基于fpga集成电路设计课程标准
《FPGA基础》教学大纲
《FPGA基础》教学大纲课程编号：CE6009课程名称： FPGA基础英文名称：Foundation of FPGA学分/学时：2/32 课程性质：选修适用专业：网络工程建议开设学期：6网络空间安全信息安全先修课程：数字电路与逻辑设计开课单位：网络与信息安全学院计算机组织与体系结构微机原理与系统设计一、课程的教学目标与任务本课程是对相关专业课知识的拓宽、提高和综合应用，其目的是使学生熟悉基于FPGA 的电子系统设计方法，掌握相关设计语言、开发流程及工具，获得FPGA设计的基本知识和基本技能，培养学生利用FPGA进行电子系统设计和开发的能力，培养学生理论联系实际的能力，提高学生对计算机系统结构的认知能力和核心知识的掌握程度，培养学生的创新能力以及综合运用基础知识的实践动手能力，以适应电子信息时代对学生知识结构和能力的要求。
本课程的任务主要是通过理论教学和上机实验相结合的方式，使学生熟悉基于FPGA设计数字硬件电路系统的相关概念、原理和技术，熟练掌握常用FPGA技术的设计思想和方法，并具有动手设计简单数字电子系统的能力。
二、课程具体内容及基本要求（一）可编程逻辑器件与FPGA( 2学时)主要内容：（1）可编程逻辑器件技术发展及应用（2）FPGA器件编程技术（3）FPGA基本结构（4）FPGA技术未来发展1.基本要求（1）了解可编程逻辑器件的发展历程和应用领域，以及FPGA技术未来发展方向；（2）熟悉FPGA器件编程技术（3）掌握FPGA基本概念和结构特点。
2.重点、难点重点：FPGA的基本结构及主要性能指标。
难点：FPGA的基本结构。
3.作业及课外学习要求：（1）查阅资料，了解FPGA的最新技术，了解SoC、SOPC开发的基本概念。
（二）FPGA开发工具及设计流程( 2学时)主要内容：（1）开发环境QuaftusⅡ介绍（2）仿真软件ModelSim（3）采用QuaftusⅡ进行系统设计的流程（4）基于QuaftusⅡ的设计实例1. 基本要求（1）熟悉QuaftusⅡ开发环境和仿真工具；（2）掌握基于QuaftusⅡ进行系统设计的方法和流程。
基于FPGA的集成电路设计专业及课程研究
第 ５期
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深 圳 职 业 技 术 学 院 学 报
２ １ 年第 ５期 ０１
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fpga技术课程设计
fpga技术课程设计一、教学目标本课程的教学目标分为三个维度：知识目标、技能目标和情感态度价值观目标。
1.知识目标：通过本课程的学习，学生将掌握FPGA技术的基本概念、原理和应用，了解FPGA技术的发展趋势及其在电子工程领域的广泛应用。
2.技能目标：学生将能够熟练使用FPGA开发工具，如ISE、Vivado等，掌握FPGA编程语言，如VHDL、Verilog等，并具备一定的FPGA硬件设计和验证能力。
3.情感态度价值观目标：培养学生对FPGA技术的兴趣和热情，使其认识到了解和掌握FPGA技术对于个人职业发展的重要性，树立正确的科学态度和创新精神。
二、教学内容教学内容将根据课程目标进行选择和，确保内容的科学性和系统性。
教学大纲如下：1.FPGA技术概述：介绍FPGA的基本概念、工作原理和分类，以及FPGA技术的发展历程和趋势。
2.FPGA硬件描述语言：讲解VHDL和Verilog两种主流的FPGA硬件描述语言，包括基本语法、语句结构和常用库函数。
3.FPGA设计与验证：介绍FPGA设计的基本流程，包括设计输入、综合、布局布线和仿真验证等环节。
4.FPGA应用案例：分析典型的FPGA应用案例，如数字信号处理、网络通信、嵌入式系统等，使学生了解FPGA技术在实际工程中的应用。
5.FPGA开发工具：介绍FPGA常用的开发工具，如ISE、Vivado等，以及这些工具的使用方法和技巧。
三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用多种教学方法，包括讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等。
