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目前位置:首頁 > 【大學教育課程】 > 工程技術學科 > 電氣|電子|通信|自動


課程名稱:     EDA原理及應用
課程編號: MS_5298 系列: (大學)國家級課程
授課學校: 北京化工大學

授時:

全 50 講

授課語言: 中文

光碟版:

 2   片教程光碟(mp4檔)

其他說明: ..........
簡      介: 課程主要講授複雜數字系統設計的知識,課程以美國Xilinx(賽靈思)公司的軟件和硬件為授課平台,採用Artix 7系列FPGA和Vivado 2018集成開發環..........
光碟版: NT$ 650 購 買:
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◎光碟版→各國(地區)暫不提供光碟配送服務
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     課程主要講授複雜數字系統設計的知識,課程以美國Xilinx(賽靈思)公司的軟件和硬件為授課平台,採用Artix 7系列FPGA和Vivado 2018集成開發環境,詳細介紹了FPGA內部架構、Vivado集成開發環境、Verilog HDL語言規範、數字邏輯單元的Verilog HDL描述、複雜數字系統設計實現、FPGA調試原理和方法等知識。 

  ——   課程團隊
 

課程概述

     該課程是電子信息類專業的專業基礎課程,是一門使用「硬件」思維的課程,具有很強的理論性和實踐性。該課程以數字邏輯基本理論和基本電路為基礎,以美國Xilinx公司的軟件和硬件為載體,系統講授了基於現場可編程門陣列(field programmable gate array,FPGA)的複雜數字系統設計理論和設計方法。

隨著大數據、人工智能、雲計算和物聯網技術的發展,人類需要處理的數據量不斷增加,傳統基於CPU、GPU的處理方法遠遠不能滿足處理海量數據的要求,因此人們將目光越來越多的轉向了基於FPGA的硬件處理。FPGA本身具有配置靈活、高度並行處理和整體功耗低的特點,因此稱為未來解決大數據處理的重要硬件平台。

系統學習複雜數字系統設計理論和設計方法,將幫助你學習後續的單片機和嵌入式系統的課程,將極大地降低這些課程地學習難度,幫助你建立「軟件」和「硬件」之間的有機聯繫。

很多學生在學習FPGA的時候反映比較」吃力「,其實並不是FPGA本身難學,而是你在學習先導課程數字電路/數字邏輯的時候,沒有理解數字世界的本質特點,因此在本課程開始部分,重新系統講解了相關知識,使得你真正理解數字世界的本質。當你理解這些本質時,你會發現學習FPGA真的沒有你想像的那麼吃力。

這門課程得到Xilinx大學計劃的支持和幫助,它們提供了很多教學素材、軟件的授權和硬件的支持,使得這門課程的內容可以比較全面的反映出目前基於FPGA複雜數字系統的最新發展潮流。



授課目標

通過該課程內容的學習,學生不但掌握在Vivado集成開發環境下通過使用Verilog HDL語言在FPGA內構建複雜數字系統的能力,並且進一步加深對先修課程數字邏輯/數字電子技術知識點的理解,為學生學習計算機硬件課程打下堅實的基礎。



課程大綱


第1章 數字邏輯基礎

本部分介紹數字邏輯的基礎理論知識,主要包括開關電路、基本邏輯門電路的分析、邏輯代數理論、邏輯表達式的化簡、毛刺消除、碼制轉換等內容。通過Multisim的Spice仿真工具提供的仿真功能,使學生掌握數字邏輯理論和開關電路的本質聯繫,此外更重要的是使學生掌握晶體管邏輯電路的傳輸特性,這些知識在學習FPGA時特別重要。

第01講 1.0 數字邏輯發展史 → 00:21:11
第02講 1.1 Spice仿真介紹和操作 → 00:30:58
第03講 1.2 開關係統 → 00:29:11
第04講 1.3 半導體數字集成電路 → 00:08:12
第05講 1.4.1 基本邏輯門電路分析(1) → 00:40:47
第06講 1.4.2 基本邏輯門電路分析(2) → 00:30:18
第07講 1.5-6 邏輯代數理論和表達式的化簡 → 00:46:43
第08講 1.7 毛刺產生和消除 → 00:08:27
第09講 1.8 數字碼製表示和轉換 → 00:06:31




第2章 數字邏輯電路

通過系統分析數字邏輯中的組合邏輯電路和時序邏輯電路的結構和所實現的功能,使得學生能掌握組合邏輯電路和時序邏輯電路的本質特點和區別。在本章中,還重點詳細介紹了有限自動狀態機的原理和實現本質,不同存儲器的結構和特點。這一章最重要的內容是有限自動狀態機,因為這是數字邏輯電路最精華的部分,直接影響學生對複雜數字系統中有限自動狀態機實現方法的理解。

