《EDA技術》課程實施大綱

1、EDA技術課程實施大綱目 錄1教學理念12課程介紹2.1課程的性質2.2課程在學科專業(yè)結構中的地位、作用2.3課程的歷史與文化傳統(tǒng)2.4課程的前沿及發(fā)展趨勢2.5課程與經濟社會發(fā)展的關系2.6課程內容可能涉及到的倫理與道德問題2.7學習本課程的必要性3教師簡介3.1教師的職稱、學歷3.2教育背景3.3研究興趣（方向）4先修課程5課程目標6課程內容6.1課程的內容概要6.2教學重點、難點6.3學時安排7.課程實施7.1教學單元一7.1.1教學日期7.1.2教學目標7.1.3教學內容（含重點、難點）7.1.4教學過程7.1.5教學方法7.1.6作業(yè)安排及課后反思7.1.7課前準備情況及其他相關特殊

2、要求7.1.8參考資料（具體到哪一章節(jié)或頁碼）7.2教學單元二7.2.1教學日期7.2.2教學目標7.2.3教學內容（含重點、難點）7.2.4教學過程7.2.5教學方法7.2.6作業(yè)安排及課后反思7.2.7課前準備情況及其他相關特殊要求7.2.8參考資料（具體到哪一章節(jié)或頁碼）8課程要求8.1學生自學要求8.2課外閱讀要求8.3課堂討論要求8.4課程實踐要求9課程考核9.1出勤（遲到、早退等）、作業(yè)、報告等的要求9.2成績的構成與評分規(guī)則說明9.3考試形式及說明10學術誠信10.1考試違規(guī)與作弊處理10.2杜撰數(shù)據(jù)、信息處理等10.3學術剽竊處理等11課堂規(guī)范11.1課堂紀律11.2課堂禮儀1

3、2課程資源12.1教材與參考書12.2專業(yè)學術著作12.3專業(yè)刊物12.4網絡課程資源13教學合約13.1教師作出師德師風承諾13.2閱讀課程實施大綱，理解其內容13.2同意遵守課程實施大綱中闡述的標準和期望14其他說明教學理念 在電路分析和模擬、數(shù)字電路的電路理論基礎上，通過仿真軟件和實際動手捍接電路驗證基本的電路理論，或在開發(fā)板上下載自己所編程序，在了解HDL語言的發(fā)展歷程基礎上，認識到VHD做為現(xiàn)在的數(shù)字電路設計的有用工具及其重要性。應對PLD器件的結構和工作原理有一定的了解，知道如何用VHDL編寫數(shù)字電路程序，以及如何下載到PLD芯片。為畢業(yè)后的工作謀生，職業(yè)發(fā)展等打下基礎。本課程的學

4、習要求能使用EDA開發(fā)環(huán)境，編寫數(shù)字電路程序以及下載到PLD芯片。2課程介紹2.1課程的性質 EDA技術是專業(yè)應用工具課 2.2課程在學科專業(yè)結構中的地位、作用EDA技術作為專業(yè)應用工具課，是在掌握基本的電路理論基礎上，面向應用數(shù)字系統(tǒng)的設計的工具課，為工作就業(yè)，繼續(xù)深造掌握一門應用技能。EDA技術是電子設計自動化的縮寫。從廣義上講，一切計算機輔助設計方面都可稱之為電子設計自動化，如CAD制圖，繪制電路圖的各種軟件等。從狹義上講，我們的EDA技術課程一般限于使用EDA工作環(huán)境，用HDL語言編寫數(shù)字電路，經過編譯下載到PLD器件上。EDA工作環(huán)境很多，但都差別不大，能使用一種，其它的也很容易，用

5、得比較多的如Altera公司的maxplus和quartus，Xilinx公司的ISE。HDL語言的種類也很多，但是我們學習VHDL和VERILOG兩種(課堂上講述VHDL，VERILOG自學)，或其中一種已能滿足我們以后的學習發(fā)展。同學們在數(shù)字電路中可能接觸了很少的PLD器件方面的內容，因此，可在Altera公司、Xilinx公司的主頁上了解豐富全面的PLD器件( )。2.3課程的歷史與文化傳統(tǒng)1980年VHDL起源于美國國防部(DOD)的VHSIC(Very high speed integrated circuit)項目，在F-22的研制過程中，為了解決許多電子器件供應商倒閉后的武器生產

