《EDA技术基础》课程标准

《EDA技术基础》课程标准一、课程基本信息（一）课程信息课程代码课程名称（全称）总学时数学分适用专业上课地点724.5指导学时（主讲）302ZH012课程性质必修课EDA技术基础实践训练学时课后练习、讨论学时其他学时303210应用电子技术EDA技术实训室（二）专业概况1、培养目标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。通过理论学习与实践设计锻炼的紧密结合，提高理论与工程实际相结合的能力，为未来进一步的学习和工作实践奠定良好基础。2、岗位面向现在对EDA的概念或范畴用得很宽。包括在机械、电子、通信、航空航天、化工、矿产、生物、医学、军事等各个领域，都有EDA的应用。目前EDA技术已在各大公司、企事业单位和科研教学部门广泛使用。例如在飞机制造过程中，从设计、性能测试及特性分析直到飞行模拟，都可能涉及到EDA技术。本文所指的EDA技术，主要针对电子电路设计、PCB设计和IC设计。3、专业核心能力（1）EDA工具和基本的设计流程应用能力；（2）数字电路的原理图设计方法应用能力；（3）VHDL的基本结构和语法应用能力；（4）分析具体的数字系统的特点，运用所学VHDL语言进行设计，能够采用层次法设计，分模块完成设计调试，最后完成系统的仿真调试和下载。二、教学大纲（一）总体目标与任务1、课程性质和任务《EDA技术基础》主要研究以计算机为设计平台、以大规模可编程集成电路为物理载体的嵌入式数字系统的自动设计理论和设计方法，是电子信息工程专业的选修课程。通过本第1页共8页课程的学习，使学生了解可编程逻辑器件的有关知识、EDA技术的基本原理和方法，掌握VHDL语言在电子系统设计中的应用。熟悉EDA软件的使用，会进行原理图输入或文本输入、时序或功能仿真和下载实现验证，熟悉应用硬件描述性语言VHDL设计数字系统的基本设计方法。并为其它后续课程奠定EDA基础。2、课程定位《EDA技术基础》课程是生产过程自动化技术专业的学生必修的一门实践性很强的专业技能课。3、课程目标（1）能力目标1）具备小型自动控制系统方案设计能力。2）能够根据生产需求情况进行自动控制系统设备选型。3）会根据系统方案进行设备安装连接、系统接线。4）会使用组态软件进行控制界面设计。5）会使用编程软件进行简单PLC控制程序设计。6）能够进行界面与控制程序进行联机调试，修正。7）会与现场设备联机，进行整个系统的在线控制调试，选择最佳控制参数。8）会分析生产现场的实际情况，对系统参数进行改进修正。9）具有良好的发展能力，会有效地采集信息，会进行方案优选。（2）知识目标1）掌握糖厂渗透水自动控制系统的基本原理。2）掌握控制系统的选型及安装工艺知识。3）掌握组态王软件的使用，会用组态王软件进行界面设计。4）掌握西门子PLC的编程软件V4.0STEP7MicroWINSP3的使用，会进行简单控制系统的程序设计。（3）素质目标1）培养学生分析问题、解决问题的综合素质；2）培养团队精神，养成耐心细致、不断进取的良好职业习惯。（二）教学设计第一章EDA概述教学目的和要求：了解EDA技术及其重要性；EDA技术的知识体系；EDA技术的特点和发展趋势；EDA技术实现目标；EDA与传统电子设计方法的比较；教学难点和重点：EDA技术的知识体系；EDA技术实现目标；掌握VHDL的设计流程。教学方法和手段：第2页共8页多媒体教学。习题课，课外作业，辅导答疑交互进行。1.1EDA技术的概念1.1.1EDA技术的实例引入1.1.2EDA技术的概念1.1.3EDA技术的重要性1.2EDA技术的知识体系1.2.1可编程逻辑器件1.2.2硬件描述语言HDL1.2.3EDA工具软件1.3EDA技术的特点和发展趋势1.3.1EDA技术的主要特点1.3.2EDA技术的发展趋势1.4专用集成电路ASIC1.4.1ASIC的概念和分类1.4.2可编程ASIC技术展望复习与作业要求：复习所讲内容，完成布置作业考核知识点：EDA技术的知识体系；EDA技术实现目标；EDA与传统电子设计方法的比较；第二章可编程逻辑器件教学目的和要求：可编程逻辑器件的发展历程与分类；PLD、CPLD、FPGA结构与工作原理；CPLD和FPGA的编程与配置；在系统可编程逻辑器件；教学重点和难点：PLD、CPLD、FPGA结构与工作原理；CPLD和FPGA的编程与配置。