【正文】 畢 業(yè) 設(shè) 計 [論 文]題 目： 基于FPGA的EDA開放性實驗項目 設(shè)計與研究 學(xué) 院： 電氣與信息工程學(xué)院 專 業(yè)： 電子信息工程 姓 名： 黨俊博 學(xué) 號： 093409117 指導(dǎo)老師： 梁成武 完成時間： 2013年5月24日 64河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） ABSTRACT摘 要培養(yǎng)大批應(yīng)用型、技術(shù)型人才是我國本科教育的目標(biāo)。實驗教學(xué)是理論聯(lián)系實際的重要環(huán)節(jié)，對培養(yǎng)學(xué)生的技術(shù)應(yīng)用能力、創(chuàng)新能力具有不可替代的作用。而先進(jìn)的實驗教學(xué)不僅需要基礎(chǔ)實驗，更需要一本好的開放性實驗指導(dǎo)書。EDA是電子類專業(yè)重要的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，具有較強(qiáng)的實踐性。本論文針對我校學(xué)生學(xué)習(xí)特點，設(shè)計了九個具有代表性的實用開放性實踐項目，以滿足學(xué)生對開放性實驗的需求。 本論文介紹了常用數(shù)字電路的設(shè)計原理和方法，內(nèi)容涉及到控制類、儀器儀表類、小游戲類、嵌入式處理器等實驗項目，重點講述電路的設(shè)計原理、FPGA內(nèi)部功能模塊電路劃分及VHDL代碼描述。該實驗指導(dǎo)書基本滿足我校電子信息工程專業(yè)對開放性實驗的需求，通過實踐項目的學(xué)習(xí)，可以達(dá)到鍛煉學(xué)生的動手操作、擴(kuò)展電路、軟硬件結(jié)合以及實驗仿真等教學(xué)目的。 關(guān)鍵詞：EDA，開放性實驗， Quartus II，NIOS II, FPGAABSTRACT A large number of applicationoriented training, technical talent is the goal of undergraduate education. Experimental teaching is an important link theory with practice, to cultivate the students39。 ability to apply technology, innovation has an irreplaceable role. And advanced experimental teaching requires not only basic experiments, but also need a good guide book open experiment. EDA is an electronic specialty important a basic course, with a strong practical. In this thesis, I am learning characteristics of students, the design of nine representative practical open practice programs to meet students39。 needs for open experiment.This paper describes the monly used digital circuit design principles and methods, which relates to the control, instrumentation class, small game category, embedded processors and other experimental projects focuses on circuit design principles, FPGA internal function modules and VHDL circuit partitioning code Description. The experimental guide book basically meet my school electronic information engineering requirements for open experiment, learning through practical projects, you can reach the students handson training, expansion of the circuit, hardware and software as well as experimental simulation teaching purposes.Keywords: EDA, open experiment, Quartus II, NIOS II, FPGA目 錄摘 要 IABSTRACT II目 錄 III1 引言 1 1 1 1 1 2 2 2 3 32 常見EDA開發(fā)環(huán)境介紹 4　Altera Quartus II開發(fā)系統(tǒng)介紹 4 Quartus II簡介 4 NIOS II 簡介 5 DSP Builder 簡介 13　Xilinx ISE 開發(fā)系統(tǒng)介紹 15 Xilinx公司介紹 15 Xilinx公司ISE軟件介紹 163 部分開放性實驗項目 19 19 19 20 28 28 29 39 39 39 VGA彩條信號顯示控制器 50 50 50總結(jié) 61參考文獻(xiàn) 62致 謝 63河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 引言1 引言本章主要介紹課題的研究目的、意義及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，指出設(shè)計本課題的必要性及重要性。 開放性實驗建設(shè)。為了讓理論教學(xué)與實驗教學(xué)相互促進(jìn)、同步進(jìn)行，通過開放性實驗教學(xué)模式，來解決高等教育的資金投入不足、設(shè)施緊張、師資緊缺、實驗教學(xué)與理論教學(xué)脫離等問題。通過開放性實驗教學(xué)，提高了學(xué)生實驗操作水平與解決實際問題的能力，促使學(xué)生更好地掌握理論知識，加深了學(xué)生對本學(xué)科的興趣。