EDA技术与VHDL.docx
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EDA技术与VHDL
成都理工大学工程技术学院教案编写规范
（试行）
教务处〔2009〕1号
各系（部）:
教案是教师实施教学的基本依据，是保证课程教学质量的基本前提。
为了进一步规范我校教师备课及教案编写工作，促进教师不断改进教学，创新教学方法，提高课堂教学质量，制定本规范。
请各系（部）主任，安排本系（部）任课教师，从2008~2009学年第二学期开始，使用规范的教案格式编写教案。
一、教案的内涵
教案是基于知识点对一次授课或一节授课的教学过程的设想与计划，是授课教师教学思想、教学方法及教学组织能力的重要体现。
教案不同于讲义（讲稿）。
讲义所承载的是知识信息，涉及的是知识性项目，其思路形成受教学过程的知识逻辑支配，要求尽可能详细、全面，篇幅较长；教案所承载的是课堂教学的组织管理信息，涉及的是组织性项目，其思路形成受教学过程的管理逻辑支配，篇幅教短。
因此，讲义不能代替教案。
“多媒体课件”是把计算机综合处理文本、图形、声音、图像、动画、视频等多种媒体信息能力的技术应用于教学上，改变信息的包装形式，在计算机上利用媒体开发工具把图、文、声、像集成在一起，做成教学软件，以提高教学内容的表现力和感染力。
课件所涉及的也是知识性项目，是教材和教学知识信息的摘录。
鉴于此，课件不能代替教案。
二、教案编写的基本要求
1．教案的编写是整个课程教学活动中不可缺少的重要环节，教案必须围绕教学大纲进行设计，任课教师应通过认真钻研教材和教学大纲，并根据社会的发展及对人才培养的新要求及时增加和补充前沿内容。
同时，要了解学生已有的知识结构、理解能力，对讲授内容进行合理安排和设计。
2．教案主要是按讲授的教学内容和课时进行编制，可以根据一个教学单元或一次课（2－3学时）编制一个教案。
针对不同的专业和不同层次的学生，教案要有所区别。
同一门课程，专业不同，则授课内容和侧重点也应有所区别，并且要根据专业特点适当调整教学内容及重点。
3．编写教案要处理好应该教什么和学什么（教学目标），怎样教和怎样学（教学策略）的关系。
4．编写教案要对教学过程中可能出现的问题做出预见性分析，并形成相应的处理方案。
5．编写教案原则上由任课教师个人完成，对于“多人一课”的课程，学校提倡各主讲教师在编写教案过程中进行教学研讨。
三、教案的基本内容
1．教学目的和要求：
该授课单位预期达到的效果和目标（教学目的和要求应与教学大纲的基本要求相一致）。
2．教学的重点和难点：
指该教学单元的重点和难点部分，是学生必须掌握的知识点。
3．教学组织:
教学组织是教案的主体，要按引入新课、讲授、总结与巩固三方面进行组织，并根据教学目的对该教学单元进行教学方式（讲授、实验、讨论等）、教学方法、辅助手段（教具及多媒体辅助教学手段）、师生互动、时间分配、板书等方面进行详细设计。
教学方式、方法与手段要能有效地调动学生的学习积极性，促进学生的积极思考，激发学生的潜能。
4．作业及课外训练：
指为帮助学生掌握、运用所学知识而进行的辅助性的教学训练，旨在巩固所学知识以及培养学生分析问题和解决问题的能力。
5．参考资料：
主要包括提供给学生的课外阅读资料（包括书目、报刊、论文）及网络资源等，为学生课后自学及扩大知识面提供相关的资料信息。
6．课后自我总结分析：
课后自我总结分析指对教师全部教学工作的分析总结，既包括对课程教学中知识的科学性、完整性及学术观点的分析总结，还包括对教学过程、学生学习效果等情况的分析评价，为以后的教学提供经验和素材。
课后小结可以根据情况需要随着备课、授课进程写入教师教案，也可以在教案之外单独形成材料。
四、教案管理要求
1．教师上课要有完整的教案。
2．各系或教研室应定期组织检查本系教师的教案，对新教师的教案进行有针对性的指导。
3．学校在今后的课程和教学质量相关的教学评价中，将把教案作为重要的评价依据。