教学方法与手段：多媒体教学。习题课，课外作业，辅导答疑交互进行。2.1概述2.1.1可编程逻辑器件的发展历程2.1.2可编程逻辑器件的分类2.1.3PLD的基本结构2.1.4PLD逻辑符号的画法和约定2.2简单PLD2.2.1PAL2.2.2GAL2.3CPLD和FPGA2.3.1CPLD的基本结构2.3.2FPGA的基本结构2.3.3Altera公司器件介绍2.4在系统可编程逻辑器件2.4.1在系统可编程技术的特点2.4.2ispLSI的结构及系列器件介绍2.4.3ispGDS介绍2.5FPGA和CPLD的应用选择2.5.1FPGA和CPLD的性能比较2.5.2FPGA和CPLD的应用选择复习与作业要求：复习所讲内容，完成布置作业考核知识点：可编程逻辑器件的发展历程与分类、PLD、CPLD、FPGA结构与工作原理；在系统可编程逻辑器件；CPLD和FPGA的编程与配置。第三章EDA工具软件与设计入门教学目的和要求：掌握EDA设计流程；CPLD和FPGA的编程与配置方法；常用EDA工具；MAX+plusII软件操作；MAX+plusII的原理图输入设计示例。教学重点和难点：MAX+plusII的基本操作、原理图设计输入。教学方法与手段：多媒体教学。习题课，课外作业，辅导答疑交互进行。3.1EDA设计流程3.1.1设计输入3.1.2设计实现3.1.3设计仿真3.1.4编程或配置3.2CPLD和FPGA的编程与配置方法3.2.1CPLD的ISP方式编程3.2.2使用PC并行口配置FPGA3.2.3用专用配置器件配置FPGA3.2.4使用单片机配置FPGA3.3常用EDA工具软件3.3.1MAX+plusⅡ概述第3页共8页3.3.2Lattice公司设计软件概述3.4MAX+plusII的原理图输入设计示例3.4.1一位全加器的设计3.4.22位十进制计数译码电路的设计3.4.3总结与补充说明复习与作业要求：复习所讲内容，完成布置作业考核知识点：VHDL的设计流程，MAX+plusII的原理图输入设计；MAX+plusII软件操作。第四章VHDL硬件描述语言教学目的和要求：了解VHDL的特点；掌握VHDL程序结构、VHDL语言要素、VHDL语法基础，包括顺序语句、并行语句和其它语句的结构、特点及应用。教学重点和难点：数据对象的定义及用法、赋值语句、流程控制语句；并行信号赋值语句的分类及结构和特点。教学方法与手段：多媒体教学。习题课，课外作业，辅导答疑，实验课交互进行。4.1VHDL概述4.1.1VHDL的优点4.1.2VHDL与Verilog、ABEL语言的比较4.1.3学习VHDL的注意事项4.2VHDL程序结构4.2.1简单VHDL程序举例4.2.2实体(ENTITY)4.2.3结构体(ARCHITECTURE)4.2.4库(LIBRARY)4.2.5程序包(PACKAGE)4.2.6配置(CONFIGURATION)4.3VHDL语言要素4.3.1文字规则4.3.2数据对象4.3.3数据类型4.3.4类型转换4.3.5操作符4.4VHDL顺序语句4.4.1IF语句4.4.2CASE语句4.4.3LOOP语句4.4.4NEXT语句4.4.5EXIT语句4.4.6WAIT等待语句4.4.7RETURN返回语句4.4.8NULL空操作语句4.5VHDL并行语句4.5.1PROCESS进程语句4.5.2并行信号赋值语句4.5.3BLOCK块语句4.5.4元件例化语句4.5.5GENERATE生成语句4.6子程序及子程序调用语句4.6.1子程序的定义4.6.2子程序的调用4.6.3子程序的重载4.7其它语句复习与作业要求：复习所讲内容，完成布置作业考核知识点：各基本模块的写法及用法。