《SOPC设计与应用技术》研究性实践教学指导书.docVIP

《SOPC设计与应用技术》 研究性实践教学指导书 前 言 随着电子技术的发展，特别是集成电路技术的发展，使电子电路逐步告别分立元件时代，向小型化、集成化方向发展，要开发拥有自主知识产权的硬件电路，就必须进行ASIC（Application Special Integrated Circuit 专用集成电路 ）、SOPC（System on Programmable Chip单片可编程系统）的设计，就必须使用和掌握现代EDA（Electronic Design Automation 电子设计自动化）技术，这是科学技术的发展对教学内容提出的新要求。目前，“数字电子技术基础”知识仍然是数字电路和数字系统的基本设计方法。为了适应新世纪人才培养的需要，紧跟新技术的发展，要求学生掌握数字系统设计的新方法，用现代EDA技术解决传统的数字系统设计问题。 EDA技术对于高等学校工科电子类学生能力培养的重要性已经非常明确，但是如何合理安排教学内容，如何实施实践教学，使学生在有限的时间内尽快掌握EDA的基本方法，对于《EDA技术与应用》这门实践性非常强的课程来说是应该首先加以研究的重要问题。基于上述考虑，我们提出“研究性实践”教学方法的理念，作为实践教学改革的一种尝试，这正是编写这本教材的出发点。 本教材完全摒弃了一般EDA教材先给出实验原理、方法、步骤，学生照搬教材内容、按部就班就可完成实验的编写套路。《EDA技术与应用研究性实践教学指导书》分为基本研究方法实验、实验的综合设计与研究、课题研究与设计实现等三个部分。三个部分既互相关联又相对独立是一个内容由浅入深、由易到难、逐层递进的有机整体。前两个部分实验都有原理介绍或实例，然后给出实验或综合设计题目、要求但是不给出程序，最后均有思考题。每个实践内容都要求学生预习，填写预习报告，由指导老师评分。第三部分则在前两个部分内容的基础上，完全由学生自主设计、研究、提交设计论文，并提出了设计论文的规范化要求和评分标准。引导学生认真完成课题研究，撰写规范的设计报告，可以为毕业设计和撰写毕业论文打下好的基础。 《EDA技术与应用研究性实践教学指导书》的主要内容如下。 （1）基础研究方法实验 主要用于学习EDA集成开发平台Quartus II ，训练基本编程方法，包括原理图输入、文本输入、图文混合工程、组合逻辑与时序逻辑电路的设计等5个实验。 （2）实验的综合设计与研究 共有6个实验，涉及较复杂的流水线技术、键盘处理技术、状态机设计、顺序控制问题等方面的程序设计，用于训练数字电路与系统、单片机外围设备、基本自动控制原理等课程知识的综合运用，以提高分析综合能力和多层次模块化程序设计能力。 （3）课题研究与设计实现 共有6个设计题，在前两部分内容（主要是第二部分“实验的综合设计与研究”）的基础上，扩展内容、加大难度。主要内容包括步进电机控制、多位数字密码锁、交通灯控制、多量程频率计、舞台彩灯控制器、多功能数字钟等复杂数字系统设计课题。 电子与机械工程学院于2006年12月购置了美国Altera公司的DE2开发板和Quartus II集成开发平台。DE2以Altera Cyclone II（2C35）FPGA为核心芯片，内含35,000逻辑单元，支持Nios II嵌入式处理器硬件配置与生成和自定制指令。该设备为电路与系统硕士研究生，电子信息工程、自动化、电子科学技术专业本科生、教师进行EDA技术原理的学习和研究性实践应用开发以及教育教学改革研究与探索提供了一个良好平台。 本讲义是2006年江西省教育厅教改课题《以C语言为主线 建设数字化课程群的研究与实践》课题组进行研究性实践教学的尝试，期盼各位老师和同学提出建议和意见，以便共同提高。 黄乡生 2011年6月 一、ZY11203G EDA/SOPC 创新实验开发系统简介 1 (一)、实验平台主板组成 1 二、实验平台各功能模块介绍 1 二、课程实验 9 实验1 流水灯实验 19 实验2 按键控制指示灯实验 20 实验3 按键中断实验 26 实验4 定时器实验 30 实验5 数码管显示实验 33 第一部分ZY11203G EDA/SOPC 创新实验开发系统简介 一、实验平台主板组成 ??电源模块 ??下载接口模块 ??数码显示模块 ??LED 显示模块 ??液晶显示模块 ??拨码开关模块 ??按键模块 ??扬声器模块 ??配置芯片 ??VGA、PS2接口模块 ??核心功能模块 ??串口模块 二、实验平台各功能模块介绍 1、电源模块 电源模块提供了丰富的直流电源。将220V交流电源插在实验平台的电源接口上，打开电源开关，为系统提供需要的直流电源。在