教案的表现形式可以不拘一格，不同课程教案的表现形式可有自己的特色。
附件：
成都理工大学工程技术学院教案编写格式（提供的教案模版可供教师编写教案时参考）
教务处
2009年1月9日
说明：
1、如果教师用电子教案，请按附件提供的教案模版编写教案；如果用手写教案，则参考附件提供的教案模版编写教案，应包含模板中要求的内容。
成都理工大学工程技术学院
EDA技术与VHDL课程教案
教师姓名朱晋
所在系部电子信息工程系
授课专业2008级电子信息科学与技术
课程代码
总学时64学分4
教材名称EDA技术与VHDL
2011年3月5日
[首页]
课程名称
硬件描述语言
授课专业
应电
年级
2007
课程编号
课程类型
必修课
公共基础课（）；专业基础课（）；专业课（√）
选修课
专业选修课（）；公共选修课（）
教学目标
使学生通过对VHDL语言及EDA技术的学习和训练，获得现代硬件数字电路的软件化设计方法，了解并初步掌握当代国际数字技术设计领域的最新技术；激发并调动学生创造性思维能力，为学生在数字技术领域的进一步深入探索和进行创新奠定基础。
授课方式
课堂讲授（√）；实践课（√）
考核方式
考试（√）；考查（）
课程教学总学时数
64
学分数
4
学时分配
课堂讲授40学时；实践课24学时
教材名称
《EDA技术与VHDL》
作者
潘松
黄继业
出版社及出版时间
2007.1
指定参考书
VHDL电路设计
作者
雷伏容
出版社及出版时间
清华大学出版社2006年12月
授课教师
朱晋
职称
讲师
单位
电信系
授课时间
周次
第一周
编写时间
2011．2．20
章节名称
第一章概述
教学目的与要求：
总体课程呢容概述，让学生掌握硬件描述语言的发展过程、特点，以及语言的开发流程。
目的：
使学生全面了解电子系统设计发展的基本情况。
教学重点和难点：
本章重点是：
VHDL的一个发展历程，难点是：
VHDL有关的一些历史信息。
教学组织（含课堂教学内容、教学方法、辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等）：
概地介绍了一种在专用集成电路设计领域具有广泛应用前景的硬件描述语言——VHDL语言。
利用VHDL语言设计数字逻辑电路和数字系统的新方法，是电子电路设计方法的一次革命性的变化，也是21世纪的电于工程师所必须掌握的专门知识。
要求学生：
对VHDL语言有一个大概的了解，对将来的学习打下一个良好的开端。
使用多媒体课件的展示，让学生对该课程有个直观的了解。
课程共有两小节课，在这90分钟内，要讲述完第一章，同事多介绍几种开发软件，让学生多该设计课程有一个初步的认识。
第一次课，全部由PPT作为讲述配合，不单独使用黑板进行书面半数，每张PPT的上述时间大约是1分钟，讲述过程中，要求配合大量现实和生活中实力，加以说明，让学生能够感觉到该课程的使用就在我们自己的日常生活当中。
作业及课外训练：
总结VHDL语言的产生和发展以及VHDL语言的特点。
总结可编程逻辑器件的相关概念。
参考资料（含参考书、文献等）：
将自己从网络下载的资料与学生共享
课后自我总结分析：
周次
第一周
编写时间
章节名称
第二章数字逻辑基础
教学目的与要求：
使学生了解可编程逻辑器件的范围分类，并且应该增加一些课外知识面的介绍。
对以往所学的数字逻辑做一个简要的复习。
教学重点和难点：
本章重点是：
PLD的分类和发展，以及数字逻辑基础。
难点是：
PLD、CPLD、FPGA的结构和工作原理。
时序逻辑电路、组合逻辑电路基本知识。
教学组织（含课堂教学内容、教学方法、辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等）：
内容：
1、PLD的分类和发展历史的简要介绍，并且讲述了一类PLD可编程原理，同时才向大家介绍了CPLD以及FPGA的结构和工作原理，并且详细讲述了硬件测试技术中的两种测试方法。
