该课程是电子信息类专业的专业基础课程,是一门使用“硬件”思维的课程,具有很强的理论性和实践性。该课程以数字逻辑基本理论和基本电路为基础,以美国Xilinx公司和美国Intel公司的软件和硬件为载体,系统讲授了基于现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)的复杂数字系统设计理论和设计方法。
随着大数据、人工智能、云计算和物联网技术的发展,人类需要处理的数据量不断增加,传统基于CPU、GPU的处理方法远远不能满足处理海量数据的要求,因此人们将目光越来越多的转向了基于FPGA的硬件处理。FPGA本身具有配置灵活、高度并行处理和整体功耗低的特点,因此称为未来解决大数据处理的重要硬件平台。
系统学习复杂数字系统设计理论和设计方法,将帮助你学习后续的单片机和嵌入式系统的课程,将极大地降低这些课程地学习难度,帮助你建立“软件”和“硬件”之间的有机联系。
很多学生在学习FPGA的时候反映比较”吃力“,其实并不是FPGA本身难学,而是你在学习先导课程数字电路/数字逻辑的时候,没有理解数字世界的本质特点,因此在本课程开始部分,重新系统讲解了相关知识,使得你真正理解数字世界的本质。当你理解这些本质时,你会发现学习FPGA真的没有你想象的那么吃力。
这门课程得到Xilinx大学计划和Intel大学计划的支持和帮助,它们提供了很多教学素材、软件的授权和硬件的支持,使得这门课程的内容可以比较全面的反映出目前基于FPGA复杂数字系统的最新发展潮流。
第1章 数字逻辑基础(1)
1.3 开关系统
1.4 半导体数字集成电路
1.1 数字逻辑发展史
1.2 Multisim spice仿真介绍和操作
第1章 数字逻辑基础(2)
1.5 基本逻辑门电路分析
1.6 逻辑代数理论和表达式的化简
1.7 毛刺产生和消除
1.8 数字码制表示和转换
第2章 数字逻辑电路(1)
2.1 组合逻辑电路
2.2 时序逻辑电路
第2章 数字逻辑电路(2)
2.3 存储器分类及原理
2.4 有限自动状态机
综合设计作业(一)
学生讲解设计实验题(一)
信工1702班黄玥讲解设计实现题(一)
第3章 可编程逻辑器件工艺和结构
3.1 可编程逻辑器件发展历史
3.2 可编程逻辑器件工艺
3.3 简单可编程逻辑器件结构
3.4 CPLD原理及结构(含Xilinx和Intel CPLD的结构)
3.5 FPGA原理及结构(含Xilinx和Intel FPGA的结构)
第4章 Vivado/Quartus集成开发环境IP核设计流程
4.1 IP核基本概念
4.2 Vivado/Quartus工具设计流程
4.3 Vivado/Quartus IP数字系统的设计与实现(一)
4.4 Vivado/Quartus IP数字系统的设计与实现(二)
第5章 Vivado/Quartus集成开发环境Verilog HDL设计流程(一)
5.1 Vivado/Quartus集成开发环境介绍
5.2~5.3 创建新工程和添加Verilog HDL设计文件
5.4~5.5 详细描述和行为级仿真
第5章 Vivado/Quartus集成开发环境Verilog HDL设计流程(二)
5.6~5.7 设计综合和设计约束
5.8~5.9 设计实现和时序仿真
5.10 生成比特流和下载设计
第6章 Verilog HDL语言规范(一)
6.2 Verilog HDL程序结构
6.3 Verilog HDL描述方式
6.4 Verilog HDL语言要素
6.5 Verilog HDL数据类型
第6章 Verilog HDL语言规范(二)
6.5 Verilog HDL数据类型
6.6 Verilog HDL表达式
6.7 Verilog HDL分配
6.8 Verilog HDL门级和开关级描述
6.10 Verilog HDL行为描述语句
第6章 Verilog HDL语言规范(三)
6.10 Verilog HDL行为描述语句
6.11 Verilog HDL任务和函数
6.12 Verilog HDL层次化结构
6.17 Verilog HDL系统任务和函数
熟悉Vivado设计流程,并使用Verilog HDL完成设计目标
学生讲解第二次作业
信工1702班李天凌讲解第二次作业
信工1702班黄玥讲解第二次作业
第7章 基本逻辑单元Verilog HDL描述
7.1 组合逻辑电路Verilog HDL描述
7.2 数据运算操作Verilog HDL描述
7.3 时序逻辑电路Verilog HDL描述
7.4 存储器Verilog HDL描述
7.5 有限自动状态机Verilog HDL描述
第8章 Verilog HDL复杂数字系统设计实例
8.1 梦幻呼吸灯的设计和演示(学生讲解)
8.2 七段数码管的驱动和演示(学生讲解)
8.3 七段数码管上贪吃蛇的实现和演示(学生讲解)
8.4 数学运算及七段数码管显示的实现和演示(学生讲解)
8.5 计数器、移位寄存器在LED显示的设计和演示(学生讲解)
第8章 Verilog HDL复杂数字系统设计(二)
8.4 VGA驱动原理
8.5 VGA上显示彩条的实现
8.6 VGA上显示动态图像的实现
8.7 VGA上显示运动图片的实现
8.8 动态视频的捕获和图像处理的实现(学生讲解)
第9章 IP核封装原理和实现
9.1 Vivdo定制IP流程导论
9.2 IP核封装的实现
9.3 IP核调用的实现
第10章 FPGA调试原理和调试实现
10.1 设计调试原理和方法
10.2 FIFO IP的生成和调用
10.3 网表插入探测流程方法及实现
第11章 数字系统高级设计方法
11.1 数字系统设计目标
11.2 时序的基本概念
11.3 逻辑复制和复用
11.4 并行和流水线
11.5 同步和异步单元