实验课程

硬件描述语言与系统仿真

本课程教授使用硬件描述语言进行数字系统设计、验证和仿真的方法。通过本课程的学习，旨在使学生在熟悉最新大规模数字可编程器件硬件结构的基础上，学习和掌握利用硬件描述语言开发中小规模数字电路系统的方法，并且能够熟练利用主流EDA设计工具软件独立完成基于大规模数字可编程器件的系统设计、验证与仿真，为学生的进一步学习研究工作打下坚实的基础。课程的主要教学内容为可编程逻辑器件的硬件结构介绍、硬件描述语言的设计方法、系统验证和仿真方法、主流设计软件使用、高级数字系统设计、验证和仿真方法以及相应的数字系统的设计实践等。本课程是模拟电路和数字电路的后续课程，分理论教学和实践教学两部分，总学时数为32学时，理论教学为16学时，实践教学为16学时。

The course is a study ofdesigning and Implementing digital system using Hardware Description Language (HDL). The aim of this course is to make students understandthe architecture of large-scale programmable logic devices and have a good command of knowledge of digital system design using HDL. After successfully completing this course, the students will be able to design andimplement digital system on the large-scale programmable logic devices independently. The course covers digital design topics such as the hardware architecture of state-of-the-art large-scale programmable logic devices, HDL design, digital system verification and simulation, advanced digital system design skills etc. In order to develop the practice ability of students in digital system design and simulation, sixteen hours experiments are planned. Analogic Electronic Circuits and Digital Electronic Circuits are the Prerequisites courses.

贯彻国家“立德树人”的教育方针，落实学校“价值引领、知识探究、能力建设、人格养成”四位一体的育人理念，本课程的培养目标如下：

1. 了解和初步掌握EDA技术概念和大规模可编程器件结构，具有针对应用对电路系统的设计优化进行分析推演的能力。

2. 掌握利用硬件描述语言设计中小规模数字电路系统的方法。

3. 具备利用EDA设计工具在数字系统设计中选择与使用恰当的技术、资源、工具制定方案的能力。

4. 通过课程项目实践，培养利用EDA设计工具进行复杂数字逻辑系统的设计、验证和仿真及解决工程问题的能力。

5. 通过小组形式的课程项目实践，培养良好的协作与沟通表达能力。

章节	教学内容（要点）	教学目标	学时	教学形式	作业及考核要求	课程思政融入点	对应课程目标
1	数字逻辑系统简介以及可编程逻辑器件原理	掌握数字可编程逻辑硬件和可编程语言的基本特点和发展趋势	2	课堂教学与讨论	独立完成作业	介绍国内相关数字可编程器件领域的基本情况，让学生掌握我国的数字硬件电路的优势和不足的地方	课程目标 1
2	大规模可编程逻辑器件的硬件结构	掌握数字可编程逻辑硬件的结构和特点	2	课堂教学与讨论	独立完成作业		课程目标 1
3	HDL硬件描述语言语法	掌握VHDL硬件描述语言基本语法	4	课堂教学与讨论	独立完成作业		课程目标 2，3
4	HDL语言设计与验证 1、组合电路和时序电路设计 2、状态机设计 3、设计方法与技巧	掌握利用VHDL语言进行数字电路设计	4	课堂教学与讨论	独立完成作业		课程目标 2，3
5	系统仿真与验证	掌握数字系统仿真与验证方法	2	课堂教学与讨论	独立完成作业		课程目标 3
6	数字系统高级设计技术及优化 1、数字系统时序模型 2、同步设计技术 3、面向速度和面积的设计优化技术	掌握数字电路设计技巧和方法	2	课堂教学与讨论	独立完成作业		课程目标 1
7	实践教学 1 常用的FPGA软件工具的使用 2 HDL数字系统设计与综合仿真 3、完成数字系统设计项目，小组交流，实验报告，项目汇报	通过实际的设计项目实验，全面掌握可编程器件的硬件结构与编程方法	16	在实际硬件系统上完成实践内容	完成课程实验内容、实验报告撰写、项目成果测试汇报	通过课程项目实践，培育学生的团队协作能力，培养良好的沟通表达能力	课程目标 4，5