让学生可了解PLD、CPLD和FPGA最基础的一些常识。
2、复习数字逻辑基础，主要复习一下组合逻辑电路，时序逻辑电路，两种电路的分析、设计方法，以例题来作为讲述，达到一个复习的效果。
要求学生：
作为知识点，需要学生了解一些关于PLD的基本知识就可以。
辅助手段：
使用例题来讲述，让学生能够得到很好的复习。
师生互动：
先出例题，然后让学生独立完成，并抽调学生来演示完成过程，最后老师写出正确答案。
时间分配：
前面30分钟，主要是讲述PLD的分类和发展历史，以PPT的切换，做一个浏览高阔性介绍，后面的60分钟是复习数字逻辑基础，用20分钟来大概拉一遍数字逻辑，再用40分钟完成两个设计的实例。
板书设计：
前面30分钟不需要板书，后面的40分钟举例用板书完成。
作业及课外训练：
课后习题第四题
参考资料（含参考书、文献等）：
《数字电子技术基础》协助完成作业
课后自我总结分析：
周次
理论3
编写时间
章节名称
3.1VHDL基本语法
教学目的与要求：
通过一些简单而典型的VHDL设计示例，引出相关的VHDL语言现象和语句规则，并对基本语法加以有针对性的说明。
教学重点和难点：
重点是VHDL的基本结构；难点是VHDL结构中的一些典型的语法。
教学组织（含课堂教学内容、教学方法、辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等）：
本次教学以数字电路中最最典型的组合数字电路——多路选择器2选1为例，引出VHDL基本结构、语句表述、数据规则和语法特点，并加以详细说明。
在引出的例题只有，本节课主要讲述VHDL结构和常用语法并且距离说明这些语法的具体使用方法。
主要讲述有：
端口定义、数据类型、条件语句、条件信号赋值语句、文件取名和存盘。
每讲述到一个语句的时候就要附带一个或者多个例题作为示范，加强学生的印象，并且列举一两个小问题，抽学生现场解答，用这样的师生互动教学手段让学生能够达到活学活用的效果。
在时间分配上，前面40分钟主要是用例题引出讲述内容并且讲述其结构和端口定义，后面的50分钟讲述所有的基本语句并且举例使用。
用多媒体PPT板书列写重点和要点以及基本语句结构，用手写板书书写例题和程序部分语句的使用。
作业及课外训练：
主要以课堂作业为主，抽取学生现场使用语句编程。
参考资料（含参考书、文献等）：
《VHDL电路设计》
课后自我总结分析：
周次
理论4
编写时间
章节名称
3.2时序电路描述3.3全加器的VHDL描述3.4计数器的设计
教学目的与要求：
通过三个章节的讲述，要求学生掌握时序逻辑电路的VHDL描述方法，并且能够自己用VHDL语言完成时序逻辑电路的设计。
教学重点和难点：
重点是时序逻辑电路的描述方法；难点是VHDL完成时序逻辑电路设计。
教学组织（含课堂教学内容、教学方法、辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等）：
与其它硬件描述语言相比，在是学电路的描述上，VHDL语言有许多独特之处，最明显的就是VHDL语言主要通过对时序器件功能和逻辑行为的描述，而非结构上的描述。
这使得计算机综合出符合要求的时序电路，从而充分体现了VHDL电路系统行为描述的强大功能。
本次课程从最简单的基本是学逻辑单元D触发器为例，引出整个时序逻辑电路设计的描述规则、描述方法、并且借助于全加器的描述而逐一讲述出两种典型的语句，最后以计数器为例，通过对计数器的设计让学生对时序逻辑电路的VHDL描述有了一个更深刻的认识、
在时间分配上，前面30分钟主要是用例题引出讲述内容并且讲述VHDL设计时序电路的描述规则、描述方法；中间40分钟讲述计数器设计并讲述相关的语法使用，并用大量的举例和课堂练习让学生深刻掌握；后面的20分钟讲述计数器的设计和相关语法内容。