6、供應連續(xù)問題，又不觸犯美國的知識產權方面的法律問題，于是美國國防部要求所有的芯片供應商必須提供一個產器的外部接口關系，于是，產生了一個問題，由什么語言來描述外部接口關系？1983年，IBM，德州儀器，Intermetrics等芯片供應商在美國國防部的要求下，采用VHDL語言提供產器的外部接口關系，并且在1987公布了IEEE standard 10761987標準。美國做為一個國家的國防項目，也會在國家法律下展開，由此，可見，知識產權得到的尊重。我們可以思考一下，知識產權對于一個國家民族的發(fā)展的重要意義何在？首先，可以使一個國家保持持久的創(chuàng)造力。當然，還可以想到很多。1993年，產生了IEEE

7、 standard 10761993標準。EDA技術發(fā)展至今，生命力更加頑強?？梢栽敿毜臑g覽主要的PLD芯片 公司：Altera和Xilinx,主頁: HYPERLINK HYPERLINK 2.4課程的前沿及發(fā)展趨勢為了提高工程師的設計效率，EDA綜合工具研發(fā)公司正研發(fā)面向更加高級的語言，如C#的語言來設計電路，但是進展緩慢。2.5課程與經濟社會發(fā)展的關系學習本課程，我們的目標是為大家提供一個采用EDA方式設計電路的基礎。同學可繼續(xù)深入學習電路設計，無論本科畢業(yè)以后工作或讀研究生，都有了設計基于PLD的電子產器的能力，當然，電子產品可以改善我們的社會生活的方方面面。2.6課程內容可能涉及到的

8、倫理與道德問題談到EDA技術與倫理道德的關系，可能同學們的觀點都不一致，這應該是一個非常開放的問題。做為教師，我所能想到的有以下：1、做為一門工科技術人員，應關心國家，努力使國家更好，努力思考怎樣才算關心國家？2、而且，電子產品的設計應給社會公眾帶來利益，與社會公眾利益相悖的產品不應設計。2.7學習本課程的必要性工作就業(yè)，從事電路設計相關的工作，或者進一步深造的設計工具。教師簡介4先修課程 電路分析，線性電子線路，數(shù)字電路5課程目標本課程要求學會使用EDA開發(fā)環(huán)境編寫基本的數(shù)字電路，并能進行仿真和分析代碼，以及將二進制代碼下載到PLD器件中，從而具備進一步學習發(fā)展的基礎。6課程內容6.1課程的

9、內容概要 一、電路設計1）引言2）代碼結構3）數(shù)據(jù)類型4）操作符和屬性5）并發(fā)代碼 6）順序代碼7）信號和變量8）狀態(tài)機 9)電路設計進階二、系統(tǒng)設計10）包集合和元件6.2教學重點、難點教學的重點在于能編寫基本的組合，時序邏輯電路的VHDL程序。狀態(tài)機和系統(tǒng)設計是本課程的難點。6.3學時安排 一、電路設計1）引言(2學時)2）代碼結構(2學時)3）數(shù)據(jù)類型(2學時)4）操作符和屬性(2學時)5）并發(fā)代碼 (4學時)6）順序代碼(4學時)7）信號和變量(2學時) 期中測試(2學時)8）狀態(tài)機(6學時)9)電路設計進階 (2學時) 二、系統(tǒng)設計10）包集合和元件(4學時)7.課程實施7.1教學單

10、元一7.1.1教學日期 通信：2017.2.28 醫(yī)工：2017.4.177.1.2教學目標 介紹EDA技術的概念 介紹IP(intellectual property right的縮寫)，中譯知識產權的概念 VHDL的起源與美國國防部軍方釆購和知識產權有關，從這一線索談 VHDL的發(fā)展和起源。7.1.3教學內容（含重點、難點） 了解EDA的概念 IP和VHDL 重點：EDA的概念 難點：IP與科學技術發(fā)展以及民族創(chuàng)造力的關系7.1.4教學過程1)EDA:EDA作為電子設計自動化的縮寫，沒有一個明確的概念。從廣義上講，計算機輔助制造的方法，如畫電路圖軟件(比如ALTIUM,PROTEL等等)，

