EDA技术及应用项目教程 教学大纲

《EDA技术》教学大纲课程名称EDA技术课程编码DA100240适用专业电子信息、自动化等相关专业课程性质专业必修课/专业限选课总学时48理论学时32课程学分3.0实践学时16先修课程C语言程序设计、数字电子技术后续课程SOPC技术、EDA技术课程设计、毕业综合训练一、课程简介《EDA技术》是电子信息工程专业的一门专业限选课程，主要阐述电子设计自动化的相关技术。课程内容包括可编程逻辑器件的结构和原理、EDA软件的使用、VerilogHDL硬件描述语言等。该课程是一门实践性较强的课程，要求学生学习该课程后，了解EDA技术的发展趋势及可编程逻辑器件的结构和原理，初步掌握VerilogHDL硬件描述语言和自上而下的现代电子设计方法，掌握EDA软件的使用方法，提高工程实践能力。树立学生严肃认真的科学作风和精益求精的工匠精神。保证学生达成专业的相应毕业要求。二、课程目标通过本课程课堂教学以及实验等教学环节的实施，学生能掌握EDA技术的相关知识与相关软件的使用方法，培养设计简单电子系统的能力，为后续专业课程打下坚实的理论与实践基础。通过本课程的学习，学生应在知识、能力与价值塑造方面达到如下目标：课程目标1（知识目标）：了解EDA技术的基本概念、发展现状与趋势、可编程逻辑器件的基本结构及原理；熟悉QuartusPrime等EDA工具软件的使用方法，掌握原理图输入设计方法、文本输入设计方法开发FPGA的基本流程；掌握VerilogHDL语言的模块结构及基本语句；熟悉并理解其语法规则，包括always语句、assign语句、if语句、case语句、while语句、for语句、元件例化语句等基本要素及其使用方法，能用VerilogHDL语言描述常用的组合逻辑电路（编码器、译码器、比较器等）及时序逻辑电路（寄存器、计数器等）的设计。课程目标2（能力目标）：能掌握EDA工具及配套FPGA硬件开发系统的使用，能掌握基本实验技能，培养学生根据设计指标，确定电路和系统的设计方案的能力；培养学生具备独立设计实现较复杂数字电路与系统的能力，具备创造性思维和创新能力。课程目标3（素质目标）：通过本课程的学习，完善学生的工程实际应用技能，强化工程素质培养，提升学生系统设计理念，培养学生不畏困难、勇于钻研探索、大胆创新的精神。课程目标4（思政目标）：

了解EDA技术在国内外的发展状况，拓展国际化视野，了解EDA技术对IC行业的影响，了解EDA技术的先进性与稀缺性，激发学生对EDA技术的学习热情，培养学生的家国情怀、科技报国的理想。三、课程目标与毕业要求对应关系课程目标支撑的毕业要求指标点课程目标1毕业要求5.能够针对电子信息工程领域中的复杂工程问题，使用、选择和开发恰当的技术、资源、电子测量仪器和仿真软件工具，进行测量、分析、设计及预测，并能够理解和分析其局限性。课程目标2毕业要求3.能够设计用户需求的电子电路、信息系统的解决方案、单元电路、功能模块，在设计中体现创新意识，并考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。课程目标3毕业要求5.能够针对电子信息工程领域中的复杂工程问题，使用、选择和开发恰当的技术、资源、电子测量仪器和仿真软件工具，进行测量、分析、设计及预测，并能够理解和分析其局限性。毕业要求9.能够在多学科背景下的团队中承担个体、团队成员以及负责人的角色，具有独立工作、团队合作及组织管理能力。课程目标4毕业要求3.能够设计用户需求的电子电路、信息系统的解决方案、单元电路、功能模块，在设计中体现创新意识，并考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。课程内容项目一初识EDA技术（分配学时2学时，支撑课程目标1、目标4）1.教学基本内容EDA技术及其发展、EDA主要内容、数字系统的设计方法、EDA设计流程。2.教学重点和难点重点：数字系统的设计方法、自顶向下的设计技术。难点：自顶向下的设计技术。3.思政融入点讲解EDA技术的发展历史，介绍我国EDA及芯片技术发展过程中设计的重要事件及任务，激发学生学习兴趣，树立技能成才、技能报国的人生理想。4.教学基本要求了解EDA技术的内涵、发展历程；熟悉EDA技术的主要内容及EDA技术厂商、EDA设计流程；理解数字系统的设计方法，掌握自顶向下的设计方法。5.教学建议联系之前所学的其他课程举例说明EDA技术的应用，使学生对其有一个直观的认识。项目二认识PLD（分配学时2学时，支撑课程目标1、目标4）1.