用多媒体PPT板书列写重点和要点以及基本语句结构，用手写板书书写例题和程序部分语句的使用。
作业及课外训练：
主要以课堂作业为主，抽取学生现场使用语句编程。
参考资料（含参考书、文献等）：
《VHDL电路设计》
课后自我总结分析：
周次
理论5
编写时间
章节名称
3.6数据对象3.7if语句概述3.8进程语句归纳3.9并行赋值语句概述3.10双向和三态电路信号赋值3.11仿真延时
教学目的与要求：
通过这几章节的讲述，要求学生掌握VHDL语法上的数据使用方法，if语句使用方法，并且能够在学习完第三章以后，初步具备VHDL语言的独立编程能力。
教学重点和难点：
重点是数据对象的使用以及if语句的使用和进程语句的特点掌握；难点是具体编程时对以上三个重点的把握。
教学组织（含课堂教学内容、教学方法、辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等）：
与其它硬件描述语言相比，在是学电路的描述上，VHDL语言有许多独特之处，最明显的就是VHDL语言主要通过对时序器件功能和逻辑行为的描述，而非结构上的描述。
这使得计算机综合出符合要求的时序电路，从而充分体现了VHDL电路系统行为描述的强大功能。
本次课程重点讲述VHDL中的三种数据类型，以及它们的使用方法，并且向学生提出使用时的注意事项，最后要举例说明其使用方法。
IF语句概述主要是用例题讲述其使用方法和注意事项。
后面几节内容简要讲述，其中三态门的设计可以用例题的形式讲解。
在时间分配上，前面30分钟主要是书觉类型的使用注意事项讲述，并用例题让学生加深了解；中间20分钟讲述IF语句的使用，并用大量的举例和课堂练习同事抽取学生完成例题，采用这样的师生互动形式让学生掌握知识点；后面的40分钟讲上述3.8-3.11的内容，主要是概述以及实际应用举例讲述。
用多媒体PPT板书列写重点和要点以及基本语句结构，用手写板书书写例题和程序部分语句的使用。
作业及课外训练：
主要以课堂作业为主，抽取学生现场使用语句编程。
参考资料（含参考书、文献等）：
《VHDL电路设计》
课后自我总结分析：
该堂课教学效果不错，学生能够积极配合教学。
周次
理论6
编写时间
章节名称
第四章QuartusII使用方法
教学目的与要求：
通过一些操作演示，让学生了解掌握QuartusII软件的基本使用方法。
要求学生掌握原理图和代码输入调用宏模块调试编译输出波形和RTL电路的方法了解signaltapII和in-systemmemorycontenteditor这两个调试工具
教学重点和难点：
重点是QUARTUSII的使用方法、基本设计流程、测试工具的使用方法；
难点是针对不用的设计如何使用quartusII软件的其它功能来辅助自己完成设计。
教学组织（含课堂教学内容、教学方法、辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等）：
本次课主要讲述quartusII的基本设计流程、测试工具的使用方法、LPM模块的使用方法及原理图设计方法等。
VHDL完成电路设计后，必须借助于EDA工具（本课程采用quartusII）中的综合器、适配器、时序仿真器和编程器等工具进行响应的处理，才能够使设计在FPGA上完成硬件实现并得到硬件测试。
本次课的主要教学方式是在电脑上进行现场软件使用演示，抽取学生回答问题，或者当场进行重复操作
向学生讲解常用的宏模块的功能重点讲解锁相环和存储器
为了预备软件失效所有操作都录制有幻灯片
演示和学生操作时间比例为1比2
提供一中文版的QuartusII入门PDF教程供学生遗忘后查找
作业及课外训练：
主要以课堂作业为主，抽取学生现场使用语句编程。
参考资料（含参考书、文献等）：
《VHDL电路设计》
课后自我总结分析：
该堂课教学效果不错，学生能够积极配合教学。
周次
理论7
编写时间
章节名称
第五章VHDL状态机概述5.1到5.2
教学目的与要求：
