《EDA技术》实验讲义 系（部）室物理与电子工程学院 课程名称EDA技术 专业、年级、班级电子信息工程/电子科学与技术 主讲教师王鹏
实验讲义 编号： 课时安排：3学时教学课型： 理论课口 实验课回 题目（教学章、节或主题）： EDA实验L简单组合电路设计 教学目的要求： 通过实际操作，让学生掌握基于Qurtus的FPGA开发流程。 教学重点、难点： 重点：QuartusⅡ软件的使用 难点：Quartus下新建工程及添加源文件的操作方式 教学方式、手段、媒介 实地操作，实验验证 教学要点： 该实验为整个EDA技术课程的第一个实验，在开展学生实验前可由教师作一个简 要的讲述，并现场演示，使学生了解QuartusIⅡ的开发流程。 首先介绍整个Quartus的概述，作为DDE,不要求大家掌握每一项功能，只要求掌 握最常用、最基本的功能即可（可与Oicc作对比） 1EDA实验要求 作好EDA分组要求，约每6个人分一套实验板，并指定一名小组长负贵日常管理 强调EDA实验的重要性，要求按时保质保量完成实验，实验成绩约占课程总成绩 的20%。 2开发板简介 实物演示，介绍开发板架构、核心芯片及常用外设。 3EDA实验 介绍实验目的、实验步骤，并现场演示，演示完毕后答疑。 要求学生自行洗择个组合逻辑电路，完成代码编译 ,直至编译成功。鼓励学生在 完成该基础实验后自行设计其它类似实验，培养自主学习能力
实验讲义 编号： 课时安排：3学时 教学课型： 理论课口 实验课☑ 题目（教学章、节或主题）： EDA实验2LED闪灯程序设计 教学日的要求： 通过实际操作，让学生掌握简单的时序电路设计，进一步熟悉基于Quus的FPGA开发 流程。 教学重点、难点： 重点：QuartusⅡ下工程编译及sof文件的下载 难点：Verilog源代码的正确书写及调试 教学方式、手段、煤介 实地操作，实验验证 教学要点： 该实验在实验一的基础上进一步提升了要求，从组合电路升级为时序电路，并首次 要求学生将sof文件下载至FPGA器件内观察运行结果。 1开发板简介 实物演示，介绍开发板架构、核心芯片及常用外设。重点介绍如何使用开发板的通 用0引脚以及 ED灯的亮灭。 2EDA实验 介绍实验目的、实验步骤，并现场演示，演示完毕后答疑。 核心器件为EP3C5E144C8器件，内含5136个LE,2个PLL,片内存储空间为 423936bit,最多支持95个用户10 开发环 用QuartusⅡ9.0或更高，仿真软件采用QuestaSim10.0: 下载器采用USB-blaster下载电缆： 接通实验箱电源后，打开实验箱电源开关（右下方），核心板自动上电 要求学生利用板载品振(20MHz),产生定时长度为1s的计数器，带使能端和复位 控制，分别由按键开关PN38和按键开关PN91控制，每计满一次将LED灯PN70引 脚对应的电平翻转（相当于周期为2s的方波）。鼓励学生在完成该基础实验后自行设计 其它类似实验，培养自主学习能力
实验讲义 编号： 课时安排：3学时教学课型：理论课口 实验课☑ 题目（教学章、节或主题）： EDA实验31位数码管静显示 教学日的要求： 通过实际操作，让学生在实验一、二的基础上熟练掌握基于Qurtus的FPGA开发流程 理解LED数码管的静态显示原理并会用其显示简单的数字。 教学重点、难点： 重点：LED数码管的工作原理 难点：计数器设计、静态显示的段码与位选码处理 教学方式、手段、媒介： 实地操作，实验验证 教学要点： 为了在LED显示器上显示某个字符，必须在它的8位段选线上加上相应的电平组 合，即一个8位数据，这个数据就叫该字符的段选码。 共阳极数码管的8个发光二极管的阳极（二极管正端）连接在一起。反之，对于共 阴极数码管，则是高电平有效，低电平无效。根据发光字段的不同组合可显示出各种数 字或字符。 静态显示是指数码管显示某一字符时，相应的发光二极管恒定导通或恒定截止。 要使数码管显示出相应的数字或字符，必须使段数据口输出相应的字形编码。具体 如下表所示：