第10講 2.1.1 組合邏輯電路(1) → 00:42:34
第11講 2.1.2 組合邏輯電路(2) → 00:44:44
第12講 2.1.3 組合邏輯電路(3) → 00:12:34
第13講 2.2 時序邏輯電路 → 00:42:56
第14講 2.3 有限自動狀態機 → 00:44:34
第15講 2.4 存儲器類型和原理 → 00:27:03



第3章 可編程邏輯器件工藝和結構

本節通過對傳統不同可編程邏輯器件工藝的原理介紹,深度揭示可編程邏輯器件的實現本質。特別的,通過對FPGA內部結構進行詳細介紹,使學生能初步掌握FPGA內部結構,這對學生後續學習和掌握Verilog HDL語言有很大的幫助。

第16講 3.1 可編程邏輯器件發展歷史 → 00:44:20
第17講 3.2 可編程邏輯器件工藝 → 00:11:34
第18講 3.3 簡單可編程邏輯器件結構 → 00:08:08
第19講 3.4 CPLD原理及結構 → 00:01:59
第20講 3.5.1 FPGA原理及結構(1) → 00:46:11
第21講 3.5.2 FPGA原理及結構(2) → 00:39:23



第4章 Vivado集成開發環境Verilog HDL設計流程

通過在Vivado集成開發環境中講解使用Verilog HDL描述一個簡單邏輯電路的設計過程,使學生初步掌握Vivado集成開發環境的基本設計流程,以及通過軟件直觀再現HDL和底層數字邏輯電路之間的關係。

第22講 4.1 Vivado集成開發環境介紹 → 00:16:55
第23講 4.2-4.3 創建新工程和添加Verilog HDL設計文件 → 00:20:39
第24講 4.4-4.5 詳細描述和行為級仿真 → 00:21:18
第25講 4.6-4.7 設計綜合和設計約束 → 00:22:37
第26講 4.8-4.9 設計實現和時序仿真 → 00:14:25
第27講 4.10 生成比特流和下載設計 → 00:20:49


第5章 Verilog HDL語言規範

本章系統介紹Verilog HDL的語法和此法,使學生初步掌握Verilog HDL的風格,以及關鍵的語法難點。在學習這章內容時為了降低語言的抽像度,增加了Vivado綜合電路結構的演示,使學生進一步建立HDL和底層硬件之間的聯繫,這對後續設計複雜數字系統非常有幫助。

第28講 5.1 Verilog HDL的發展 → 00:37:44
第29講 5.2 Verilog HDL程序結構 → 00:31:31
第30講 5.3 Verilog HDL描述方式 → 00:25:07
第31講 5.4 Verilog HDL語言要素 → 00:25:09
第32講 5.5 Verilog HDL數據類型 → 00:43:40
第33講 5.6 Verilog HDL表達式 → 00:41:47
第34講 5.7 Verilog HDL分配 → 00:09:08
第35講 5.8 Verilog HDL門級和開關級描述 → 00:12:34
第36講 5.9 Verilog HDL行為描述語句 → 00:18:42
第37講 5.10 Verilog HDL任務和函數 → 00:13:30
第38講 5.11 Verilog HDL層次化結構 → 00:40:04
第39講 5.12 Verilog HDL系統任務和函數 → 00:19:11



第6章 基本邏輯單元Verilog HDL描述

介紹使用Verilog HDL語言描述基本邏輯單元的方法,使學生規範掌握正確描述組合邏輯和時序邏輯,以及複雜有限自動狀態機的方法。

第40講 6.1 組合邏輯電路Verilog HDL描述 → 00:39:00
第41講 6.2 數據運算操作Verilog HDL描述 → 00:27:26
第42講 6.3 時序邏輯電路Verilog HDL描述 → 00:13:21
第43講 6.4 存儲器Verilog HDL描述 → 00:06:54
第44講 6.5 有限自動狀態機Verilog HDL描述 → 00:26:40



第7章 複雜數字系統設計-硬件實驗題講解

通過學生講解複雜數字系統的設計過程和設計結果的演示,幫助學生初步掌握複雜數字系統設計的方法

第45講 7.1.1 夢幻呼吸燈的設計和演示學生講解 - 演示 → 00:00:28
第46講 7.1.2 夢幻呼吸燈的設計和演示學生講解 - 設計原理講解1 → 00:00:45
第47講 7.1.3 夢幻呼吸燈的設計和演示學生講解 - 設計原理講解2 → 00:10:00
第48講 7.2.1 七段數碼管的驅動和演示學生講解 - 效果演示 → 00:02:23
第49講 7.2.2 七段數碼管的驅動和演示學生講解 - 設計原理介紹 → 00:06:43
第50講 7.3.1 七段數碼管上貪吃蛇的實現和演示學生講解 → 00:07:13