1.讲授法：教师通过讲解、演示和举例等方式，向学生传授FPGA技术的基本概念、原理和应用。
2.讨论法：学生针对FPGA技术的相关话题进行讨论，培养学生的思考能力和团队协作精神。
3.案例分析法：分析典型的FPGA应用案例，使学生了解FPGA技术在实际工程中的应用，提高学生的实践能力。
4.实验法：安排学生进行FPGA实验，让学生亲自动手操作，巩固所学知识，提高实际操作能力。
大二基于fpga的课程设计
大二基于fpga的课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解FPGA的基本原理和结构，掌握FPGA的设计流程和方法。
2. 学习并掌握数字电路设计的基本原理，能运用FPGA实现基础的数字电路功能。
3. 掌握硬件描述语言（HDL），如VHDL或Verilog，用于描述和实现数字系统。
技能目标：1. 能够运用FPGA设计软件进行电路设计和仿真，具备实际动手操作的能力。
2. 培养学生的问题分析能力，使其能够针对特定问题设计并优化FPGA解决方案。
3. 提高学生的团队协作能力，通过小组项目设计和实现复杂的数字系统。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对FPGA技术及数字电路设计的兴趣，激发其探索精神和创新意识。
2. 强化学生的工程意识，使其认识到技术在现代社会中的重要作用，增强社会责任感。
3. 通过课程学习，培养学生严谨的科学态度和良好的学习习惯，形成积极向上的学术氛围。
课程性质分析：本课程为实践性较强的专业课程，旨在通过FPGA技术教授学生数字电路设计与实现，注重理论与实践相结合。
学生特点分析：大二学生已具备一定的电子电路基础和编程能力，具有较强的学习主动性，对新技术充满好奇。
教学要求分析：课程要求学生在掌握理论知识的基础上，能够通过实际操作加深理解，注重培养学生解决实际问题的能力。
教学过程中应注重启发式教学，鼓励学生思考和探索。
二、教学内容1. FPGA基本原理与结构：包括FPGA芯片的组成、工作原理、资源配置和编程技术。
- 相关教材章节：第一章 FPGA概述2. 硬件描述语言（HDL）：学习VHDL或Verilog的基本语法和使用方法。
- 相关教材章节：第二章 硬件描述语言基础3. 数字电路设计与实现：介绍组合逻辑电路和时序逻辑电路设计方法，以及FPGA实现技术。
- 相关教材章节：第三章 组合逻辑电路设计；第四章 时序逻辑电路设计4. FPGA设计流程：学习FPGA设计流程的各个阶段，包括设计输入、综合、布局布线、仿真和下载。
fpga语言的课程设计
fpga语言的课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解FPGA的基本概念，掌握FPGA的设计流程和原理；2. 学习并掌握FPGA编程语言（如VHDL/Verilog）的基本语法和结构；3. 掌握FPGA设计中常用的逻辑元件和模块的使用方法；4. 了解FPGA在实际工程中的应用案例，理解其优势和局限性。
技能目标：1. 能够运用FPGA编程语言编写简单的程序代码，实现基本的数字逻辑功能；2. 能够使用FPGA设计软件进行电路设计、仿真和调试；3. 能够分析FPGA设计中的问题和错误，并进行相应的优化和修改；4. 培养学生的动手实践能力，使其能够独立完成简单的FPGA项目设计。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对FPGA技术及电子工程的兴趣，激发其探索精神和创新意识；2. 培养学生团队合作意识，学会与他人共同解决问题，提高沟通与协作能力；3. 培养学生严谨、细致的学习态度，养成认真负责、精益求精的工作作风；4. 增强学生的国家意识，认识到FPGA技术在我国电子产业发展中的重要性，激发其为国家技术进步贡献力量的责任感。
