《专业综合实践II》集中实践环节教学大纲

课程编号：109315       课程类别：专业限选课

总学时数：2周          学分数：2

一、所涉及的课程及知识点

涉及的课程：数字电子技术基础，VHDL语言，C语言，嵌入式应用等

知识点：常用组合和时序电路原理和应用、硬件描述语言VHDL基本语法、QuartusII软件的使用、嵌入式ARM系统设计

二、目的与任务

目的：本课程以基于大规模可编程逻辑器件CPLD/FPGA为设计载体，通过原理图和VHDL语言输入法，在QuartusII开发平台下的数字系统设计流程。或者了解ARM的架构，原理，以及其汇编指令，C语言并设计相关系统。目的是使学生了解数字系统设计的基本相关知识，包括可编程器件的种类和内部结构；熟练掌握可编程数字系统的设计方法，会设计较复杂的数字系统。嵌入式Linux操作系统及其应用软件开发目标，掌握主流嵌入式微处理器的结构与原理（初步定为arm9），必须掌握一个嵌入式操作系统（初步定为uclinux或linux,版本待定），必须熟悉嵌入式软件开发流程并至少做一个嵌入式软件项目。

任务：通过本门课程专业课程设计，使学生系统地掌握项目方法及过程的选择分析、软件工作量估计模型的建立、网络策划模型、软件质量度量方法等软件项目管理中的基本理论和技术。培养学生对项目管理所涉及常用软硬件的使用、配置以及相关软件的开发调试等实际动手能力，提高学生在实际环境中项目管理问题的能力。

三、内容与要求

模块一：用原理图输入法设计8位全加器

（一）课题内容

（1）用原理图法设计半加器，完成编译和仿真；

（2）学习层次化设计方法，设计1位全加器，完成编译和仿真；

（3）在前两项任务的基础上设计8位全加器，完成编译和仿真，学习仿真波形的总线表达方法；

（二）课题要求

弄清每个层次的电路原理，按所给电路画出原理图并仿真，独立完成8位全加器原理图设计。会分析仿真波形的正确性。

（三）考核及报告要求

1. 考核

根据设计的程序及实验结果和实验报告给定考核成绩，按5分制计分。

2. 报告要求

（1）课题名称：用原理图输入法设计8位全加器

（2）目的和任务：熟悉利用QuartusII的原理图输入方法设计简单组合的电路，掌握层次化设计的方法，熟悉设计流程。

（3）实验原理：叙述半加器和1位全加器的构成原理，并附原理图和仿真波形图，分析波形图的验证结果。

（4）详细叙述8位全加器的设计流程。

（5）课题中遇到的问题及体会。

模块二：用原理图输入法设计2位十进制频率计

（一）课题内容

（1）首先完成100进制计数器的设计，按所给原理图在Quartus下完成原理图绘制并进行编译和仿

真，注意原理图中总线的表达方法。

（2）根据设计要求分析时序控制部分时序，自行设计时序控制部分原理图并完成编译仿真；

（3）在前两项任务的基础上设计顶层电路模块，并进行仿真和硬件测试，学会引脚分配和文件下载；

（二）课题要求

弄清每个层次的电路原理，按所给电路画出原理图并仿真，独立完成顶层电路的设计。会分析仿真波形的正确性。会进行引脚分配和硬件测试，根据设计意图操作控制按键，观察各种情况下的测试结果。

（三）考核及报告要求

1. 考核

根据设计的程序及实验结果和实验报告给定考核成绩，按5分制计分。

2. 报告要求

（1）课题名称：用原理图输入法设计2位十进制频率计

（2）目的和任务：进一步熟悉原理图输入方法的设计流程，掌握宏模块的使用方法和总线的表达方法。

（3）实验原理：叙述74390的功能，说明用1片74390构成100进制计数器的方法，附原理图和仿真波形图，分析波形图的验证结果。

（4）说明硬件测试中引脚分配的规则和具体分配情况。

（5）回答问题：

a. 简述控制端enb和clr的功能。

b. 下载时所选择文件的后缀名是什么?说明该后缀名的含义。

（6）课题中遇到的问题及体会。

模块三：用ARM开发工具设计一个小的系统。

一种基于ARM7嵌入式系统的数据采集与无线传输模块的设计方案，实现高精度、快速、实时的数据采集与传输。

内容：了解ARM嵌入式开发工具的最新进展，包括经典工具 DS-5™， Keil MDK-ARM™软件开发工具包和如何使用FastModel构建虚拟平台，进行应用分析、调试和优化，加速软件设计流程。

课题要求：了解基于LPC220芯片的数据采集系统，设计由嵌入式LPC2220微处理器和射频收发芯片nRF905组成的无线传输模块。当其工作在868 MHz频段时，数据传输速率可达1 Mbit·s-1，采用高增益天线，使得传输距离可达800 m以上，且要求表现出良好的稳定性。最终实现高精度、快速、实时的数据采集与传输。

（三）考核及报告要求

考核

根据设计的程序及实验结果和实验报告给定考核成绩，按5级分数制计分。

四、主要仪器设备

硬件：PC SOPC实验开发系统，ARM9、ARM7等系列处理器平台的开发，包括软件工具、调试适配器、开发模型、开发板等。

软件：与实验板配套的软件开发平台

五、教材及参考书

教材

潘松．EDA技术与VHDL[M]．北京：清华大学出版社，2006

参考书

[1] 卢毅.模拟及数模混合器件的原理[M].北京：科学出版社，2005

[2] 宋万杰.CPLD技术及应用[M].西安：西安电子科技大学出版社，2007

[3] Kevin Skahill. 可编程逻辑系统的VHDL设计技术[M].南京：东南大学出版社，2005

六、说明

无说明

执笔人：杨福猛审核人：赵航分管院系领导：王芳