 

 

 

課程編號 課 程 名 稱 集 數(全) 主講人(單位) 課程系列
  SR_8612  檢測與信號處理技術  全 36  集  哈爾濱工業大學 遠距教育課程 
  MS_5474  積體電路製造工藝  全 88  集  江蘇資訊職業技術學院 國家級課程 
  SR_1598  模擬電子學基礎  全 68  集  復旦大學 大學學術課程 
  MS_5421  模擬電子技術基礎  全 103  集  河北師範大學 國家級課程 
  SR_8601  模擬電子技術  全 70  集  西安交通大學 遠距教育課程 
  SR_8546  模擬(類比)電子電路  全 57  集  電子科技大學 遠距教育課程 
  SR_8602  模擬(類比)電子技術  全 44  集  哈爾濱工業大學 遠距教育課程 
  SR_8545  模擬(類比)電子技術  全 30  集  石油大學 遠距教育課程 
  SR_8542  數控技術  全 40  集  東南大學 遠距教育課程 
  SR_8540  數控技術  全 33  集  上海交通大學 遠距教育課程 
  SR_8640  數控技術  全 32  集  哈爾濱工業大學 遠距教育課程 
  MS_5379  數位電路與系統設計  全 104  集  西安電子科技大學 國家級課程 
  MS_5322  數位設計FPGA應用  全 37  集  電子科技大學 國家級課程 
  SR_8539  數字邏輯電路  全 64  集  東南大學 遠距教育課程 
  MS_5115  數字邏輯電路  全 95  集  南京理工大學 國家級課程 
  SR_8537  數字電路及邏輯設計  全 64  集  吉林大學 遠距教育課程 
  SR_8536  數字電子技術基礎  全 60  集  電子科技大學 遠距教育課程 
  SR_8535  數字電子技術  全 31  集  石油大學 遠距教育課程 
  MS_3254  數字超大規模集成電路設計  全 124  集  清華大學 本科國家級課程 
  MS_3184  數字信號處理  全 63  集  北京航空航天大學 本科國家級課程 
  SR_8533  數字信號處理  全 29  集  上海交通大學 遠距教育課程 
  SR_8534  數字信號處理  全 52  集  電子科技大學 遠距教育課程 
  GS_2600  綜合電子系統設計  全 81  集  東南大學 本科國家級課程 
  MS_3134  電介質物理  全 42  集  西安交通大學 本科國家級課程 
  MS_3209  電子線路製圖與製版  全 32  集  陝西國防工業職業技術學院 本科國家級課程 
  GS_2553  電子線路設計與測試  全 47  集  華中科技大學 本科國家級課程 
  GS_2059  電子電路調試與應用  全 173  集  金華職業技術學院 本科國家級課程 
  SR_8523  電子測量原理  全 48  集  電子科技大學 遠距教育課程 
  MS_5413  電子組裝工藝  全 82  集  蘇州工業園區技術學院 國家級課程 
  GS_6507  電子產品生產與製作  全 47  集  蕪湖職業技術學院 本科國家級課程 
  MS_5574  電子技術基礎與技能——模擬電路  全 50  集  職教 本科國家級課程 
  MS_5573  電子技術基礎與技能——數字電路  全 40  集  職教 本科國家級課程 
  SR_8519  微機控制原理  全 64  集  東南大學 遠距教育課程 
  MS_5283  微機原理與接口技術  全 244  集  北京交通大學 國家級課程 
  SR_8629  微機原理與接口技術  全 32  集  浙江大學 遠距教育課程 
  SR_1582  微機原理與系統設計  全 113  集  西安電子科技大學 大學學術課程 
  MS_3166  微電子器件原理  全 46  集  瀋陽工業大學 本科國家級課程 
  MS_5107  微電子工藝  全 106  集  哈爾濱工業大學 國家級課程 
  MS_5532  微納電子材料與器件  全 55  集  南京郵電大學 本科國家級課程 
  MS_5377  微波固態電路  全 114  集  電子科技大學 國家級課程 
  MS_5559  微波技術基礎  全 125  集  廈門大學 本科國家級課程 
  MS_5208  微波技術  全 37  集  哈爾濱工程大學 國家級課程 
  GS_2054  智慧樓宇弱電設備安裝與調試  全 89  集  無錫職業技術學院 本科國家級課程 
  GS_2060  智慧電子產品設計與製作  全 60  集  金華職業技術學院 本科國家級課程 