二、教学内容1. FPGA基本概念：FPGA的原理、结构、优势与应用领域；教材章节：第一章 概述2. FPGA设计流程：设计输入、综合、布局布线、仿真与实现；教材章节：第二章 设计流程3. FPGA编程语言：VHDL/Verilog基本语法、程序结构、数据类型；教材章节：第三章 编程语言基础4. 常用逻辑元件与模块：逻辑门、触发器、计数器、寄存器等；教材章节：第四章 基本逻辑元件与模块5. 电路设计与仿真：使用FPGA设计软件进行电路设计、仿真和调试；教材章节：第五章 电路设计与仿真6. FPGA项目实践：分析案例，设计并实现简单的数字逻辑功能；教材章节：第六章 项目实践7. 优化与修改：分析FPGA设计中可能出现的问题，进行优化和修改；教材章节：第七章 优化与修改8. 动手实践：指导学生进行实际操作，培养动手实践能力；教材章节：第八章 动手实践教学内容按照以上大纲进行安排，确保课程的科学性和系统性，使学生能够逐步掌握FPGA的设计与应用。
基于fpga的简单课程设计
基于fpga的简单课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解FPGA的基本概念，掌握FPGA的基本结构和原理；2. 学生能描述数字电路的基本组成，了解数字电路在FPGA中的应用；3. 学生能掌握Verilog HDL语言的基本语法和编程方法，并运用其设计简单的数字电路。
技能目标：1. 学生能运用FPGA设计软件进行电路设计和仿真；2. 学生能通过Verilog HDL编程实现基本的数字电路功能；3. 学生能对设计的FPGA电路进行调试和优化，提高电路性能。
情感态度价值观目标：1. 培养学生积极主动探索新知识、新技术，增强其对电子工程领域的兴趣；2. 培养学生具备团队协作精神，学会与他人共同解决问题，提高沟通与表达能力；3. 培养学生具备工程素养，关注工程伦理，认识到科技发展对社会的重要意义。
课程性质：本课程为实践性课程，注重培养学生的动手能力和创新能力。
学生特点：学生具备一定的电子技术基础，对FPGA技术有一定了解，具备基本的计算机操作能力。
教学要求：教师需结合学生特点和课程性质，采用任务驱动、案例教学等方法，引导学生主动参与课堂实践，提高学生的实际操作能力。
同时，注重培养学生的自主学习能力和团队合作精神，提高学生的综合素质。
通过课程目标的分解与实施，使学生在知识、技能和情感态度价值观方面取得具体的学习成果。
二、教学内容1. 数字电路基础- 数字逻辑基础：逻辑门、逻辑函数、逻辑代数；- 组合逻辑电路：编码器、译码器、多路选择器、算术逻辑单元；- 时序逻辑电路：触发器、计数器、寄存器。
2. FPGA基本原理- FPGA结构：逻辑单元、查找表、寄存器、布线资源；- FPGA编程原理：配置、重配置、上电配置；- FPGA设计流程：设计输入、综合、布局布线、仿真、下载。
3. Verilog HDL编程- 基本语法：模块、端口、信号、数据类型；- 语句结构：顺序语句、并行语句；- 基本数字电路设计：组合逻辑电路、时序逻辑电路、状态机。
基于fpga的电子课程设计
基于fpga的电子课程设计一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握基于FPGA的电子课程设计的基本知识和技能，能够运用FPGA设计简单的数字电路系统。
1.了解FPGA的基本结构和原理。
2.掌握FPGA的编程语言和设计方法。
3.熟悉FPGA在电子设计中的应用。
4.能够使用FPGA开发工具进行电路设计。
5.能够编写FPGA的配置文件并进行编程。
6.能够进行FPGA的实验操作和故障排除。
情感态度价值观目标：1.培养学生的创新意识和实践能力。
2.培养学生对电子科技的兴趣和热情。
二、教学内容教学内容主要包括FPGA的基本原理、FPGA的编程语言、FPGA的设计方法和FPGA的应用。
1.FPGA的基本原理：介绍FPGA的结构、工作原理和特点。
2.FPGA的编程语言：介绍VHDL和Verilog编程语言的基本语法和用法。
3.FPGA的设计方法：介绍FPGA电路设计的基本流程和方法。
4.FPGA的应用：介绍FPGA在数字电路系统中的应用案例。
三、教学方法根据课程特点和学生的实际情况，采用讲授法、案例分析法和实验法相结合的教学方法。
1.讲授法：通过讲解FPGA的基本原理、编程语言和设计方法，使学生掌握相关知识。
