《基于fpga集成电路设计》课程标准.doc

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内容，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。在教学内容选取上，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内用，减少理论教学内容。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内涵及及其关系。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l 能够用Verilog语言编写门级代码；l 能够用Verilog语言编写数据流级代码；l 能够用Verilog语言编写行为级代码；l 能够将复杂的Verilog代码下载到FPGA版验证；l 能够在FPGA板上开发简单的数字系统；3课程内容和要求根据专业课程目标和涵盖的工作任务要求，确定课程内容和要求，说明学生应获得的知识、技能与态度。序号学习单元/工作任务知识要求技能要求参考学时1可编程逻辑设计简介l 能描述可编程逻辑器件的发展简史及分类l22FPGA/CPLD基本结构和FPGA设计流程l 能描述FPGA基本结构 l 能识记FPGA开发设计流程l43数字逻辑电路基础知识l 能认知组合逻辑电路l 能认知时序逻辑电路l 能正确写出真值表l 能快速化简真值表l 能快速判别时序电路时序44Verilog HDL硬件描述语言l 能识记Verilog HDL硬件描述语言语法规则l 能用门级建模方法对门级电路建模l 能用数据流级建模方法对门级电路建模l 能用行为级建模方法对门级电路建模l 能用软件对Verilog 代码进行仿真验证325FPGA开发流程及各步骤开发工具、集成开发环境的使用l 能识记FPGA开发流程l 会正确使用一种FPGA开发工具46FPGA开发设计实战ll 能合理设计20分频器并进行FPGA板上验证l 能合理设计跑马灯并进行FPGA板上验证l 能合理设计8位数码扫描显示电路并进行FPGA板上验证l 能合理设计数字跑表并进行FPGA板上验证l 能合理设计交通控制器并进行FPGA板上验证204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，西安电子科技大学出版社，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，电子工业出版社，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内容结构。推荐的教材以学生为本，文字通俗、表达简练，内容展现应图文并茂，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内容的可操作性，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.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、教育网站等信息资源，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.教学评价 (1)注重学生分析问题、解决实际问题内容的考核。(2)注重学生的职业素质考核。 参考下列表1表1项目所占分数备注职业素质20迟到早退一次扣3分；缺课一次扣5分，累计超过3次取消本课考试资格，违反课堂纪律一次扣3分，没有按时打扫卫生和关计算机一次扣5分 设计一个4*4的乘法器15仿真验证结果错对设计一个32选1数据选择器设计15仿真验证结果错对十进制计数器设计15FPGA版上验证错对8位移位寄存器设计15仿真验证结果错对跑马灯程序20FPGA版上验证错对5、其他说明