2021版（第5至第8学期）-东莞城市学院智能制造学院

教学大纲

2021版（第5至第8学期）

首页 - 教学大纲 - 电子信息工程 - 2021版（第5至第8学期）

《EDA技术基础》教学大纲

作者:智能制造学院发布日期:2023-04-06 13:05:22浏览次数:301

《EDA技术基础》教学大纲

一、课程基本信息

课程类别	专业课程		课程性质	理论	课程属性	必修
课程名称	EDA技术基础			课程英文名称	EDA Technology Foundation
课程编码	F10ZB23E			适用专业	电子信息工程
考核方式	考试			先修课程	数字电子技术、高频电子线路
总学时	48	学分		3	理论学时		28
实验学时/实训学时/ 实践学时/上机学时				实验学时：20
开课单位				智能制造学院

二、课程简介

《EDA技术基础》是电子信息工程专业的一门专业必修课。课程设置的目的是通过本课程的学习，掌握可编程逻辑器件的基本知识、基本结构和工作原理，可编程逻辑器件的设计过程，基本EDA工具软件的使用方法以及初步学会运用VHDL进行数字电子系统描述的方法，为今后运用现代化手段从事有关数字电子系统方面的设计和研究开发工作打下基础。

通过教学和实际操作训练，使学生熟练掌握QuartusII设计软件的使用，掌握可编程逻辑器件的软件开发方法，运用原理图及硬件描述语言（VHDL）进行数字电路的设计，了解可编程逻辑器件的硬件结构，具备应用EDA工具完成数字电子系统的设计的能力

三、课程教学目标

课程教学目标		支撑人才培养规格指标点	支撑人才培养规格
知识目标	目标1：了解可编程逻辑器件的硬件结构。掌握应用硬件描述语言（VHDL）进行数字电路的设计，QuartusII设计软件的使用方法。	3-1：掌握数学、自然科学、工程基础和专业知识，并能够用于表述电子信息领域的相关工程问题。 3-2：能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识，用于电子信息领域的相关工程问题的建模、推演和求解。	3.工程知识
能力目标	目标2：运用原理图及硬件描述语言（VHDL）在QuartusII软件平台上进行数字电路设计，具有电子设计自动化能力。	4-1：具备应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，对电子信息的相关工程问题进行识别和表达的能力，能运用相关科学原理思考问题，识别和判断工程问题的关键环节、步骤和参数，并进行有效的分析，以获得可靠的结论。 5-2：具备参与电子信息领域相关应用系统的软硬件设计、开发与调试的能力，能够针对特定需求，设计满足指标和要求的系统、软硬件单元（部件）。 7-2：能够运用文献检索等工具获取电子信息相关理论与技术的最新进展，具备合理使用恰当的信息技术工具和软件资源进行电子信息相关工程问题的分析及解决的能力。	4.问题分析 5.设计与开发 7.掌握现代工具
素质目标	目标3：了解电子信息产业的发展趋势及前沿动态，能够运用所学专业知识，选择与使用恰当的技术，进行电子系统自动化设计。	8-2：理解工程技术的社会价值以及工程师的社会责任，能够在工程实践中理解并遵守工程职业道德、法律、伦理等制约因素。	8.职业规范

