《EDA技术及应用》全套教学教案

《EDA技术及应用》课程设计指导书电子信息教研室前言《EDA技术及应用》是电子信息工程专业的必修课之一，它的理论性和实践性很强，只有通过实践才能较深入地理解和掌握本课程的基本内容。

《EDA技术及应用》课程设计就是为解决这个问题而设置的。

通过本课程的设计，增加学生的实际知识，提高学生的动手能力，培养学生独立分析和解决问题的能力，为以后的工作打下良好的基础。

目录一、课程设计的任务和目标： (4)二、教学内容及安排 (4)三、课程设计的内容 (5)四、课程设计基本要求： (8)五、课程设计注意事项 (9)一、课程设计的任务和目标：《EDA技术及应用课程设计》是配合《EDA技术及应用》课程的实践性环节，是电子信息、自动化、机械制造及其自动化专业专业的专业基础类必修的实践环节。

通过课程设计使学生运用所学理论知识完成一个EDA系统的设计与调试，熟悉和掌握EDA应用系统的开发方法和过程，从而培养学生利用单片机解决问题的基本思路和应用开发能力，培养学生综合运用知识、动手能力和解决实际问题的能力。

二、教学内容及安排本课程设计要求学生设计一个单片机应用系统，完成相对完整的测试、控制任务。

课程设计内容包括：（1）选题；本课程设计中提供给学生一系列基本题目，并启发和鼓励学生参与题目的设计和确定，使课程设计的任务既能贴近工程应用实际，又能兼顾学生的兴趣，由指导教师结合课程设计的要求调整确定。

约占2学时。

（2）方案设计；学生围绕自己的题目检索收集资料，进行调研，提出系统总体方案设计，选择最优方案。

4学时。

（3）软硬件系统设计与调试；总体方案确定后，设计完成硬件原理图，并在试验应用板上连接好硬件系统。

设计完成软件程序流程，并编写出相应的程序。

完成软硬件系统的联机调试，实现选题的设计目标。

约占12学时。

（4）课程设计论文的编写；学生根据自己的题目撰写课程设计论文，陈述设计思想和解决问题的方案、方法，画出系统原理电路图、程序流程图；写出调试结果及分析，附参考文献。

《EDA技术及应用》课程教学大纲一、教师或教学团队信息（教师或教学团队中每位教师主要讲授的本科课程，课程受欢迎情况；主要研究领域和研究成果。

）二、课程基本信息课程名称（中文）：EDA技术及应用课程名称（英文）：Technology and Application of EDA课程类别：□通识必修课□通识选修课□专业必修课□专业方向课专业拓展课□实践性环节课程性质*：□学术知识性 方法技能性□研究探索性□实践体验性课程代码：216003315级培养方案周学时：4 总学时：32 学分: 216级培养方案周学时：4 总学时：32 学分: 2 课内实验学时：6先修课程：模拟电子技术、数字电子技术授课对象：电气工程及其自动化三、课程简介（课程在实现专业培养目标中的作用，课程在专业知识体系中的位置，课程学习对学生专业成长具有的价值。

课程主要内容及知识结构。

）本课程大纲是根据高等教育要求，为加强学生专业课程的教学需要而制定的。

《EDA技术及应用》课程是四年制电气工程及自动化专业的任选课之一，是集成电路设计类相关课程的基础，是工科学生在大学教育阶段所修课程中有益而又有用的课程之一。

通过本课程的学习，使学生抓住一个重点：VHDL的编程；掌握两个工具：FPGA/CPLD开发软件和EDA实验开发系统的使用。

其主要内容包括：EDA技术概述、大规模可编程逻辑器件、VHDL编程基础、常用EDA工具软件操作。

四、课程目标（课程教学要讲授的核心知识、要训练的关键技能及须形成的综合素养的目标。

）通过本课程的学习，学生应该掌握如下四个方面的内容：1）大规模可编程逻辑器件；2）硬件描述语言；3）软件开发工具；4）实验开发系统。

其中，大规模可编程逻辑器件是利用EDA技术进行电子系统设计的载体，硬件描述语言是利用EDA技术进行电子系统设计的主要表达手段，软件开发工具是利用EDA 技术进行电子系统设计的智能化的自动化设计工具，实验开发系统则是利用EDA 技术进行电子系统设计的下载工具及硬件验证工具。

