07年7月SOPC师资培训课程教学实验内容.docVIP

07年7月SOPC师资培训课程教学实验内容 第一部分：介绍SOPC的设计理念和研发环境 第一章 基于FPGA的SOPC 设计理念 2 学时 教学模式：课堂讲授 主要内容：可编程器件设计中的可重用设计方法；IP复用资源；软核和硬核；SOC与SOPC的对比分析；基于FPGA的SOPC的实现过程。 本章要点：主要在讲解和比较中，如何建立基于FPGA的SOPC的设计理念。 第二章 QuartusⅡ开发环境及革新创新开发平台简介 6 学时 教学模式：课堂讲授+上机实践 主要内容：QuartusⅡ软件的安装、设计输入、综合，编译和FPGA的配置。 本章要点：革新科技创新开发实验平台原理及结构介绍；熟悉QuartusⅡ开发环境，了解SOPC设计流程。 实验一 针对学员硬件设计背景薄弱的特点，采用图形输入的系统设计模式，将给定的VHDL（硬件描述语言）所确定的硬件模块（信号发生器描述文件）和任何一种方式下生成的信号波形数据，构架一个数字信号发生器，并通过仿真、编译及下载工程到硬件平台上，利用已有的DAC模块输出并验证信号的模拟波形。 实验目的：通过这个实验使学员了解Quartus Ⅱ系统开发环境的基本设计流程与相关操作，并借此熟悉Quartus Ⅱ的软件界面。学员通过此实验开始逐步了解SOPC的硬件开发平台，开始学习系统设计的全过程。重点掌握：模块配置、时序仿真和编译综合等主要环节。 实践作业：将正弦波形发生器设计改为锯齿波、三角波发生器。 实验二 在实验一的基础上设计并实现一个输出可控的分频器，以使数字信号发生器的信号频率可实现八种分频输出。学员通过此实验了解和掌握组合逻辑设计与系统模块构架的方法。重点掌握：逻辑图形设计方式、图形库和megafunction库的使用方法。 实验目的：使学员开始接触利用SOPC平台学习并掌握有关系统可重用设计方法的流程和规范，理解并熟练掌握系统设计的综合仿真与工程下载验证的主要环节。 实验三 在实验二的基础上设计并实现频率计的设计，完成并显示测量实验二所实现信号发生器的频率。学员通过此实验加深理解对SOPC系统设计流程及综合仿真过程，并结合使用LED器件了解Nios系统如何使用外设的设计方法。 实验目的：本实验主要包括图形输入方式指导、图形库的使用、megafunction库的使用等内容。主要目的在于指导学员在实验一、实验二的基础上更加熟练的使用QuartusⅡ软件和模块化的设计输入方法。 实践作业：将内部时钟输入方式改为外部时钟输入方式，并计算理论值和检测显示系统输出的实际频率值。 第三章 内嵌式逻辑分析仪的使用 3学时 教学模式：课堂讲授+上机实践 主要内容：在设计中嵌入SignalTapⅡ逻辑分析仪；SignalTapⅡ分析器件编程；在SOPC Builder中使用SignalTapⅡ逻辑分析仪；在DSP Builder中使用SignalTapⅡ逻辑分析仪；应用技巧以及示例。 本章要点：安装SignalTapⅡ；设置触发条件；启动SignalTapⅡ分析操作；信号节点的资源利用。 实验四（上） 在实验一、二的基础上增加内嵌式Signal Tap示波器的测试波形功能。使学员在仿真设计环节，掌握利用内嵌式逻辑分析工具，验证设计效果。重点掌握：在SOPC系统设计中如何添加和配置SignalTapⅡ工具以及熟练有关综合编译、下载工程和运行Signal Tap的三个基本过程。 实验目的：通过实验使学员学会利用内嵌式逻辑分析工具，在系统设计的仿真过程中验证设计结果，已达到检验设计效果和提高分析设计过程的能力。 实践作业：同样对所完成的三角波与锯齿波等相应的信号发生器添加内嵌示波器，并在显示器上将波形图像和输出的频率数同时显示出，已验证多波形信号发生器设计。 实验四（下） 在上述实验的基础上，学习DTMF信号的发生原理，设计并实现四键体制的DTMF信号发生器。此实验还应将内嵌式Signal Tap示波器的使用深化提高，已展示双音多频信号的动态波形。 实验目的：一是为了提高学员对内嵌式Signal Tap示波器工具的使用技能；另一目的是加深对数字信号发生机理和模块化系统设计方法的印象，使学员能够更快地利用SOPC设计环境掌握系统设计技巧。 实践作业：对所完成的四键制DTMF信号改造为标准的十六键制的DTMF发生器；如果有兴趣可以将DTMF信号接到平台的DAC输出的音响喇叭上，聆听所熟悉的电话拨号音。 第二部分： 应用NiosⅡ软核处理器的嵌入式系统设计与实现 第四章 SOPC Builder开发工具介绍 4 学时 教学模式：课堂讲授+上机实践 主要内容：SOPC Buil