四、课程主要教学内容、学时安排及教学策略

（一）理论教学

教学模块

学时

主要教学内容与策略

学习任务安排

支撑课程目标

EDA技术概述

重点：EDA技术含义、EDA技术的开发流程和传统设计方法EDA设计方法的区别。

难点：EDA技术的开发流程。

思政元素：了解EDA技术的发展过程及发展趋势，激发学生科技报国的家国情怀和使命担当。

教学方法与策略：课堂讲解、启发问答、讨论。在线下教学过程中采用电子教案、经典案例，结合多媒体教学、辅助以适当的传统板书，增强课堂教学吸引力，提升课堂教学效果。

课前：预习

课堂：思考做好笔记

课后：复习

目标1

目标3

可编程逻辑器件的基本结构及工作原理

重点：可编程逻辑器件的基本结构、CPLD与FPGA的区别、CPLD/FPGA的编程与配置技术。

难点：CPLD与FPGA的异同。

思政元素：了解可编程逻辑器件的硬件结构，启发学生学习不仅要知其然，更要知其所以然。

课前：预习

课堂：思考做好笔记

课后：复习

目标1

目标3

EDA软件的使用方法

重点：了解常用EDA软件。掌握QuartusⅡ软件使用的基本方法。

难点：使用QuartusⅡ软件进行电路设计的流程及方法。

思政元素：通过学习EDA软件的使用方法。启发学生懂得欲成其事，必先利其器。

课前：预习

课堂：思考做好笔记

课后：复习

目标1

目标3

VHDL语言要素

重点：VHDL语言要素、程序结构。

难点：结构体、实体的设计方法。

课前：预习

课堂：思考做好笔记

课后：复习

目标1

目标3

VHDL基本语句

重点：VHDL基本顺序语句和并行语句的语法规则及应用。

难点：VHDL的顺序语句和并行语句的应用。

课前：预习

课堂：思考做好笔记

课后：复习

目标1

目标3

基本数字逻辑电路的VHDL设计

重点：：用VHDL程序进行基本数字逻辑电路设计。

难点：时序逻辑电路设计方法。

课前：预习

课堂：思考做好笔记

课后：复习

目标1

目标3

状态机方法设计时序逻辑电路

重点：用状态机方法设计时序逻辑电路。

难点：用状态机方法设计时序逻辑电路。

课前：预习

课堂：思考做好笔记

课后：复习

目标1

目标3

宏功能模块的应用

重点：IP核的概念以及分类和使用。利用宏功能模块设计存储器、和正弦波信号发生器的方法。

难点：利用宏功能模块设计存储器、和正弦波信号发生器的方法。

课前：预习

课堂：思考做好笔记

课后：复习

目标1

目标3

（二）实践教学

实践类型	项目名称	学时	主要教学内容	项目类型	项目要求	支撑课程目标
实验	熟悉EDA 实验箱	2	重点：了解GW48 EDA/SOPC 实验箱的硬件结构及使用方法。难点：GW48 EDA/SOPC 实验箱PIO与FPGA引脚的对应关系,实验箱不同电路模式的工作原理。思政元素：向学生强调严禁的科学研究态度。	验证	实验2人一组。实验报告须有详细的实验记录。	目标2 目标3
实验	设计含异步清0和同步时钟使能的加法计数器	2	重点：在 QuartusⅡ上对计数器进行编程、仿真，用实验箱进行硬件测试。难点：应用QuartusII软件进行计数器时序仿真分析。思政元素：向学生强调“精益求精”“孜孜以求”“一丝不苟”的科学研究态度。	验证	实验2人一组。实验报告须有详细的实验记录。	目标2 目标3
实验	7段数码显示译码器设计	2	重点：在 QuartusⅡ上对7段数码显示译码器进行编程、仿真，用实验箱进行硬件测试。。难点：VHDL的CASE语句应用及多层次设计方法。	验证	实验2人一组。实验报告须有详细的实验记录。	目标2 目标3
实验	8位数码扫描显示电路设计	2	重点：在 QuartusⅡ上对硬件扫描显示电路进行编程、仿真，用实验箱进行硬件测试。难点：具有小数点的8位数码扫描显示电路设计。	验证	实验2人一组。实验报告须有详细的实验记录。	目标2 目标3
实验	数控分频器的设计	2	重点：在 QuartusⅡ上对数控分频器进行编程、仿真，用实验箱进行硬件测试。难点：用计数值可预置的加法计数器设计数控分频器。	验证	实验2人一组。实验报告须有详细的实验记录。	目标2 目标3
实验	移位运算器设计	2	重点：在 QuartusⅡ上对8位移位运算器进行编程、仿真，用实验箱进行硬件测试。难点：用进程语句设计时序电路，用信号赋值“并行”特征实现移位。	验证	实验2人一组。实验报告须有详细的实验记录。	目标2 目标3
实验	在QuartusII中用原理图输入法设计8位全加器	2	重点：用 QuartusⅡ的原理图输入方法设计组合电路，掌握层次化设计的方法。难点：原理图输入方式的层次化设计方法。	验证	实验2人一组。实验报告须有详细的实验记录。	目标2 目标3
实验	用QuartusII设计正弦信号发生器	2	重点：熟悉QuartusII及其LPM_ROM与FPGA硬件资源的使用方法。难点：LPM_ROM的使用方法。	验证	实验2人一组。实验报告须有详细的实验记录。	目标2 目标3
实验	8位16进制频率计设计	2	重点：在 QuartusⅡ上对8位16进制频率计进行编程、仿真，用实验箱进行硬件测试。难点：8位16进制频率计的VHDL的程序设计。思政元素：要求学生处理实验数据必须坚持实事求实、严谨的科学态度。	综合	实验2人一组。实验报告须有详细的实验记录。	目标2 目标3
实验	序列检测器设计	2	重点：用状态机设计方法实现序列检测器的设计。难点：状态机的设计方法。思政元素：向学生强调探究与创新精神，实事求是的科学态度。	设计	实验2人一组。实验报告须有详细的实验记录。	目标2 目标3