《EDA技术及应用》教学大纲教学目的与要求：本课程是应用电子技术专业的专业课，要求学生通过本课程的学习和实验，初步掌握常用EDA工具的使用方法、FPGA的开发技术以及 VHDL语言的编程方法。

能比较熟练地使用Max+Plusll等常用EDA软件对FPGA和CPLD作一些简单电路系统的设计，同时能较好地使用VHDL语言设计简单的逻辑电路和逻辑系统，学会行为仿真、时序仿真和硬件测试技术，为现代EDA工程技术的进一步学习， ASIC器件设计以及超大规模集成电路设计奠定基础。

第一章EDA技术导论（2学时）1.1EDA技术概述1.2EDA技术发展历程1.3EDA技术的知识体系1.4EDA技术的基本工具1.5EDA技术的基本设计思路本章重点：EDA技术的基本设计思路第三章可编程逻辑器件（4学时）3.1可编程逻辑器件的发展进程和典型产品3.2可编程逻辑器件的硬件结构3.2.1硬件可编程实现的基本思想3.2.2SPLD的基本结构3.2.3CPLD的结构特点3.2.4现场可编程门阵列 FPGA的基本结构和配置3.2.5ispLSI 逻辑器件的基本结构3.3FPGA和CPLD的开发应用选择3.3.1PLD比较和选用的方法332 FPGA和CPLD的性能比较3.3.3FPGA 和 CPLD的选择本章重点及难点：（1）CPLD的结构特点（2）现场可编程门阵列 FPGA的基本结构和配置（3）FPGA和 CPLD的选择第五章VHDL硬件描述语言（8学时）5.1概述5.2VHDL程序基本（模型）结构5.2.1VHDL 程序设计举例5.2.2use 定义区5.2.3ENTITY （实体）5.2.4ARCHITECTURE （结构体）5.3VHDL语言要素5.3.1IDENTIFIERS （标识符）5.3.2DATA OBJECTS（数据对象）5.3.3DATA TYPES（数据类型）5.3.4VHDL语言的运算操作符5.4VHDL最基本的描述语句5.4.1PROCESS STATEMENTS （进程语句）5.4.2SEQUENTIAL （顺序描述语句）5.4.3CONCURRENT STATEMENT并行 /并发同时语句）5.5VHDL的其他描述语句5.5.1属性描述与定义语句5.5.2BLOCK 语句5.5.3COMPONENT语句5.5.4GENERATE 语句5.5.5ASSERT STATEMENT（断言语句）本章重点及难点：（1）VHDL程序的基本结构（2）VHDL语言要素（3）VHDL最基本的描述语句第六章VHDL程序设计基础（6学时）6.1VHDL描述风格6.1.1行为描述6.1.2数据流描述6.1.3结构描述6.2组合逻辑设计实例6.2.1基本逻辑门的描述6.2.2ENCODE （编码器）6.2.3译码器6.2.4选择器6.2.5加法器6.3时序电路设计实例6.3.1锁存器6.3.2同步计数器6.3.3存储器6.4状态机的设计实例5.4.1PROCESS STATEMENTS （进程语句）5.4.2SEQUENTIAL （顺序描述语句）5.4.3CONCURRENT STATEMENT并行 /并发同时语句）6.5硬件描述语言层次化设计6.5.1“自上而下”层次化设计概述6.5.2VHDL硬件描述语言层次化设计方法本章重点及难点：（1）时序电路设计实例(2)状态机设计实例(3)硬件描述语言层次化设计第九章印制电路板的设计(protel99se ) ( 4)9.1protel99se 简介9.1.1protel99se 的三大技术9.1.2protel99se 的三大功能9.1.3protel99se 的常用命令及操作方法9.2protel 99se 原理图设计9.2.1建立schematic文档、设置图纸9.2.2放置元器件9.2.3原理图布线9.2.4常用工具软件的使用方法及原理图的输出9.3网络表生成软件9.3.1网络表中所包含的内容9.3.2由原理图生成网络表9.3.3元件列表生成9.3.4原理图输出9.4绘制电路板(PCB9.4.1启动PCB设计系统与环境设置9.4.2制作印制电路板参考资料：1)EDA技术实用教程(第三版)，潘松、黄继业编著，科学出版社，2006。

