唐山学院电工电子实验中心

《EDA》教学大纲

学时数：56  学分：2.5  适用专业：电子信息工程

一、课程的性质、目的和任务

    本课程是电类本科专业的专业课程。随着半导体和计算机技术的不断发展，电子工程设计逐步实现了自动化，即电子设计自动化（Electronic Design Automation，简称EDA）。在21世纪EDA已经是电子设计的必经之路，也是电子技术教学必不可少的内容。

    本课程的任务主要是使学生了解现代电子线路设计自动化的基本流程，了解CPLD和FPGA等可编程逻辑器件的硬件结构、原理和特性；熟悉和掌握EDA设计方法、设计语言、开发软件和设计实例。通过学习，提高学生应用计算机和设计软件对电子电路进行自动化设计和分析的能力，为今后的学习和就业奠定基础。

二、课程教学内容及基本要求

1. 电子设计自动化(EDA)技术基础

(1)了解EDA技术的基本概念、技术特征、工程应用范畴、发展趋势、EDA工具软件、EDA技术所面临的工艺技术的挑战；

(2)掌握硬件描述语言VHDL的特点以及自顶向下设计的基本方法。

2. FPGA/CPLD结构与应用

(1) 掌握FPGA/CPLD的工作原理和结构；

(2) 了解 CPLD和FPGA的编程与配置。

3. 原理图输入设计方法

(1) 了解原理图设计方法的特点；

(2) 掌握原理图设计方法的设计流程。

4. VHDL语言基础

掌握VHDL的基本结构（实体、结构体）、VHDL语法基础（标识符、数据对象、数据类型、运算符、属性）、VHDL程序描述方法（顺序语句、并行语句）；

5. VHDL基本程序设计

掌握基本组合电路的设计（全加器）、基本时序电路的设计（计数器）。

6. VHDL数字系统设计方法

掌握库、程序包合子程序的基本概念和语法结构；掌握结构VHDL（元件及元件例化语句、配置语句）。

7. 状态机设计与LPM应用

(1) 掌握一般有限状态机的设计方法；掌握Moore型和Mealy型有限状态机的设计；

(2) 了解LPM模块的VHDL文本方式调用。

8. 设计优化和设计方法

(1)面积优化：掌握资源共享和逻辑优化；了解串行化。

(2)速度优化：掌握流水线设计技术的原理和设计方法；了解寄存器配平。

三、课内实践教学内容和要求

本课程是一门实践性很强的课程，因此要求学生重视实验教学环节的训练，根据课程内容，本课主要开设的实施内容和要求如下：

1. 实验一：用原理图输入法设计四位二进制全加器

要求学生用原理图方法设计复杂的组合电路，要求运用实验一中已经设计好的底层器件进行组合电路的设计，给出时序仿真结果，并在实验箱上验证结果的正确性。

2. 实验二：用文本输入法设计D触发器和锁存器

要求学生运用已经学习的VHDL基本语言，用文本输入方法设计逻辑器件，与原理图输入方法进行比较，总结文本输入方法的优点。给出时序仿真结果，在实验箱上验证设计器件的正确性。

3. 实验三：含异步清0和同步时钟使能的4位加法计数器的设计

本实验要求学生掌握计数器的设计、仿真和硬件测试，进一步熟悉VHDL设计技术。

4. 实验四：7段数码显示译码器设计

本实验要求学生掌握纯组合电路的设计方法，学习VHDL的CASE语句的使用方法和多层次的设计方法。

5. 实验五：用状态机实现ADC0809的采样控制电路

要求学生掌握运用状态机来设计电路的方法，并对设计电路进行仿真和硬件测试。

6. 实验六：正弦信号发生器设计 （开放性实验）

本实验为开放性、综合性的设计实验。要求学生自己独立完成实验的设计，程序的编写和调试，最后进行仿真并进行硬件调试。本实验对学生的实际水平要求较高，难度较大。

四、学时分配及教学方式

五、本课程与其它课程的联系

先修课程为：电路原理、数字电路及逻辑设计

六、推荐教材和教学参考书

1. 推荐教材

   《EDA技术实用教程》（第二版） 潘松  黄继业 编著，科学出版社，2005.2

2. 教学参考书

(1) 《用VHDL设计电子线路》 Stefan Sjoholm, Lennart Lindh 著，边计年  薛宏熙译，清华大学出版社，2000.8

(2) 《CPLD技术及其应用》 宋万杰等编著，西安电子科技大学出版，1999.12

(3) 《VHDL硬件描述语言与数字逻辑电路设计》 侯伯亨 顾新 编著，西安电子科技大学出版社，2002.9

七、执行大纲的几点说明

    本课程是一门实践性很强的课程，需要学生在实验系统上多进行调试。如果条件允许，可适当加大实验课的比例。

制  定：自动化教研室

执笔人：姚明林

审定人：刘玉民、梁廷贵