五、学生学习成效评估方式及标准

考核与评价是对课程教学目标中的知识目标、能力目标和素质目标等进行综合评价。在本课程中，学生的最终成绩是由平时成绩（作业、课堂提问、出勤）、实验成绩、期末成绩3个部分组成。

1.平时成绩（占总成绩的20%）：采用百分制。平时成绩分作业（占10%）和考勤（占10%）两个部分。评分标准如下表：

等级

评分标准

1.作业；2.考勤

优秀

（90～100分）

1.作业书写工整、书面整洁；90％以上的习题解答正确。

2.出勤率100%。

良好

（80～89分）

1.作业书写工整、书面整洁；；80％以上的习题解答正确。

2.未请假缺课一次。

中等

（70～79分）

1.作业书写较工整、书面较整洁；70％以上的习题解答正确。

2.未请假缺课两次。

及格

（60～69分）

1.作业书写一般、书面整洁度一般；60％以上的习题解答正确。

2.未请假缺课三次。

不及格

（60以下）

1.字迹模糊、卷面书写零乱；超过40％的习题解答不正确。

2.未请假缺课四次及以上。

2.实验成绩（占总成绩的20%）：采用百分制。评分标准如下表：

等级	评分标准
等级	实验报告
优秀（90～100分）	实验报告数据记录全面，90％以上的数据准确，实验内容和步骤详细，结论正确无误。
良好（80～89分）	实验报告数据记录全面，80％以上的数据准确，实验内容和步骤详细，结论较正确。
中等（70～79分）	实验报告数据记录较全面，70％以上的数据准确，实验内容和步骤较详细，结论较正确。
及格（60～69分）	有实验报告的数据记录，60％以上的数据准确，有一定的实验内容和步骤，能给出实验结论。
不及格（60以下）	实验报告所记录数据超过40％不准确，缺少实验内容和步骤等。

3.期末考试（占总成绩的60%）采用百分制。期末考查的考核内容和分值分配情况请见下表：

考核模块	考核内容	主要题型	支撑目标	分值
EDA技术概述	EDA技术的开发流程	填空选择	目标1	6
可编程逻辑器件的基本结构及工作原理	CPLD与FPGA的异同	填空选择简答	目标1目标3	12
EDA软件的使用方法	使用QuartusⅡ软件进行电路设计的流程及方法	判断简答	目标1目标3	14
VHDL语言要素	VHDL语言要素、程序结构	填空选择	目标1目标3	14
VHDL基本语句	VHDL基本顺序语句和并行语句	简答	目标1目标3	14
基本数字逻辑电路的VHDL设计	用VHDL程序进行基本数字逻辑电路设计	简答设计	目标1目标3	16
状态机方法设计时序逻辑电路	用状态机设计时序逻辑电路	绘图设计	目标1目标3	16
宏功能模块的应用	IP核的概念以及分类和使用。	选择简答填空	目标1目标3	8

序号	教学安排事项	要求
1	授课教师	职称：副教授，学历（位）：硕士研究生其他：具有硕士研究生及以上学历的高级工程师或讲师。
2	授课地点	þ教室þ实验室 □室外场地 □其他：
3	学生辅导	线上方式及时间安排：经与学生沟通另行安排线下地点及时间安排：经与学生沟通另行安排

六、教学安排及要求

七、选用教材

[1] 陈福彬等.《EDA技术与VHDL实用教程》[M].北京:清华大学出版社，2021年

4月。

[2] 张瑾等.《EDA技术及应用》[M].北京:清华大学出版社，2018年3月.

八、参考资料

[1] 李鸿强等.《EDA技术与SoC设计应用》[M].北京:清华大学出版社，2021年1月.

[2] 张文爱等.《EDA技术与FPGA应用设计》(第二版)[M].北京:电子工业出版社，2016年6月

[3] 艾明晶等.《EDA设计实验教程》[M].北京:清华大学出版社，2014年3月.

网络资料

[1] 电子工程网，https://www.eechina.com/analog.php

[2] 中国大学MOOC，https://www.icourse163.org/course/USTB-1003044002?from=searchPage

执笔人：唐志辉

参与人：陈彦芳、黄环

系（教研室）主任：曹丽娟

学院（部）审核人：连元宏