1）EDA是電類專業(yè)一門重要的專業(yè)課，F(xiàn)PGA設(shè)計需要軟硬件協(xié)調(diào)配合，學(xué)習(xí)FPGA對培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維和創(chuàng)造性思維具有重要作用。2）目前我們學(xué)校面臨開放性實驗項目不足，老師平時教學(xué)研究工作比較忙，學(xué)生開展開放性實驗缺少指導(dǎo)的問題，因此，急需一本開放性實驗項目指導(dǎo)書。3）FPGA設(shè)計具有很大的靈活性，而且其設(shè)計周期短，只需很少的外圍電路即可完成，省去了電路調(diào)試、印制電路板等工作，成本相對較低，非常適合電子設(shè)計大賽選用。一些常見的電子設(shè)計大賽題目如等精度頻率/脈寬測試儀設(shè)計，相位測試儀設(shè)計，存儲示波器設(shè)計等用傳統(tǒng)的設(shè)計方法較難實現(xiàn)的題目，現(xiàn)在用FPGA很容易就實現(xiàn)電路的設(shè)計。4）我校畢業(yè)生目前面臨找工作比較難的困境，但市場上對FPGA職位需求量很大，在應(yīng)屆畢業(yè)生中熟練掌握FPGA的學(xué)生屬于稀缺資源，以至于企業(yè)為培養(yǎng)FPGA開發(fā)工程師無不付出沉重的代價，所以對于在校電類專業(yè)的學(xué)生來說，這就是打造個人差異化競爭力的機(jī)會，事實上只要掌握FPGA就能夠找到一份薪水更好的工作。我校的學(xué)生如果能帶上自己設(shè)計的FPGA項目去應(yīng)聘，其效果或許比普通的成績單或獲獎更能說明問題。 國內(nèi)的實驗教學(xué)偏重于所學(xué)知識的驗證, 學(xué)生在規(guī)定的時間內(nèi), 根據(jù)實驗指導(dǎo)書規(guī)定的實驗步驟和方法, 對理論教學(xué)知識進(jìn)行驗證，然后按照規(guī)定的格式，寫出實驗報告。這種實驗?zāi)Ｐ? 局限于所學(xué)知識的復(fù)習(xí)鞏固和實驗操作技能的訓(xùn)練，束縛了學(xué)生的思維, 學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不大, 積極性不高, 實驗效果不好, 不利于工程實踐能力和創(chuàng)新開發(fā)能力的培養(yǎng)。國內(nèi)的一些重點大學(xué)正在逐步探索開放性實驗實施辦法，西安電子科技大學(xué)的實驗中心教師從科研和工程中提煉問題，建立實驗試題庫，將實驗分為“基本命題”和“擴(kuò)展命題”，分層次培養(yǎng)，為學(xué)生留有發(fā)展個性、開拓思維的空間。采用實驗任務(wù)書，增強(qiáng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)與研究能力。北京郵電大學(xué)在將現(xiàn)代技術(shù)引入實驗的同時，利用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)手段，自主開發(fā)了實驗教學(xué)網(wǎng)絡(luò)信息平臺，通過“實驗預(yù)約、信息發(fā)布、資源共享、師生交互、考試管理、教學(xué)管理、設(shè)備管理”等功能，網(wǎng)絡(luò)平臺中多種形式的交互方式輔助了實驗教學(xué)，實現(xiàn)了“實驗時間開放”、“實驗空間開放”、“實驗器件開放”、“實驗內(nèi)容開放”。在實驗教學(xué)方法上主要采用“能力培養(yǎng)與激發(fā)興趣相結(jié)合”、“應(yīng)知應(yīng)會與自主探究相結(jié)合”、 “實際操作與虛擬仿真相結(jié)合” 、“科學(xué)研究與實驗教學(xué)相結(jié)合” 和“學(xué)校培養(yǎng)與社會實踐相結(jié)合”的實驗教學(xué)模式。在國外許多發(fā)達(dá)國家的高校中, 都十分注重學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)。他們在教學(xué)過程的各個環(huán)節(jié)注重培養(yǎng)學(xué)生的獨立思考能力、創(chuàng)新意識, 并創(chuàng)造條件給學(xué)生表現(xiàn)和實踐的機(jī)會。MIT麻省理工學(xué)院的一門相關(guān)課程是《計算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計》。學(xué)生在實驗課中，須自主完成（即自行設(shè)計）ALU、單指令周期CPU（single cycle CPU）、多指令周期CPU（Multicycle CPU）,乃至實現(xiàn)流水線32位MIPS CPU和Cache的設(shè)計。Stanford大學(xué)計算機(jī)系的本科生也有相似的課程和實驗，即《計算機(jī)組成與設(shè)計》課。實驗要求學(xué)生以各自獨立的形式，用VHDL語言自主實現(xiàn)CPU、VGA顯示控制模塊等接口，并最后實現(xiàn)于FPGA中，及完成軟硬件調(diào)試。此外，如University of California和Berkeley和Brigham Young University等學(xué)校在基于FPGA的超級計算機(jī)研制方面也有大量成果。經(jīng)過四年的專業(yè)課程學(xué)習(xí)后，結(jié)合本校電子信息工程專業(yè)的特點，為完成本次設(shè)計，為本校電子信息工程專業(yè)的同學(xué)設(shè)計適合其使用并能讓其喜愛的EDA開放性實驗指導(dǎo)教材，在已有專業(yè)知識的基礎(chǔ)上，本設(shè)計采用了如下的方法：同電子信息工程專業(yè)的同學(xué)做大量交流，了解并記錄其對EDA開放性實驗的興趣方向。對其需求及規(guī)劃進(jìn)行分析，確定開放性實驗項目題目，并對各模塊、各具體設(shè)計做好充足的理論準(zhǔn)備。利用EDA實驗室設(shè)備（GW48系列實驗開發(fā)系統(tǒng)）設(shè)計開放性試驗，記錄實驗結(jié)果。對實驗結(jié)果進(jìn)行整理，作好實測數(shù)據(jù)和仿真數(shù)據(jù)的誤差分析，用辦公軟件詳細(xì)繪制實驗過程圖紙，并給出做實驗的建議和心得體會。整理所有實驗材料，將其編排為格式