西安邮电大学课程教案
课程名称：VerilogHDL与FPGA设计基础 授课教师： 李哲 授课教师所在学院： 电子工程学院 授课班级： 电路1201~02 授课学期： 2014-2015-01学期
一、基本信息
课程名称 课程性质 授课专业班级 所处年级 总学时 学分 上课时间 上课地点 答疑时间 先修课程 本课程在授课对象所学专业人才培养中的作用与地位 本课程在知识传授、能力提升、素质培养各方面的教学目标 ○必修 VerilogHDL与FPGA设计基础 ⊙限选 ○选修 学生人数： ○素拓 ○跨学科 67 ○ 四年级 实验课时 24 ○ 一年级 ○ 二年级 ⊙ 三年级 64 4 理论课时 课程教材 40 VerilogHDL与FPGA设计基础 2014-2015-1 A337、A322 答疑地点 2#112 本课程是集成电路设计与系统集成专业的一门专业基础课程，学生在先修课程数字电路基础上，掌握使用VerilogHDL进行数字电路设计、仿真，并在Fpga器件上实现数字逻辑。初步掌握集成电路和数字系统的设计方法，培养学生从事集成电路设计技能，对学生进入集成电路设计领域有很重要作用。 掌握基于FPGAVerilog HDL实现数字电路仿真的方法。一方面可以使学生掌握一种适合产品样机和小批量生产的理想手段，另一方面也为进一步学习专用集成电路芯片设计打下了良好基础。通过本课程的学习可以使学生掌握1）自顶向下的全正向设计思想；2）可编程逻辑器件的基本知识和相关软件的使用方法；3）FPGA电路设计的方法和技巧。基本具备中小规模可编程逻辑器件的设计开发能力。 注：本栏目建议各位老师通过与学生深入沟通、向前续课程授课学生情况分析 教师和辅导员老师了解情况等各种方式，充分了解授课学生的实际情况，积极有效地开展教学。
二、课程大纲
《VerilogHDL与FPGA设计基础》课程教学大纲 The fundamental of FPGA Design with Verilog HDL
课程编号：DZ140340
适用专业：集成电路设计与系统集成
先修课程：数字电路，电路分析 学 分 数：4
总学时数：64 实验（上机）学时：24 考核方式：考试 执 笔 者：李哲
编写日期：2014年7月7日
一、课程性质和任务
本课程是集成电路设计与系统集成专业的一门院定选修专业基础课程。学生通过本课程学习之后应当熟悉Verilog HDL语言的基本语法和语义、自顶向下的设计方法学、能用Verilog HDL语言在不同的抽象层次上描述数字电路、掌握用Verilog HDL实现数字电路仿真的方法；同时能够应用Verilog HDL语言进行基于FPGA的电路设计。一方面可以使学生掌握一种适合产品样机和小批量生产的理想手段，另一方面也为进一步学习专用集成电路芯片设计打下了良好基础。通过本课程的学习可以使学生掌握1）自顶向下的全正向设计思想；2）可编程逻辑器件的基本知识和相关软件的使用方法；3）FPGA电路设计的方法和技巧。基本具备中小规模可编程逻辑器件的设计开发能力。
二、课程教学内容和要求
本课程系统的介绍用VerilogHDL设计和验证数字硬件电路，重点讨论综合VerilogHDL子集在设计数字电路中的应用，讨论FPGA现场可编程阵列器件的结构、特点和相应的集成环境的使用以及目前工业界最常用的仿真工具Modelsim的使用。重点讲授基于FPGA的数字电路设计流程中的基本概念、所采用的步骤和应该遵循的原则，包括模块划分原则、可综合VerilogHDL编码风格、验证程序的编写方法和静态时序分析等。
第一章 VerilogHDL数字设计综述
主要内容：复习数字逻辑电路的相关概念；VerilogHDL的发展历史与语言特点；Verilog语言与FPGA之间的关系；FPGA设计流程，自底向上和自顶向下；。
基本要求：了解VerilogHDL特点及与FPGA关系，理解数字电路设计流程 第二章 FPGA介绍
主要内容： FPGA基本概念，现场可编程门阵列FPGA结构、配置、选型。
基本要求：理解FPGA结构，掌握FPGA配置。
第三章 VerilogHDL语法及层次建模概念
主要内容：数字系统抽象描述层次；Verilog模块的基本概念；赋值语句；模块的结构、模块组成，端口连接规则，标示符层次引用；数据类型、常量、变量和基本运算符号；模块实例及逻辑仿真的构成。
基本要求：理解数字电路设计方法：理解模块和模块实例之间关系；理解抽象层次：行为级、数据流级、门级和开关级；理解VerilogHDL词法约定；学习数据类型、系统任务等。
重点：模块连接规则，VerilogHDL语法，数据类型。 第四章 仿真模型与仿真环境
主要内容： Verilog HDL构建仿真模块；仿真模块的一般结构；仿真环境。
基本要求： VerilogHDL设计、验证与仿真之间关系；仿真环境与工具。 重点：测试平台。
第五章 不同抽象级别建模方法
主要内容：门级建模、数据流建模、行为级建模，不同级别建模逻辑设计的差别及作用。门级原语、表达式、结构化语句。
基本要求：不同建模级别概念，理解门级原语，电路逻辑图用VerilogHDL描述；使用数据流结构对数字电路建模，表达式、各种结构化语句。
重点：数据流建模、行为级建模方法
第六章 任务与函数
主要内容：任务、函数、任务与函数的区别、系统函数、实用建模技术。 基本要求：理解任务和函数之间区别，掌握任务、函数的声明和调用。 第七章 设计验证
主要内容：验证综述；功能验证的技术；时序验证相关概念。 基本要求：掌握验证的基本方法。 第八章FPGA设计实例
主要内容：以实例形式从逻辑设计、仿真、FPGA选型、资源利用、下载、验证与测试等方面全面阐述基于VerilogHDL的FPGA数字电路设计。
基本要求：掌握基于VerilogHDL的FPGA数字电路设计基本方法。 三、各教学环节的学时分配