  SR_7171  單片機應用技術  全 37  集  深圳職業技術學院 遠距教育課程 
  SR_2524  單片機原理與應用  全 37  集  瀋陽化工大學 國家級課程 
  SR_7174  單片機原理與接口技術  全 33  集  電子科技大學 遠距教育課程 
  MS_5202  單片機原理與汽車微機應用技術  全 42  集  長安大學 國家級課程 
  SR_7173  單片機技術  全 34  集  吉林大學 遠距教育課程 
  SR_7172  單片機及應用  全 32  集  東南大學 遠距教育課程 
  GS_2849  單片機  全 75  集  石家莊職業技術學院 本科國家級課程 
  SR_8517  通信技術與系統  全 64  集  電子科技大學 遠距教育課程 
  MS_3092  現代電子系統設計  全 110  集  清華大學 本科國家級課程 
  SR_8623  控制系統數字仿真與CAD  全 22  集  哈爾濱工業大學 遠距教育課程 
  MS_5193  高頻電子電路分析基礎  全 128  集  西安電子科技大學 國家級課程 
  SR_8511  射頻模擬電路  全 46  集  電子科技大學 遠距教育課程 
  MS_3062  柔性電子技術  全 17  集  清華大學 本科國家級課程 
  MS_5261  信號與系統  全 122  集  西安電子科技大學 國家級課程 
  SR_8563  信號與系統  全 41  集  上海交通大學 遠距教育課程 
  SR_8510  信號與系統  全 48  集  哈爾濱工業大學 遠距教育課程 
  GS_6482  表面組裝技術及工藝管理  全 71  集  廣東科學技術職業學院 本科國家級課程 
  GS_6420  表面組裝技術(SMT工藝)  全 95  集  南京資訊職業技術學院 本科國家級課程 
  GS_2844  表面組裝生產線操作程式設計與維護  全 114  集  山東職業學院 本科國家級課程 
  SR_2626  固體電子器件  全 71  集  瀋陽工業大學 國家級課程 
  SR_1505  自然語言處理  全 65  集  哈爾濱工業大學 大學學術課程 
  SR_8504  光纖通信  全 30  集  電子科技大學 遠距教育課程 
  MS_3168  光電子技術(器件及電力應用)  全 28  集  華北電力大學 本科國家級課程 
  SR_8570  可編程控制器 plc  全 36  集  哈爾濱工業大學 遠距教育課程 
  GS_6214  半導體積體電路  全 67  集  西安理工大學 本科國家級課程 
  MS_5307  半導體物理與器件原理  全 161  集  復旦大學 國家級課程 
  MS_5229  半導體物理  全 66  集  電子科技大學 國家級課程 
  SR_8568  工業控制網絡  全 30  集  哈爾濱工業大學 遠距教育課程 
  MS_5016  工程信號與系統  全 71  集  西安電子科技大學 國家級課程 
  MS_5455  VLSI設計基礎(數位積體電路設計基礎)  全 71  集  東南大學 國家級課程 
  SR_8567  PLC原理及應用(歐姆龍plc)  全 40  集  山東大學 遠距教育課程 
  MS_3264  MEMS與微系統  全 80  集  清華大學 本科國家級課程 
  MS_3343  IGBT模塊:技術、驅動和應用  全 50  集  上海海事大學 本科國家級課程 
  MS_5298  EDA原理及應用  全 50  集  北京化工大學 國家級課程 
  SR_8502  EDA技術(電子設計自動化)  全 36  集  電子科技大學 遠距教育課程 
  GS_3034  EDA技術  全 49  集  杭州電子科技大學 本科國家級課程 
  SR_8566  DSP原理與應用  全 44  集  哈爾濱工業大學 遠距教育課程 
  SR_8501  DSP技術(數字信號處理)  全 26  集  電子科技大學 遠距教育課程 
  MS_3247  ARM微控制器與嵌入式系統  全 79  集  清華大學 本科國家級課程 
  MS_3323  8位嵌入式電子產品開發  全 37  集  順德職業技術學院 本科國家級課程 
  GS_3344   數字邏輯與系統  全 43  集  北京交通大學 本科國家級課程 
  MS_5277   通信原理  全 86  集  電子科技大學 國家級課程 
  MS_3057   IC設計與方法  全 32  集  清華大學 本科國家級課程 
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