教学基本内容PLD的发展历程与分类、简单PLD的基本结构与电路表示，CPLD/FPGA的结构与工作原理，可编程逻辑器件产品概述，CPLD/FPGA的编程与配置。2.教学重点和难点重点：CPLD的结构与工作原理、FPGA的结构与原理。难点：FPGA的结构与工作原理。3.思政融入点国产可编程逻辑器件的规模越来越大、性能越来越强，但距离完全国产化替代还有差距，同学们作为相关专业的学生，应加强独立思考、举一反三的学习能力，弘扬精益求精、追求卓越的工匠精神。4.教学基本要求掌握CPLD和FPGA的结构原理，了解不同厂家的CPLD/FPGA产品的异同，了解CPLD/FPGA的编程与配置。5.教学建议通过视频或实物演示的方式，加深加快学生对教学内容的理解。项目三常用EDA集成开发软件的使用（分配学时6学时，支撑课程目标2、目标3）1.教学基本内容QuartusPrime软件简介与设计流程、Vivado设计套件简介与设计流程，QuartusPrime的使用方法，Vivado的使用方法。2.教学重点和难点重点：QuartusPrime的使用方法、层次法设计。难点：QuartusPrime的层次法混合式设计。3.思政融入点软件的使用过程中会遇到很多问题，引导学生加强实践练习，树立不懈奋斗、努力拼搏、追求卓越的人生信念。4.教学基本要求掌握QuartusPrime原理图输入法和文本式输入法的使用方法，Vivado软件的使用方法。5.教学建议本项目教学内容涉及到具体的软件操作，要多演示，多操作，使学生尽快掌握相关软件的使用方法。项目四学习VerilogHDL（分配学时16学时，支撑课程目标1、目标2、目标3）1.教学基本内容VerilogHDL语言特点与描述方式，VerilogHDL模块结构，VerilogHDL语言要素，VerilogHDL常用描述语句，VerilogTestBench仿真。2.教学重点和难点重点：VerilogHDL常用描述语句。难点：结构化描述语句。3.思政融入点VerilogHDL语言有其严格的语法规则，变量必须先声明后使用，标识符严格区分大小写，每个语句都必须以分号（；）结尾。引导学生要脚踏实地、求真务实、科学严谨的工作态度。VerilogHDL语言可用3种方式描述模块的功能或行为，在编写程序时可引导学生多角度思考问题，增强其创新意识和发展意识的培养。4.教学基本要求了解VerilogHDL程序的描述方式，熟悉VerilogHDL模块结构、语言要素和语句格式，能够使用VerilogHDL语言进行简单程序设计。5.教学建议在教学过程中，除了理论讲授，还要通过课堂活动、课后作业等方式，加深学生对主要Verilog语句的理解和掌握。项目五常用数字单元的VerilogHDL实现（分配学时12学时，支撑课程目标1、目标2、目标3、目标4）1.教学基本内容组合逻辑电路的实现，时序逻辑电路的实现，存储器电路的实现以及状态机的实现。2.教学重点和难点重点：时序逻辑电路的实现、状态机的实现。难点：可逆计数器的设计、状态机的设计。3.思政融入点组合逻辑电路是数字电路的基础，只有将其掌握好才能设计出好的数字电子系统，以此提醒学生要脚踏实地、刻苦钻研、爱岗敬业的劳模精神。在编程的过程中，引导学生加强实践练习，培养知行统一、勇于探索的精神。4.教学基本要求了解常用数字电路的设计方法，能够应用门级描述、连续赋值语句描述和过程赋值语句描述等方式进行常用数字单元电路的设计。5.教学建议在教学过程中，除了理论讲授，还要通过课堂活动、程序代码编写等方式，加深加快学生对教学内容的理解。项目六小型数字系统的应用实例（分配学时12学时，支撑课程目标2、目标3、目标4）1.教学基本内容流水灯显示控制、8位数码管移位显示控制，模拟交通信号灯控制器的设计，可调数字钟的设计。2.教学重点和难点重点：分频模块的编写、状态机的应用。难点：模块化编程。3.思政融入点一项工程任务的实现，是一个各模块单元分工与协作的结果，并且需要准备、计划和执行。要求学生加强实践练习，注重学思结合、知行统一，培养勇于探索的创新精神；树立技能成才、科技报国的思想。4.教学基本要求熟悉小型数字系统的设计方法，能进行CPLD/FPGA的VerilogHDL顶层和底层设计，从而实现小型数字系统的模块化编程。5.教学建议通过视频或实物演示的方式，加快学生对教学内容的理解；引用软件工程中的状态机设计法以及层次式设计法，加深学生对数字电子系统架构的理解。