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安徽師范大學皖江學院電子信息系 電子設計自動化教學大綱
第 頁1
《電子設計自動化》教學大綱
一、說明
1、課程的性質、地位和任務
《電子設計自動化》是電子類專業一門重要的專業基礎課，系統地介紹 EDA 基礎知
識、常用的 EDA 開發工具、FPGA/CPLD 器件、硬件描述語言、項目設計等內容，使學生
了解 FPGA/CPLD 編程器件的硬件結構、原理和特性，掌握 VHDL 硬件描述語言和常用 EDA
開發工具，熟悉 EDA 的設計方法、EDA 實驗開發系統，掌握應用計算機對電子電路進行
自動化設計的方法。通過對本課程的學習，培養學生的電子設計自動化技能，強化學生
對電子線路理論知識的應用和一定的創新能力，為學生今后從事電子電路的自動化設計
奠定基礎。
2、課程教學的基本要求
課程教學圍繞一個核心內容來展開，即學習通過軟件的方法來高效地完成硬件設計
方法的計算機技術，針對我院的層次和學生的特點，結合學生的就業市場需求，注重學
生的工程技能，確定本課程的教學重點放在硬件描述語言、可編程邏輯器件及項目設計
模塊。課程的難點是項目設計中的實際問題和設計技巧。
3、本課程的重點與難點
本課程實踐性很強，實驗在教學中占有極其重要的地位。要求學生通過實驗不斷整
合、貫通相關專業知識，了解和掌握常用開發工具的使用以及 VHDL 的自動化設計，在
實踐中善于思考、注重創新，不斷培養和提高發現問題、分析問題和解決問題的能力。
二、課堂教學時數及課后作業題型分配（含數量）
章 目 教 學 內 容
教 學
時 數
教學方式
或 手 段
課 后 作 業
思 考 題 練 習 題
課程性質： 必修課 先修課程： 電子技術基礎，
總學時：60 學分： 3
理論學時： 42 實驗學時：18
開課學院： 皖江學院 適用專業： 電子信息工程
大綱執筆人： 教學院長審定：
教研室主任審核：
安徽師范大學皖江學院電子信息系 電子設計自動化教學大綱
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第一章 EDA 技術概述 3
講 授 ( 多 媒
體)
2
第二章 EDA 設計流程及其工具 4
講 授 ( 多 媒
體)
1 1
第三章 FPGA/CPLD 結構與應用 4 講 授 ( 多 媒
體)
1 1
第四章 原理圖輸入設計方法 5
講 授 ( 多 媒
體)
2
第五章 VHDL 設計初步 4
講 授 ( 多 媒
體)
1 1
第六章 VHDL 設計進階 5
講 授 ( 多 媒
體)
1 1
第七章 VHDL 結構與要素 7
講 授 ( 多 媒
體)
1 1
第八章 VHDL 基本語句 5
講 授 ( 多 媒
體)
1 1
第九章 有限狀態機設計 5
講 授 ( 多 媒
體)
2
合 計 42
三、正文
第一章 EDA 技術概述
【教學目的】
掌握 EDA 的概念及主要內容，了解硬件描述語言 VHDL、EDA 的發展趨勢。
【重點難點】
重點：EDA 技術的涵義，EDA 技術的主要內容。
第一節 EDA 技術及其發展
第二節 EDA 技術實現目標
第三節 硬件描述語言 VHDL
第四節 VHDL 綜合
第五節 基于 VHDL 的自頂向下設計方法
第六節 EDA 與傳統電子設計方法的比較
第七節 EDA 的發展趨勢
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【思考題】
1、EDA 技術實現目標
2、VHDL 的自頂向下設計方法
第二章 EDA 設計流程及其工具
[教學目的]：
理解 FPGA/CPLD 工程設計流程，熟悉常用 EDA 開發工具，了解 IP 核含義。
[教學重點與難點]：
重點：FPGA/CPLD 設計流程
第一節 FPGA/CPLD 設計流程
第二節 常用 EDA 工具
一、設計輸入編輯器
二、HDL 綜合器
三、仿真器
四、適配器
五、下載器
第三節 IP 核