实验讲义 编号： 课时安排：3学时 教学课型： 理论课口 实验课☑ 题目（教学章、节或主题）： EDA实验4动态数码管显示 教学日的要求： 在理解LED静态显示的基础上，进一步将其提升到动态显示，使不同数码管显示不同 的数字或字符。 教学重点、难点： 重点：静态显示与动态显示的本质区别 难点：如何利用Verilog达到动态扫描的目的 教学方式、手段、媒介 实地操作，实验验证 教学要点： 该实验的设计难度比实验二进一步提升，要求学生学握数码管动态显示的原理及编 程方法，并熟悉简单的按键识别原理，利用硬件开发板验证测试数码管动态显示。 1EDA实验要求 作好EDA分组要求，约每6个人分一套实验板，并指定一名小组长负责日常管理 强调EDA实验的重要性，要求按时保质保量完成实验，实验成绩约占课程总成绩 的20%。 2开发板简介 实验箱上方共有8个数码管，采用共阴极电路，即高电平点亮，低电平熄灭。8个 数码管支持动态扫描显示。数码管阵列左方数据线为8位段码信号，右方数据线为片选 信号，片选信号高电平有效 3EDA实验 介绍实验目的、实验步骤，并现场演示，演示完毕后答疑。 要求学生完成8位数码管动态显示实验，显示内容为12345678（数码管0显示1，以 此类推)，直至编译成功。鼓励学生在完成该基础实验后自行设计其它类似实验，培养自 主学习能力
实验讲义 编号： 课时安排：3学时教学课型：理论课口 实验课☑ 题目（教学章、节或主题）： EDA实验5电子秒表设计 教学日的要求： 利用秒表这一典型案例，逐步让学生具备实用化小型数字电路的FPGA开发流程。 教学重点、难点： 重点：有限状态机的设计 难点：如何将秒表的功能要求转换为合适的状态转换图，并改写成Verilog代码 教学方式、手段、媒介： 实地操作，实验验证 教学要点： 经过前面几次实验的强化训练，学生对QuartusⅡ的操作已经比较熟悉，该实验则 将重心放在如何正确地设计Verilog代码上，使学生具备自主设计和调试程序的能力， 理解计数器在Veril g中的核心地位，学会简单的状态机设计及模块化设计思路 IEDA实验要 作好EDA分组要求，约每6个人分一套实验板，并指定一名小组长负责日常管理 强调EDA实验的重要性，要求按时保质保量完成实验，实验成绩约占课程总成绩 的20%. 2开发板简介 实物演示，介绍开发板架构、核心芯片及常用外设，本次实验再次用到按键模块， 要求学生掌握按键识别的原理，并理解Verilog的处理方式。 3EDA实验 介绍实验目的、实验步骤，并现场演示，演示完毕后答疑。 要求学生利 数码管动态显示： 简单的秒表功能：支持3按键输入操作， 按键KEY4用于启动，按键KEY3用于暂停，按健KEY2用于清零：有效计时范围0-59 秒。数码管驱动显示模块可在实验4基础上修改完成，并在顶层模块中调用并实例化。 鼓励学生在完成该基础实验后自行设计其它类似实验，培养自主学习能力
实验讲义 编号： 课时安排：3学时教学课型： 理论课口 实验课☑ 题目（教学章、节或主题）： EDA实验6电子音乐合成器 教学日的要求： 该实验为EDA的最后一个实验，重点注重趣味性和实用性，使学生更好地了解到EDA 在实际电子产业的地位，并掌握中等规模状态机设计技巧。 教学重点、难点： 重点：简谱基础知识及与有源蜂鸣器的对应关系，模可控计数器设计 难点：乐曲简谱的Verilog记录方式，模块化设计准则 教学方式、手段、媒介 实地操作，实验验证 教学要点： 熟悉音乐简谱知识，了解电子音乐编码原理： 基于FPGA实验板演奏“生日快乐”，在理解原理的基础上可自行完成其它典型乐 曲自动演奏。 模块划分 底层模块note_gen 用于根据给定的音乐频率及节拍信息，产生特定频率的方波，驱动蜂鸣器工作，驱 动完成后可给出工作完成指示信号 顶层模块music demo 记录待演奏乐曲的音符频率及节拍信息，并通过状态机依次将相关信息发送至 note gen模块，所有音符 发送完毕后进入空闲状态 设计完成后每位同学均需要提交完整的纸质实验报告，包括组员姓名、实验日期、 实验过程、源代码设计及分析下载成功截图，各小组需要现场演示设计运行情况。鼓励 每个人都自己编写代码并完成在线加载。时间充裕的小组可以自行完成其它类似的电路 设计