2.案例分析法：通过分析具体的FPGA应用案例，使学生了解FPGA在实际中的应用。
3.实验法：通过实验操作，使学生掌握FPGA的编程和实验技能。
四、教学资源教学资源包括教材、实验设备和多媒体资料。
1.教材：选用《基于FPGA的电子课程设计》教材，为学生提供系统性的理论知识。
2.实验设备：提供FPGA开发板和实验工具，为学生提供实践操作的机会。
3.多媒体资料：提供相关的教学视频和PPT，丰富学生的学习体验。
五、教学评估本课程的评估方式包括平时表现、作业和考试三个方面，以全面客观地评价学生的学习成果。
1.平时表现：通过课堂参与、提问和小组讨论等方式评估学生的学习态度和积极性。
2.作业：布置相关的编程练习和设计任务，评估学生的理解和应用能力。
基于fpga的课程设计ise
基于fpga的课程设计ise一、教学目标本课程的目标是让学生掌握基于FPGA的数字系统设计的基本原理和方法，能够使用ISE进行FPGA设计和验证。
具体目标如下：1.理解FPGA的基本结构和原理。
2.掌握FPGA的配置和编程方法。
3.熟悉数字逻辑设计的基本概念和方法。
4.了解数字系统的仿真和验证方法。
5.能够使用ISE进行FPGA设计和验证。
6.能够进行简单的数字逻辑设计。
7.能够进行数字系统的仿真和验证。
情感态度价值观目标：1.培养学生对电子技术的兴趣和热情。
2.培养学生团队合作和解决问题的能力。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.FPGA的基本结构和原理。
2.FPGA的配置和编程方法。
3.数字逻辑设计的基本概念和方法。
4.数字系统的仿真和验证方法。
5.ISE的使用方法和技巧。
第一周：FPGA的基本结构和原理。
第二周：FPGA的配置和编程方法。
第三周：数字逻辑设计的基本概念和方法。
第四周：数字系统的仿真和验证方法。
第五周：ISE的使用方法和技巧。
三、教学方法本课程采用讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等多种教学方法。
1.讲授法：用于讲解基本概念、原理和方法。
2.讨论法：用于探讨和解决学生在学习中遇到的问题。
3.案例分析法：通过分析实际案例，使学生更好地理解和掌握所学知识。
4.实验法：通过实际操作，使学生掌握FPGA设计和验证的技能。
四、教学资源本课程的教学资源包括教材、参考书、多媒体资料和实验设备等。
1.教材：选用《FPGA原理与应用》作为主教材，辅助以相关参考书籍。
2.参考书：提供相关的论文和资料，供学生深入学习和研究。
3.多媒体资料：提供教学PPT、视频等资料，丰富教学手段。
4.实验设备：提供FPGA开发板和相关仪器设备，供学生进行实验操作。
五、教学评估为了全面、客观地评估学生的学习成果，本课程采用以下评估方式：1.平时表现：通过课堂参与、提问、讨论等方式评估学生的学习态度和理解程度，占总成绩的30%。
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《基于FPGA集成电路设计》课程标准
课程名称：基于FPGA集成电路设计
课程代码：建议课时数：64 学分：4
适用专业：微电子技术
1.前言
1.1课程定位
本课程属于微电子技术专业的专业核心课程，适用于高等职业院校微电子技术专业,是本专业的专业必修课。
使学生具有运用FPGA从事数字集成电路设计的基本能力，为从事该领域以及相关工作打下基础。
前续课程为《电子电路分析及应用》，只有具备扎实的数字电子技术基础才能理解数字IC系统的性能指标，才能通过利用简单的逻辑门或者触发器搭建子模块电路。
后续的开发主要是往SOC方向发展或者往大系统方向发展。
在高速系统和大规模硬件系统设计时会出现一些在低速系统和小系统中不存在的问题，这都属于FPGA系统高级开发领域。
1.2设计思路
本课程是学习数字集成电路设计的核心课程，听取了大量企业专家的意见和建议，对于本课程对微电子专业学生的重要性以及必要性有了足够的认识。
因而，将此课程设置为专业核心课程。
本课程是依据“2015年微电子技术专业工作任务与职业能力分析表”中的“数字集成电路设计”工作项目而设置的。