11、機械制圖等都可叫EDA；從我們課程的角度來說，我們可以稱之為利用EDA開發(fā)環(huán)境，通過HDL語言編寫數(shù)字電路代碼，經過編譯，下載到PLD芯片中，實現(xiàn)數(shù)字系統(tǒng)。2)VHDL語言的起源和發(fā)展歷程，1980年，起源于DOD的國防項目，其產 生的過程與知識產權有關，講課過程中會詳細傳述，同學應上網提前了解。 7.1.5教學方法 講述討論7.1.6作業(yè)安排及課后反思 上互聯(lián)網了解EDA以及VHDL的發(fā)展？7.1.7課前準備情況及其他相關特殊要求預習EDA技術的發(fā)展歷程 ，帶上U盤，拷貝教師的EDA軟件7.1.8參考資料（具體到哪一章節(jié)或頁碼）7.2教學單元二7.2.1教學日期 通信：2017.3.2 醫(yī)工

12、：2017.4.197.2.2教學目標 VHDL的代碼結構7.2.3教學內容（含重點、難點） VHDL的代碼的每部分的作用和書寫 重點：VHDL的代碼結構和電路的關系 難點：VHDL的代碼結構和電路的關系7.2.4教學過程 1)VHDL代碼結構。 可綜合的VHDL代碼結構包括庫、實體、構造體三部分。 2)庫的組成和分類 庫由程序包集合組成。 庫的分類：IEEE庫 STD庫 WORK庫 3)庫的聲明 舉例:library ieee; -聲明庫 Use ieee.std_logic_1164.all;-聲明程序包 4)實體 實體的作用：聲明輸入輸出端口。 舉例講述聲明的語法(用軟件演示，課程講述都

13、要用軟件演示，下同)。 5)構造體 構造體的作用：描述電路的邏輯功能。 舉例講述構造體的書定語法。7.2.5教學方法 講述討論7.2.6作業(yè)安排及課后反思 教材習題2.17.2.7課前準備情況及其他相關特殊要求預習教材第2章7.2.8參考資料（具體到哪一章節(jié)或頁碼）7.3教學單元三7.3.1教學日期 通信：2017.3.7 醫(yī)工：2017.4.247.3.2教學目標 數(shù)據(jù)類型7.3.3教學內容（含重點、難點） 預定義數(shù)據(jù)類型 用戶定義數(shù)據(jù)類型 子類型 有符號和無符號數(shù)據(jù)類型 類型轉換 重點：預定義數(shù)據(jù)類型 難點：有符號和無符號數(shù)據(jù)類型7.3.4教學過程 1)預定義數(shù)據(jù)類型：std庫的stand

14、ard包集 IEEE庫的STD_LOGIC_1164包集 IEEE庫的STD_LOGIC_ARITH包集 IEEE庫的STD_LOGIC_SIGNED包集 IEEE庫的STD_LOGIC_UNSIGNED包集 2)用戶定義數(shù)據(jù)類型：限定數(shù)的范圍 用戶定義的枚舉類型 3)子類型：限定預定義數(shù)據(jù)的范圍 4)程序演示有符號和無符號數(shù)的運算結果 5)講述類型轉換的使用場合。 7.3.5教學方法 講述討論，程序演示7.3.6作業(yè)安排及課后反思 教材習題3.1，3.2，3.37.3.7課前準備情況及其他相關特殊要求預習教材第3章7.3.8參考資料（具體到哪一章節(jié)或頁碼）7.4教學單元四7.4.1教學日期

15、通信：2017.3.9 醫(yī)工：2017.4.267.4.2教學目標 操作符和屬性7.4.3教學內容（含重點、難點） 操作符 屬性 用戶定義屬性 操作符重載 類屬參數(shù) 重點：操作符和類屬參數(shù) 難點：操作符重載7.4.4教學過程1)運算和操作符的分類及特點：賦值、邏輯、算術、關系、移位、并置運 算符。 賦值運算符：的使用 邏輯運算符：not,and ,or,nand,nor,xor等 算術運算符：+，-，*，/等 關系運算符：=,/=,等 移位運算符：sll,srl,sla,sra,rol,ror等 2)屬性：信號類屬性，用戶定義屬性 3)程序舉例7.4.5教學方法 講述討論，程序演示7.4.6作

16、業(yè)安排及課后反思 教材習題4.1,4.27.4.7課前準備情況及其他相關特殊要求預習教材第4章7.4.8參考資料（具體到哪一章節(jié)或頁碼）7.5教學單元五7.5.1教學日期 通信：2017.3.14 醫(yī)工：2017.5.37.5.2教學目標 并行代碼之一7.5.3教學內容（含重點、難點） 并行與順序語句概念 操作符使用 并行信號賦值語句 重點：并行語句概念 難點：并行語句概念7.5.4教學過程 1)并發(fā)代碼和順序代碼的概念，聯(lián)系電路講述 2)運算操作符的使用 3)并行信號賦值語句：簡單、WHEN ELSE，WITH SELECT的語法講解 4)程序舉例用并行信號賦值語句實現(xiàn)4選1數(shù)據(jù)選擇器。7.