VHDL的文字规则和数据对象，VHDL数据类型，VHDL操作符；各种语句的结构及应用；第五章常用VHDL设计实例教学目的和要求：学习和掌握组合逻辑电路的设计；时序逻辑电路的设计；状态机设计的设计方法和思路。教学重点和难点：组合逻辑电路的设计；时序逻辑电路的设计；状态机设计教学方法与手段：多媒体教学。习题课，课外作业，辅导答疑，实验课交互进行。5.1组合电路逻辑设计5.1.1门电路的设计5.1.2常用组合电路的设计5.2时序电路逻辑设计5.2.1触发器设计5.2.2.移位寄存器设计5.2.3计数器设计5.3状态机设计5.3.1摩尔型状态机的设计5.3.2米里型状态机的设计第4页共8页复习与作业要求：复习所讲内容，完成布置作业考核知识点：组合逻辑电路的设计；时序逻辑电路的设计；状态机设计（三）实习实训项目教学目标与技能要求1、教学情景设计实验类型项目编号项目名称内容摘要演验综设示证合计性性性性1MAXPLUS软件安装、使用说明234多路数据使用文本输入的方式选择器的设计数据选择器。设计D触发器熟悉VHDL语言来设计程序设计D触发器。D触发器进一步熟悉VHDL语言的其它三来设计D触发器。种方法5具有复采用图形输入的方式位、置位设计计数器。功能的4位计数器67FPGA驱动掌握VHDL设计显示数LED静态字的方法显示4选1数熟悉IF语句来设计数据选择器据选择器。（IF语句熟悉EDA技术软件的安装方法，以及使用计划学时1EDA技术实验箱、万用表每组人数主要仪器及配套数项目类型必选做做√√2√21EDA技术实验箱、万用表√√√√√2√2√21EDA技术实验箱、万用表1EDA技术实验箱、万用表1EDA技术实验箱、万用表√2√21EDA技术实验箱、万用表√√1EDA技术实验箱、万用表第5页共8页8奇偶检验掌握VHDL语言来设计电路奇偶检验电路的方法。√21EDA技术实验箱、万用表√√98位加法使用图形输入的方法器的设计设计加法器。√41EDA技术实验箱、万用表10数字频率掌握使用图形输入的计设计方法设计数字频率计。√41EDA技术实验箱、万用表√11数据采集熟悉VHDL语言来设计系统设计数据采集系统。√41EDA技术实验箱、万用表√12智能函数综合所学知识来设计发生器设一个函数信号发生器。计2、教法设计√41EDA技术实验箱、万用表√主要采用引导文教学、任务驱动教学及多媒体教学。理论学习方面，主要采用多媒体教学，围绕课程设计的主线，重点讲述与课程设计系统相关的设备基本购成工作原理、工作方式、适用范围、选型原则，以及生产现场应用存在问题及维护维修等知识。技能教学方面主要采用引导文教学和任务驱动教学，以下达任务的方式，组织学生按照一定的工艺流程和工艺规范制定工作计划，并在具体实施过程中给予指导和帮助，引导学生对所完成的工作进行评估，通过检查反馈使学生养成不断反思、不断改进。3、学法设计学生主要采用小组学习、讨论学习、资料查询及自学。在课程的实训教学环节中，主要采用小组学习法。教师按照学生的基础，优先选出小组长，之后由小组长采用点将方法，组建学习小组。小组长接受教师下达的学习任务书后，组织相关成员展开讨论，分析任务书要求，查询有关资料，制定工作计划，确定所需的设备、资料及工具，制定方案，经教师审核通过后，进入实施阶段。在完成任务的过程中，要详细记录操作过程、出现的问题及解决的方法，并学会遇到问题时如何寻求解决的途径。在此过程中，指导教师主要是引导学生自主思考，在关键时候加以指导，并提供学生所需的相关信息或信息查询途径。为保证实训教学安全，所有需要通电调试的项目，必须接受教师的检查，获得通电许可后才能通电实训。该课程采用过程考核为主，实施全程考核。每个任务完成后，学生均需进入项目小结阶段，由各小组汇报任务完成情况，并开展小组之间的互评，教师再结合学生评讲