《FPGA技术与应用》课程教学大纲.pdf

《FPGA技术与应用》课程是一门针对测控技术与仪器专业的专业选修课程，旨在培养学生的FPGA系统或硬件系统开发能力。课程涵盖了FPGA的历史、内部结构、VHDL硬件描述语言、QuartusII开发工具的使用、VHDL设计进阶、宏功能模块与IP应用、有限状态机设计等多个方面。 课程介绍了FPGA的基本概念，包括其发展历史、在电子和嵌入式系统中的重要地位，以及CPLD/FPGA的典型结构和主流产品。学生需要理解可编程逻辑器件的发展历程、分类和工作原理。 深入学习FPGA和CPLD的内部结构，如CPLD的乘积项原理和FPGA的查找表原理，以及相关的编程下载和测试技术。这有助于学生掌握这些器件的工作机制。 VHDL作为硬件描述语言，是FPGA设计的基础。课程要求学生掌握VHDL的程序结构、数据类型、基本描述语句和描述方式，通过实例学习如何用VHDL设计电路。同时，QuartusII是重要的FPGA开发工具，课程会详细讲解如何使用该工具进行设计输入、综合、适配、仿真测试和编程下载等步骤。 课程还涉及了高级VHDL设计，包括宏功能模块和IP核的应用，以及如何使用VHDL设计有限状态机。此外，VHDL的基本语句、仿真和优化设计也是学习的重点，学生需要理解VHDL的程序结构、仿真方法以及资源和速度优化的策略。 为了强化理论知识，课程设置了10个学时的实验，包括基于VHDL的简单组合电路和时序电路设计，以及使用QuartusII进行原理图设计、数控分频器、正弦波形信号发生器和电子琴控制系统的设计。这些实验旨在提升学生的实践能力和设计技能。 课程还鼓励学生在课外完成习题和参与课程讨论，以巩固所学知识并培养独立思考和解决问题的能力。教学方法结合了理论讲解、实例分析和实践操作，确保学生能够全面理解和应用FPGA技术。 《FPGA技术与应用》课程是一门系统性、实践性强的课程，旨在为学生提供FPGA设计的全面知识，为他们未来从事FPGA相关的嵌入式系统设计和开发奠定坚实基础。