五、教学安排教学内容与学时分配序号教学内容总学时其中备注理论实践1初识EDA技术2202认识PLD2203常用EDA集成开发软件的使用6244学习VerilogHDL141225常用数字单元的VerilogHDL实现12666小型数字系统的应用实例1284合计483216课内实践教学内容与学时分配序号项目名称学时实验（训）类型开出要求备注1基于原理图输入式的四舍五入判断电路的设计2验证必修2基于原理图层次式的1位全加器的设计2验证必修3数据比较器的设计2设计必修4优先编码器的设计2设计必修2选1译码器的设计5触发器与锁存器的设计2设计必修2选1寄存器的设计6计数器的设计2设计必修2选1流水灯的设计7智力抢答器的设计4综合设计必修2选1基于状态机的花样灯显示控制设计六、教学方法与手段本课程以在线网络课程、课堂讲授和实践教学相结合的方式，可采用以下两种教学模式中的一种来进行教学。根据各教学模块的教学内容和教学目标，课堂教学过程灵活运用讲授式、启发式、案例分析法、任务驱动法、研讨式、探究式、参与式等教学方法，并采用多种教学手段（如黑板、多媒体投影仪、网络等教学用具）进行教学，以激发学生的学习兴趣，提高教学效果。1.课堂讲授式教学法根据指定教材的内容，结合当前数据库领域发展动态，利用多媒体教学手段，讲解基本概念和理论知识。2.启发式课堂上采用启发式教学，使学生能够积极参与整个教学过程，体现“以学生为中心，教师为主导”的教学思想。3.案例分析法本课程选择一部分较为典型的案例进行分析，既可以采用学生独立分析，课堂提问、表达个人对于知识的理解；又可以采用先分小组讨论，后到课堂上全班讨论这种集中形式。采用案例教学法，使学生能牢固掌握相关的理论基础和技术。4.任务驱动法通过任务驱动使学生先感性后认知，围绕完成任务中出现的问题、难题进行理论知识的学习，引导学生综合运用所学的知识和技能，进行任务的分析与设计、实施和评价，训练学生有序的工作方法。5.上机实践实验利用多媒体机房的广播教学手段进行演示，让学生掌握所学的知识并进行实验练习，做到动脑与动手相结合。七、考核方式及成绩评定细则课程考核形式：考查。考核要求及成绩评定原则如下：本课程的考核方式为考查。期评总成绩构成=学习态度与课堂表现（30%）+阶段性学习考核（30%）+终结性学习考核（40%）。具体各部分考核方式与成绩评定规则可参照如下方式进行：（一）学习态度与课堂表现（比例：30%）。本部分主要考察学生的课堂出勤、学习态度和课堂参与度等方面的表现，总分为100分，占期评总成绩的30%，主要考核以下内容：课堂出勤（50分）：占期评总成绩的15%。根据学生按时到勤、请假、缺课、早退、迟到等情况打分。对请假、缺课、早退、迟到等行为扣分，无正当理由缺课超课程总学时三分之一者取消其课程考核的资格。学习态度（30分）：占期评总成绩的9%。根据学生在课堂上的学习状态进行评价。学生需严格守纪，对学习态度好、认真听讲等行为可酌情加分；对严重影响教学秩序或看手机、睡觉等不影响秩序但不学习及其他不良行为适当扣分。课堂参与度（20分）：占期评总成绩的6%。鼓励学生互动，对积极参与讨论、勇于回答问题、敢于提出观点及其他良好行为酌情加分，累计超20分按20分计。(二）阶段性学习考核（比例：30%），总分100分。本部分主要检验学生课程学习阶段性学习成效达标情况，总分为100分，占期评总成绩的30%，考核内容主要包括作业完成情况、实验操作情况、实验报告等。具体各部分考核方式与成绩评定规则建议如下：1.作业（40分）：占期评总成绩的12%。随机抽取4次作业进行考核，以作业的平均分按占比40%计算。旷交作业，当次计0分；其它视作业完成情况给分。2.实验操作考核（30分）：占期评总成绩的9%。根据课内实验难易程度抽取若干次上机实验项目进行综合评定，以实验操作的平均分按占比30%计算。旷交实验报告，当次计0分；其它视实验项目完成情况给分。3.实验报告考核（30分）：占期评总成绩的9%。根据课内实验难易程度抽取若干次上机实验项目进行综合评定，以实验报告的平均分按占比30%计算。不做实验，当次计0分；其它视实验项目完成情况给分。三.终结性考核（比例：40%）终结性考核采取线上考试，从网络学习平台试卷库中随机抽取试题，学生在100分钟内完成试题要求，并在网络学习平台上提交结果。考试成绩满分100分，占期评总成绩的60%。八、教材与参考资料（一）推荐教材：陈忠平,许慧燕,高金定.EDA技术及应用教程[M].北京:机械工业出版社,2026.（二）参考资料[1]黄继业,潘松.EDA技术实用教程-VerilogHDL版(第六版)