其总体设计思路是，打破以知识传授为主要特征的传统学科课程模式，转变为以工作任务为中心组织课程容，让学生在完成具体项目过程中掌握核心技能，对重要的知识和技能点通过大量的项目完成来掌握，弱化非核心的知识点和技能。
项目设计从易到难，从简到繁，逐步升级，先学习基础准备知识，然后学习编程方法,最后应用到FPGA开发板上开发实战。
前一个项目是下一个项目的基础，下一个项目是前一个项目的延伸。
共划分为三个大主要工作任务，分别是基础知识、VerilogHDL 语言和开发应用。
在教学容选取上，结合企业专家的意见以及本人在企业从事集成电路设计的经验，选取了注重实际设计和应用的用，减少理论教学容。
对每个项目有明确的教学目标，不达目标不能算作项目的真正完成。
改革和创新：为了提高教学效果，提高学生设计技能，结合教-学-
做一体化思想，建议采用如下教学方法：项目任务法、理论试验模块捆绑法和例题模仿指引法。
技能及其学习要求采取了“能做………………”的形式进行描述，知识及其学习要求则采取了“能描述……………………”和“能识记……………………”的形式进行描述，即区分了两个学习层次，“描述”指学生能熟练讲出知识点，“识记”指学生把握知识点的涵及及其关系。
该课程的总学时为64学时。
学生自己动手完成项目不少于32学时。
2．课程目标
●能够用Verilog语言编写门级代码；
●能够用Verilog语言编写数据流级代码；
●能够用Verilog语言编写行为级代码；
●能够将复杂的Verilog代码下载到FPGA版验证；
●能够在FPGA板上开发简单的数字系统；
3．课程容和要求
根据专业课程目标和涵盖的工作任务要求，确定课程容和要求，说明学生应获得的知识、技能与态度。
4实施建议
4.1教材选用
(1)必须依据本课程标准选择教材。
推荐教材为《Veilog HDL 数字设计教程》，2012年出版，电子科技大学，第二版，贺敬凯编。
参考教材为《基于Quartus II 的数字系统Verilog HDL设计实例详解（第二版）》，周润景编著，电子工业，2014年。
推荐的教材充分体现了任务引领实践导向的课程设计思想，以工作任务为主线设计容结构。
推荐的教材以学生为本，文字通俗、表达简练，容展现应图文并茂，图例与案例应引起学生的兴趣，重在提高学生学习的主动性和积极性。
推荐的教材中注重实践容的可操作性，强调在操作中理解与应用理论。
4.2教学方法
为了提高教学效果，提高学生设计技能，结合教-学-做一体化思想，建议采用如下教学方法：
项目任务法：通过具体的项目来锻炼学生的实战能力，项目教学主要培养学生对设计流程的理解，培养学生的知识整合能力。
项目是学生应用知识的载体，通过自己亲手思考实践的知识很容易转变成技能。
其次，项目教学不会感觉枯燥，避免了抽象的理论，也能大大提高学生的学习兴趣。
理论试验模块捆绑法：在讲授完相关理论之后，通过相关项目的具体操作来巩固强化对理论的理解。
理论和实践必须相继完成，这样有利于提高教学效果。
为了方便理论和实验能有效地对应，必须将理论部分进行分块，每次课完成一个模块。
例题模仿指引法：项目的完成撇弃以前的机械教学模式（教师从头到尾演示一遍，学生只是简单地按照老师的操作步骤来机械操作即可），对举例项目详细讲解，讲解过程中贯穿原理、方法、步骤、操作要点等。
让学生通过例题的讲解消化后，将相关原理、方法、操作应用到项目例题中。
这样避免了学生机械地重复老师的操作，达到有效提供学生知识应用能力。
4.３课程资源
(1)常用课程资源的开发和利用
幻灯片、投影、录像、多媒体课件等资源有利于创设形象生动的学习环境，激发学生的学习兴趣，促进学生对知识的理解和掌握。
建议加强常用课程资源的开发，建立多媒体课程资源的数据库，努力实现跨学校的多媒体资源共享。
(2)积极开发和利用网络课程资源
充分利用网络资源、教育等信息资源，使教学媒体从单一媒体向多媒体转变；使教学活动从信息的单向传递向双向交换转变；使学生从单独学习向合作学习转变。
(3)购买了20台FPGA 开发板，供学生开发实战练习。
4.４教学评价
(1)注重学生分析问题、解决实际问题容的考核。
(2)注重学生的职业素质考核。
参考下列表1
表1
5、其他说明。