EDA技术与应用一、课程说明课程编号：090357Z10课程名称：EDA技术与应用/ The technology and application of Electronic Design Automation课程类别：专业教育课程学时/学分：48 /3先修课程：模拟电子技术、数字电子技术、计算机与程序设计语言基础适用专业：电子信息工程教材、教学参考书：1.潘松主编.EDA技术与Verilog HDL(第二版).北京：清华大学出版社.2013年2.张延伟等主编.Verilog HDL程序设计实例详解.北京：人民邮电出版社.2008年3.张静秋主编.EDA技术实验教程.长沙：中南大学出版社.2011年二、课程设置的目的意义《EDA技术与应用》是为电子信息工程专业学生开设的一门实践性很强的专业必修课，课程设置的目的是让学生通过学习这门结合现代电子技术与计算机辅助设计的课程，了解可编程逻辑器件的原理知识及EDA开发流程，掌握Verilog-HDL硬件描述语言的编程方法及编程技巧，熟悉QuartusII、ModelSim 等常用EDA软件的使用方法，能够完成简单逻辑电路的RTL代码设计、功能仿真、时序仿真、综合编译、编程下载及硬件测试，为进一步学习大规模集成电路设计、SOPC系统设计等后续课程奠定EDA基础。

三、课程的基本要求知识：了解可编程逻辑器件的结构原理，掌握Verilog HDL硬件描述语言的基本要素与语句，学会组合电路、时序电路、有限状态机等基本逻辑电路的各种设计方法，熟悉Quartus软件的多种设计输入方法、综合编译、编程下载以及硬件测试的设计流程，并进一步理解硬件设计中的资源优化、速度优化、功能仿真、时序仿真等技术，了解基于FPGA解决方案的SoC片上系统设计技术。

能力：通过对本课程的学习，学生能较好地掌握全新的硬件电子系统的设计技术，更深刻地了解计算机软件语言与硬件语言实现的现代电子系统设计能力。

EDA技术及应用课程设计教学大纲作者：张颖颖审核：孙彦明课程代码：课程名称：EDA技术及应用课程设计英文名称：Course Design in EDA Technology and Application课程类型: 专业必修课学分：2学分一、课程设计说明EDA技术及应用课程设计是继数字电子技术、EDA技术及应用课程之后的实践环节教学。

目的是训练学生综合运用学过的数字电子技术的基本知识、EDA课程中的Verilog HDL 语言及EDA的设计流程知识，培养独立设计比较复杂的数字逻辑功能及系统的能力。