第三章 FPGA/CPLD 結構與應用
[教學目的]：
了解 PLD 的發展過程；掌握 PLD 的原理、種類及分類方法，常用 FPGA 和 CPLD 的系
列、品種、性能指標，了解 FPGA/CPLD 結構與工作原理。
[教學重點與難點]：
重點：PLD 原理。
難點：FPGA/CPLD 工件原理
第一節 概述
一、PLD 的發展歷程
二、PLD 的分類
第二節 簡單 PLD 原理
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一、電路符號表示
二、PROM
三、PLA
四、GAL
第三節 CPLD 結構與工作原理
第四節 FPGA 結構與工作原理
一、查找表
二、FLEX10K 系列器件
第四章 原理圖輸入設計方法
[教學目的]：
掌握 EDA 原理圖輸入設計方法基本步驟。
[教學重點與難點]：
重點：原理圖輸入設計方法基本步驟
難點：頻率計設計
第一節 1 位全加器設計
一、基本設計步驟
二、設計流程歸納
三、補充說明
第二節 2 位十進制數字頻率計設計
一、設計有時鐘使能的兩位十進制計數器
二、頻率計主結構電路設計
三、測頻時序控制電路設計
四、頻率計頂層電路設計
五、設計項目的其他信息和資源配置
第五章 VHDL 設計初步
[教學目的]：
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掌握 VHDL 文本輸入設計方法，掌握電路 VHDL 描述方法，掌握寄存器描述及其 VHDL
語言現象。
[教學重點與難點]：
重點：VHDL 文本輸入設計方法，VHDL 語言現象
難點：寄存器描述及其 VHDL 語言現象
第一節 多路選擇器 VHDL 描述
一、2 選 1 多路選擇器的 VHDL 描述
二、VHDL 相關語句說明
三、VHDL 設計的基本概念和語句小節
第二節 寄存器描述及其 VHDL 語言現象
一、D 觸發器的 VHDL 描述
二、D 觸發器的 VHDL 描述的語言現象說明
三、實現時序電路的 VHDL 不同表達方式
四、異步時序電路設計
五、VHDL 設計基本概念和語言現象小節
第三節 1 位二進制全加器的 VHDL 設計
一、半加器描述和 CASE 語句
二、全加器描述和例化語句
第四節 VHDL 文本輸入設計方法初步
一、編輯輸入 VHDL 源文件
二、將當前設計設定為工程
三、選擇 VHDL 文本編譯版本號和排錯
四、時序仿真
五、硬件測試
第六章 VHDL 設計進階
[教學目的]：
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掌握 4 位加法計數器的 VHDL 描述方法，了解不同工作方式下的時序電路設計方法，
掌握 VHDL 的數據對象使用方法，了解雙向電路和三態控制電路設計，掌握 VHDL 進程語
句結構，了解 VHDL 仿真延時。
[教學重點與難點]：
重點：4 位加法計數器的 VHDL 描述方法；VHDL 的數據對象使用方法；VHDL 進程
語句結構
難點：雙向電路和三態控制電路設計
第一節 4 位加法計數器的 VHDL 描述方法
一、4 位加法計數器
二、整數、自然數和正整數數據類型
三、4 位加法計數器的另一種表達方式
第二節 不同工作方式下的時序電路設計方法
一、相關語法
二、帶有復位和時鐘使能的 10 進制計數器
三、帶有并行置位的移位寄存器
第三節 數據對象
一、常數
二、變量
三、信號
四、進程中的信號與變量賦值語句
第四節 雙向電路和三態控制電路設計
一、三態門設計
二、雙向端口設計
三、三態總線電路設計
四、順序條件語句 IF 語句
第五節 VHDL 進程語句結構
一、進程語句格式
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二、PROCESS 組成
三、進程要點
第六節 仿真延時
一、固有延時
二、傳輸延時
三、仿真
第七章 VHDL 結構與要素
[教學目的]：