17、5.5教學方法 講述討論，程序演示7.5.6作業(yè)安排及課后反思 教材習題5.1，5.27.5.7課前準備情況及其他相關特殊要求預習教材第5章7.5.8參考資料（具體到哪一章節(jié)或頁碼）7.6教學單元六7.6.1教學日期 通信：2017.3.21 醫(yī)工：2017.5.317.6.2教學目標 并行代碼之二7.6.3教學內容（含重點、難點） 生成語句 塊語句 重點：并行信號賦值語句 難點：生成語句7.6.4教學過程1)生成語句語法 語法1： 標號：for 循環(huán)變量in取值范圍generate 說明并行語名 end generate標號； 語法2： 標號：IF條件generate 說明并行語句 end

18、generate標號； 2)程序舉例：向量移位器 3)塊語句語法 7.6.5教學方法 講述討論，程序演示7.6.6作業(yè)安排及課后反思 教材習題5.67.6.7課前準備情況及其他相關特殊要求7.6.8參考資料（具體到哪一章節(jié)或頁碼）7.7教學單元七7.7.1教學日期 通信：2017.3.23 醫(yī)工：2017.6.57.7.2教學目標 順序代碼之一7.7.3教學內容（含重點、難點） process語句 信號與變量 重點：process語句 難點：信號的物理屬性的理解7.7.4教學過程1)process語句語法： 語法格式1：標號：process(敏感信號表）聲明部分Begin 功能描述部分（順序語

19、句） end process;語法格式2：標號：process聲明部分Begin 功能描述部分（順序語句） -其中至少有一條wait語句。 end process;信號與變量概念7.7.5教學方法 講述討論，程序演示7.7.6作業(yè)安排及課后反思教材習題6.1，6.2，6.37.7.7課前準備情況及其他相關特殊要求預習教材第6章7.7.8參考資料（具體到哪一章節(jié)或頁碼）7.8教學單元八7.8.1教學日期 通信：2017.3.28 醫(yī)工：2017.6.77.8.2教學目標 順序代碼之二7.8.3教學內容（含重點、難點） 流程控制語句：IF，CASE 流程控制語句與并行賦值語句的比較 重點：流程控制

20、語句：IF，CASE 難點：流程控制語句與并行賦值語句的比較7.8.4教學過程1)流程控制語句語法 If語句語法格式: if condition then sequential_statements elsif condition then sequential_statements else sequential_statements end if;Case_statement語法格式：case expression is when values=sequential_statements when others=default statements end case;2)流程控制語句程序舉

21、例：編譯碼器，D觸發(fā)器7.8.5教學方法 講述討論，程序演示7.8.6作業(yè)安排及課后反思 教材習題6.77.8.7課前準備情況及其他相關特殊要求7.8.8參考資料（具體到哪一章節(jié)或頁碼）7.9教學單元九7.9.1教學日期 通信：2017.3.30 醫(yī)工：2017.6.127.9.2教學目標 信號和變量7.9.3教學內容（含重點、難點） 信號和變量的定義和物理屬性 重點：軟件演示信號和變量 難點：軟件演示信號和變量7.9.4教學過程 1)聯(lián)系電路講敘信號和變量的物理屬性 2)信號和變量執(zhí)行特點的程序例7.9.5教學方法 講述討論，程序演示7.9.6作業(yè)安排及課后反思 教材習題7.37.9.7課前

22、準備情況及其他相關特殊要求預習教材第7章7.9.8參考資料（具體到哪一章節(jié)或頁碼）7.10教學單元十7.10.1教學日期 通信：2017.4.6 醫(yī)工：2017.6.147.10.2教學目標 期中小測試，檢測學生學習情況7.10.3教學內容（含重點、難點） 現(xiàn)場出5道程序編制題目，要求能覆蓋以前所學內容。 為保證公正性和實際效果，題目不提前公開。7.10.4教學過程7.10.5教學方法7.10.6作業(yè)安排及課后反思7.10.7課前準備情況及其他相關特殊要求7.10.8參考資料（具體到哪一章節(jié)或頁碼）7.11教學單元十一7.11.1教學日期 通信：2017.4.11 醫(yī)工：2017.6.197.