设计工作建立在硬件和软件两个平台的基础上。

硬件平台是可编程逻辑器件，所选的器件可保证在一片芯片上设计出题目要求的功能，软件平台是ALTERA公司的QuartusⅡ。

通过课程设计，学生要掌握使用EDA工具设计电路的方法，包括设计输入、编译、软件仿真、下载和硬件仿真等全过程。

二、教学要求及教学要点1．教学要求(1)巩固和加深对电子技术基本知识的理解，提高学生综合运用本课程所学知识的能力。

(2)培养学生根据选题需要选学参考书籍，查阅手册、图表和文献资料的自学能力。

通过独立思考，深入钻研有关问题，学会自己分析和解决问题的方法。

(3)通过实际电路设计方案的分析比较、论证比较、设计、仿真调试等环节，初步掌握简单实用电路的分析和设计方法。

(4)掌握实验箱仪器设备和软件开发环境的正确使用方法，学会简单电路的实验调试和整机测试方法，提高学生的动手能力。

(5) 能在教师指导下，独立完成选题的设计任务，能按课程设计任务书的要求撰写课程设计说明书，能正确反映设计成果等。

2.教学要点学生按给定的题目进行设计，题目数量尽量保证每组一题。

题目的难度要保证中等水平的学生在教师的指导下能完成设计任务。

题目要综合运用所学的数字电路设计的基本知识，以及EDA的设计流程、QuartusⅡ软件开发环境的使用。

学生拿到题目后首先进行系统功能的深入了解、模块划分，然后在QuartusⅡ软件中进行各模块的代码编写、编译和软件仿真，再利用原理图将各模块整合，并进行仿真调试，满足设计要求后，最后进行下载和硬件实验。

上饶师范学院《EDA技术及应用》课程教学大纲课程编号 0221014 分类编号开课单位 物理与电子信息学院 学时/学分 85/5适用专业 电子信息科学与技术 考核方式 考试编写日期 2014年7月18日 执笔者 涂虬一、本课程的性质与任务EDA技术及应用是电子信息科学与技术专业本科生的专业基础课，属于必修课。

通过本课程的学习，使学生初步掌握常用EDA工具的使用方法、FPGA的开发技术以及HDL语言的编程方法。

使学生掌握EDA技术相关的基本知识，掌握现代数字系统的设计思想和方法，并具有动手设计及仿真数字电子系统的能力。

二、课程简介《EDA技术及应用》是电子信息类专业本科二年级的一门重要的专业基础课。

其先修课程为《数字电子技术基础》。

本课程旨在使学生掌握现代数字系统设计思想与方法。

本课程内容包括硬件描述语言Verilog HDL、EDA工具软件使用、组合逻辑电路设计、时序逻辑电路设计、可编程逻辑器件、数字系统设计等内容。

三、课程知识体系架构及教学要求课程内容是以知识点为基础的体系架构，包括：概念与知识点、原理、方法及应用、案例。

教学要求由深入到一般分三个层次：●掌握，◎理解，○了解。

理论授课与上机仿真1．EDA技术概述：概念与知识点：● EDA技术及发展；硬件描述语言和可编程逻辑器件基本概念；◎ EDA设计流程；○ EDA常用工具；2．EDA工具软件的使用方法方法及应用：● Quartus II软件安装；Quartus II的图形编辑输入法；Quartus II的使用； 3．Verilog HDL概念与知识点：● Verilog HDL程序模块结构；Verilog HDL词法；Verilog HDL语句；◎ Verilog HDL的不同抽象级别的模型；方法及应用：● Verilog HDL设计流程；Verilog HDL仿真；4．EDA技术的应用原理：● 组合逻辑电路的EDA设计；时序逻辑电路的EDA设计；◎ EDA的数字系统设计；案例：● 运算电路设计；编码器设计；译码器设计；数据选择器设计；数据比较器设计；ROM设计；触发器设计；锁存器设计；移位寄存器设计；计数器设计；RAM设计；◎ 计时器设计；万年历设计；8位十进制频率计设计；方法及应用：● EDA设计应用——组合逻辑电路；EDA设计应用——时序逻辑电路；◎EDA设计应用——数字系统；5．常用EDA工具软件方法及应用：● ModelSim在EDA仿真中的应用；◎ Matlab/DSP Builder的DSP模块设计；○ Nios II嵌入式开发软件；6．可编程逻辑器件概念与知识点：● 可编程逻辑器件基本概念；方法及应用：● 可编程逻辑器件的设计方法；可编程逻辑器件的编程与配置；实验实践授课1．Quartus II软件使用及半加器设计实验内容：使用Quartus II软件设计半加器；仿真成功后编程下载实验箱进行验证。