掌握 VHDL 程序的基本結構，理解實體、結構體、端口的功能作用，了解子程序、
VHDL 程序包的使用，掌握 VHDL 文字規則、數據類型、進程語句結構。
[教學重點與難點]：
重點：實體、結構體描述；VHDL 文字規則、數據類型、VHDL 操作符、進程語句結
構
難點：進程語句結構；VHDL 程序包
第一節 實體
一、實體語句結構
二、GENERIC 類屬說明語句
三、類屬映射語句
四、PORT 說明
第二節 結構體
第三節 子程序
一、函數
二、重載函數
三、過程
四、重載過程
第四節 VHDL 庫
一、庫的和數
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二、庫的用法
三、過程
第五節 VHDL 程序包
第六節 配置
第七節 VHDL 文字規則
一、數字
二、字符串
三、標識符
四、下標名
第八節 數據類型
一、VHDL 的預定義數據類型
二、IEEE 預定義標準邏輯位與矢量
三、其他預定義標準數據類型
四、數組類型
第九節 VHDL 操作符
一、邏輯操作符
二、關系操作符
三、算術操作符
第八章 VHDL 基本語句
[教學目的]：
掌握順序語句、VHDL 并行語句的常見應用方法，掌握不同語句的區別。
[教學重點與難點]：
重點：順序語句；VHDL 并行語句
難點：屬性描述與定義語句
第一節 順序語句
一、賦值語句
二、IF 語句
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三、CASE 語句
四、LOOP 語句
五、NEXT 語句
六、EXIT 語句
七、WAIT 語句
八、子程序調用語句
九、返回語句
十、空操作語句
第二節 VHDL 并行語句
一、并行信號賦值語句
二、塊語句結構
三、并行過程調用語句
四、元件例化語句
五、生成語句
第三節 屬性描述與定義語句
第九章 有限狀態機設計
[教學目的]：
掌握有限狀態機的概念，理解有限狀態機的工作原理，利用 VHDL 描述有限狀態機，
了解“毛刺”的概念及消除“毛刺”的方法。
[教學重點與難點]：
重點：一般有限狀態機的設計
難點：Moore 型有限狀態機的設計；Mealy 型有限狀態機的設計
第一節 一般有限狀態機的設計
一、用戶自定義數據類型定義語句
二、為什么要使用狀態機
三、一般有限狀態機的設計
第二節 Moore 型有限狀態機的設計
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一、三進程有限狀態機
二、單進程 Moore 型有限狀態機
第三節 Mealy 型有限狀態機的設計
【課程考試】
課程考核方式為期末筆試，學生平時成績（包括作業、考勤、課堂提問及課外讀
書筆記情況等）、實驗成績及期末筆試成績作為學生課程成績的主要依據，其中平時成
績占課程成績的 20%，實驗成績占課程成績的 30%，期末筆試成績占課程成績的 50%；課
程試卷試題題型有簡答題、程序設計、程序分析題及程序改錯題等，考試內容以教學內
容中要“理解、掌握”的內容為主，以“了解”的內容為輔，主要考核學生 EDA 技術基
本概念、VHDL 程序設計掌握情況及電子系統設計能力等。
四、使用教材與教學參考書目
【使用教材】
潘松 黃繼業，《EDA 技術實用教程》，科學出版社， 2004 年 7 月。
【教學參考書目】
1. （美）Mark D.Birnbaum，《電子設計自動化基礎》（英文影印版），機械工
業出版社，2005 年 8 月
2. 邊計年、薛宏熙，《用 VHDL 設計電子線路》，清華大學出版社，2000 年 8
月
3. 朱正偉，《EDA 技術與應用》，清華大學出版社，2005 年 10 月
4. 任愛鋒等，《基于 FPGA 的嵌入式系統設計》，西安電子科技大學出版社，2004
年 1 月
5. 潘松等，《SOPC 技術實用教程》，清華大學出版社，2005 年 3 月
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