基于FPGA的数字电路基础实验教学改革与实践研究.docx
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2021-11-14
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基于 FPGA 的数字电路基础实验教学
改革与实践研究
摘 要 如今数字电路实验课程的课时逐步缩短的同时课程内容也在不断更新，教
学任务也随之变得沉重。为了应对数字电路实验课程教学方式在当下教学任务
中的不足，学校引进 FPGA 实验平台，从平台和实验两方面着手进行教学变革，
合理地进行实验规划，让实验内容更加丰富。学生同时也可以在这样连环相扣
的实验中充分地对新技术进行学习、了解并熟练地运用新技术，并在此过程中
对数字电路构建正确的认知。
关键词 数字电路实验 FPGA 教学改革
：G642：A
0 引言
近几十年来，随着时代的发展，数字技术的应用遍及各行各业，数字逻辑电路
从小型集成电路这一传统的标准化产业向着大规模可编程器件飞速转化。电路
器件的工作频率也随之提高，并且器件的组合方式、逻辑顺序也开始为数字逻
辑、数据处理、应用算法以及针对特定功能而服务。
数字电路实验是以《数字逻辑设计及应用》这一电子类专业基础核心专业课程
为理论基础。这门专业课程在学习过程中要求学生能够掌握数字逻辑电路的分
析，并能进一步地使用，对于实践的要求相对较高。因此在整个教学任务中，
学生在掌握基础电路知识后，数字电路实验肩负着培养专业应用能力的任务，
所以在整体教学中具有不可或缺的地位。
1 现行数字电路基础实验教学的研究
从数字电路实验开展以来，都是以 74 系列的芯片为主，基于该系列芯片进行
实验研究。但是，随着现代工业基础的发展，数字逻辑电路的应用目的、载体、
实验方式也在改变，随之而来的便是学校在教导这门课程的教学方式和内容上
发生了变化。在逐渐缩短的课时下提高实验的多样性，创新性尤为重要。传统
的教学是学生进行手工布线，这种方式较为繁琐，时间成本高，减少了学生的
学习量。随之进行变革而产生的是应用 EDA 仿真软件进行教学，在这种教学方
式中，低年级的学生不仅要学习电路知识，同时还要学习软件的操作，为学校
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