掌握FPGA的Verilog HDL可综合设计方法,规范设计过程,以指导大规模应用设计。
5.1 可综合设计方法
5.2 大规模FPGA应用设计方法
5.3 基于FPGA的可编程嵌入式开发
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预备知识

《模拟与数字电路》《计算机组成原理》《程序设计基础与C程序设计》《数据结构与算法》


参考资料

参考资料:

Xilinx FPGA开发实用教程》(2). 徐文波、田耘 编著,清华大学出版社,2012.

Verilog HDL数字设计与综合》(2). Samir Palnitkar,电子工业出版,2009.

FPGA系统设计与实例》.杨晓慧、杨旭 编著,人民邮电出版社, 2010.



常见问题

Q :  选用什么版本的集成开发环境或仿真工具?

A :  根据用户计算机软硬件配置进行选择,本课程主要介绍windows操作系统环境下的工具使用。ISE与OS的版本兼容性可参考Xilinx官网的对照表:https://www.xilinx.com/support/answers/18419.html

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

大连理工大学
1 位授课老师
王洁

王洁

副教授

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