掌握状态机的基本常识和moore状态机的设计
有限状态机及其设计技术是实用数字系统设计中的重要组成部分，也是实现高效率高可靠性逻辑控制的重要途径。
教学重点和难点：
重点是状态机的相关语法现象moore状态机的设计方法；
难点是1进程和2进程状态机的转化状态转移图和VHDL代码的转化
教学组织（含课堂教学内容、教学方法、辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等）：
枚举类型定义状态机的状态，这是一个新的语法现象。
基本的状态机结构：
一个存储当前状态的机构，一个并行多分支结构，控制状态的跳转和对应输入的输出。
1进程和2进程状态机的在代码结构上的区别
在时间分配上，主要时间都是由老师讲述，在分析代码的时候，老师如果已经在2、3分钟前分析过类似结构，可以叫学生起来分析提醒学生注意听讲。
最后留一些时间要学生上来画出状态机的状态转移图。
用多媒体PPT板书列写重点和要点以及基本语句结构，用手写板书书写例题和程序部分语句的使用。
作业及课外训练：
主要以课堂作业为主，抽取学生现场使用语句编程。
参考资料（含参考书、文献等）：
《VHDL电路设计》
课后自我总结分析：
该堂课教学效果不错，学生能够积极配合教学。
周次
理论8
编写时间
章节名称
第五章VHDL状态机概述5.3到5.5
教学目的与要求：
要求学生掌握米利状态机的设计方法性能。
比较米利状态机和摩尔状态机的区别。
了解三种不同的状态机编码的方式应该如何设计或者应该如何在QuartusII软件里面调整设置
了解状态机状态编码处于异常状态时应该如何处理
教学重点和难点：
重点是米利机的设计和性能
难点是摩尔机和米利机的性能比较。
教学组织（含课堂教学内容、教学方法、辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等）：
本次课主要讲述米利状态机的设计方法，状态机编码的方式，状态机状态编码处于异常状态时应该如何处理。
本次课的主要教学方式是由老师讲述分析代码
在时间分配上，主要时间都是由老师讲述，在分析代码的时候，老师如果已经在2、3分钟前分析过类似结构，可以叫学生起来分析提醒学生注意听讲。
最后留一些时间要学生上来根据状态转移图写出状态机代码。
用多媒体PPT板书列写重点和要点以及基本语句结构，用手写板书书写例题和程序部分语句的使用。
作业及课外训练：
主要以课堂作业为主，抽取学生现场使用语句编程。
参考资料（含参考书、文献等）：
《VHDL电路设计》
课后自我总结分析：
该堂课教学效果不错，学生能够积极配合教学。
周次
理论9
编写时间
章节名称
第六章16位CISCCPU的设计6.1
教学目的与要求：
第六章详细介绍了一个基于VHDL状态机的16位复杂指令集计算机的设计流程。
本节介绍的是CPU的系统结构的设计。
教学重点和难点：
重点是CPU的框架结构
难点是总线和控制线是如何与CPU的部件连接的
教学组织（含课堂教学内容、教学方法、辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等）：
本次课主要讲本节介绍的是CPU的系统结构的设计。
包括CPU的各个部件是如何互相连接的；这个CPU的指令集。
以及一个调用这些指令做出来的汇编程序例子。
CPU顶层的程序包定义和元件例化调用。
CPU顶层的原理图设计。
本次课的主要教学方式是由老师讲述分析原理图电路图和代码
在时间分配上，主要时间都是由老师讲述，在分析代码的时候，老师如果已经在2、3分钟前分析过类似结构，可以叫学生起来分析提醒学生注意听讲。
用多媒体PPT板书列写重点和要点以及基本语句结构，用手写板书书写例题和程序部分语句的使用。
作业及课外训练：
主要以课堂作业为主，抽取学生现场使用语句编程。
参考资料（含参考书、文献等）：
《VHDL电路设计》
课后自我总结分析：