23、11.2教學目標 狀態(tài)機之一7.11.3教學內容（含重點、難點） 狀態(tài)機概念 狀態(tài)機在數(shù)字電路系統(tǒng)中的作用 重點：狀態(tài)機概念 難點：狀態(tài)機在數(shù)字電路系統(tǒng)中的作用7.11.4教學過程1)狀態(tài)機概念 狀態(tài)機模型圖 2)狀態(tài)機的組合部分的設計 3)狀態(tài)機的時序部分的設計 7.11.5教學方法7.11.6作業(yè)安排及課后反思7.11.7課前準備情況及其他相關特殊要求預習教材第8章7.11.8參考資料（具體到哪一章節(jié)或頁碼）7.12教學單元十二7.12.1教學日期 通信：2017.4.13 醫(yī)工：2017.6.217.12.2教學目標 狀態(tài)機之二7.12.3教學內容（含重點、難點） Moor狀態(tài)機 重點：

24、Moor狀態(tài)機概念 難點：Moor狀態(tài)機程序編制7.12.4教學過程 1) Moor狀態(tài)機 概念 2) Moor狀態(tài)機程序舉例 7.12.5教學方法7.12.6作業(yè)安排及課后反思教材習題8.17.12.7課前準備情況及其他相關特殊要求7.12.8參考資料（具體到哪一章節(jié)或頁碼）7.13教學單元十三7.13.1教學日期 通信：2017.4.18 醫(yī)工：2017.6.267.13.2教學目標 狀態(tài)機之三7.13.3教學內容（含重點、難點） Mealy狀態(tài)機概念 Mealy狀態(tài)機程序編制 重點：Mealy狀態(tài)機概念 難點：Mealy狀態(tài)機程序編制7.13.4教學過程 1) mealy狀態(tài)機 概念 2

25、) mealy狀態(tài)機程序舉例 7.13.5教學方法7.13.6作業(yè)安排及課后反思教材習題8.1 Moor 和Mealy狀態(tài)機的區(qū)別？7.13.7課前準備情況及其他相關特殊要求7.13.8參考資料（具體到哪一章節(jié)或頁碼）7.14教學單元十四7.14.1教學日期 通信：2017.4.20 醫(yī)工：2017.6.287.14.2教學目標 電路設計進階7.14.3教學內容（含重點、難點） barrel移位器 Ram 設計7.14.4教學過程 1)barrel移位器 概念 2)barrel移位器 程序演示 3)ram概念 4)ram程序演示7.14.5教學方法7.14.6作業(yè)安排及課后反思7.14.7課前

26、準備情況及其他相關特殊要求預習教材9.1，9.107.14.8參考資料（具體到哪一章節(jié)或頁碼）7.15教學單元十五7.15.1教學日期 通信：2017.4.25 醫(yī)工：2017.7.37.15.2教學目標 系統(tǒng)設計之一7.15.3教學內容（含重點、難點） 包集合和元件的概念 三種描述風格：行為，RTL，結構化重點：包集合和元件的概念 難點：三種描述風格：行為，RTL，結構化7.15.4教學過程 1)包集合概念 2)元件的概念 3)數(shù)字電路系統(tǒng)設計概述 4)行為，RTL，結構化的概念7.15.5教學方法7.15.6作業(yè)安排及課后反思7.15.7課前準備情況及其他相關特殊要求預習教材第10章7.15.8參考資料（具體到哪一章節(jié)或頁碼）7.16教學單元十六7.16.1教學日期 通信：2017.4.27 醫(yī)工：2017.7.57.16.2教學目標 系統(tǒng)設計之二7.16.3教學內容（含重點、難點） 實例演示元件的使用 重點：元件例化的編程 難點：元件例化的編程7.16.4教學過程 通過程序演示元件例化語句的使用。7.16.5教學方法7.16.6作業(yè)安排及課后反思7.16.7課前準備情況及其他相關特殊