该堂课教学效果不错，学生能够积极配合教学。
周次
理论10
编写时间
章节名称
第六章16位CISCCPU的设计6.2
教学目的与要求：
第六章详细介绍了一个基于VHDL状态机的16位复杂指令集计算机的设计流程。
本节介绍的是CPU的基本部件的设计。
教学重点和难点：
重点是运算器和移位寄存器
难点是CPU基本部件对程序包的调用
教学组织（含课堂教学内容、教学方法、辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等）：
本次课主要讲本节介绍的是CPU的基本部件的设计。
包括CPU的运算器比较器移位寄存器寄存器和寄存器阵列以及三态寄存器
主要分析这些CPU的基本部件是如何调用程序包的定义来实现设计的
本次课的主要教学方式是由老师讲述分析代码
在时间分配上，主要时间都是由老师讲述，在分析代码的时候，老师如果已经在2、3分钟前分析过类似结构，可以叫学生起来分析提醒学生注意听讲。
用多媒体PPT板书列写重点和要点以及基本语句结构，用手写板书书写例题和程序部分语句的使用。
作业及课外训练：
主要以课堂作业为主，抽取学生现场使用语句编程。
参考资料（含参考书、文献等）：
《VHDL电路设计》
课后自我总结分析：
该堂课教学效果不错，学生能够积极配合教学。
周次
理论1112
编写时间
章节名称
第六章16位CISCCPU的设计第六章剩余部分
教学目的与要求：
第六章详细介绍了一个基于VHDL状态机的16位复杂指令集计算机的设计流程。
本节介绍的是CPU的指令系统的设计。
教学重点和难点：
这是这本书当中最难的部分。
最难，没有之一。
4个学时
教学组织（含课堂教学内容、教学方法、辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等）：
本次课主要讲本节介绍的是CPU的指令系统的设计的设计。
即CPU的控制器这个状态机是如何进行状态跳转，翻转那些输出控制线，调动CPU内部的那些部件，完成指令集中的那些指令所对应的操作，以及CPU的复位和下一条指令的读取等操作。
主要分析这些CPU的基本部件是如何调用程序包的定义来实现设计的
本次课的主要教学方式是由老师讲述分析代码
在时间分配上，主要时间都是由老师讲述，在分析代码的时候，老师如果已经在2、3分钟前分析过类似结构，可以叫学生起来分析提醒学生注意听讲。
用多媒体PPT板书列写重点和要点以及基本语句结构，用手写板书书写例题和程序部分语句的使用。
作业及课外训练：
主要以课堂作业为主，抽取学生现场使用语句编程。
参考资料（含参考书、文献等）：
《VHDL电路设计》
课后自我总结分析：
该堂课教学效果不错，学生能够积极配合教学。
周次
理论13
编写时间
章节名称
第七章VHDL语句7.1顺序语句
教学目的与要求：
系统总结顺序语句
教学重点和难点：
重点是流程控制和子程序调用语句
难点是也流程控制和子程序调用语句
教学组织（含课堂教学内容、教学方法、辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计等）：
顺序语句是相对并行语句而言的，其特点是每一条语句的执行顺序基本和书写顺序是一致的，顺序语句只能出现在进程和子程序中，其基本类型有六类：
赋值语句、流程控制语句、等待语句和子程序调用语句、返回语句和空操作语句
本次课的主要教学方式是由老师讲述分析代码
在时间分配上，主要时间都是由老师讲述，在分析代码的时候，老师如果已经在2、3分钟前分析过类似结构，可以叫学生起来分析提醒学生注意听讲。
用多媒体PPT板书列写重点和要点以及基本语句结构，用手写板书书写例题和程序部分语句的使用。
作业及课外训练：
主要以课堂作业为主，抽取学生现场使用语句编程。
参考资料（含参考书、文献
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