eda技术教案

eda技术教案内容摘要：

通过图解说明时钟 上升沿驱动进程语句， 使学生较好的理解了进程的时钟和进程是一种隐形的循环。 给出时钟沿的VHDL 描述，通过几个寄存器的设计，说明如何使用进程语句，通过观察波形仿真图，加深学生对 进程与时钟的关系的理解。 最后总结进程的要点和容易出错的几个地方。 2) 介绍顺序语句，提醒学生注意进程在激活的一瞬间就执行完进程中所有语句。 重点介绍 IF 语句和 CASE 语句。 给出 IF 语句的三种格式，说明它们的特点。 在此基础上总结使用 IF 语句注意的要点。 最后通过设计串行输入并行输出的移位寄存器和并行输入串行输出的移位寄存器，加深学生对IF 语句、 IF 语句嵌套的理解。 3) 给出 CASE 语句的格式，说明 CASE 语句使用要点。 最后通过设计带使能端的 24 译码器，加深学生对 IF 语句、 IF 语句嵌套的理解。 4) 介绍 LOOP 语句和空语句。 第六次课 内 容： 层次化设计概念 、 在 Quartus II 中实现层次化设计 教学目的： 1) 理解层次化设计的优点。 2) 理解层次化设计的核心思想：模块化、元件重用。 3) 掌握在 Quartus II 中采用图形法与文本法结合的混合输入方法实现元件重用和系统的层次化设计。 教学重点、难点： 在 Quartus II 中实现层次化 设计。 教学方法： 图解、举例、演示。 教学过程： 课堂教学实施过程共分三步。 1) 说明层次化设计的优点。 图解说明层次化设计的核心思想：模块化、元件重用。 加深对层次化设计的优点的理解。 2) 图解说明在 Quartus II 中实现系统层次化设计的主要步骤：首先按自顶向下的设计方法，设计系统，划分和定义系统子模块，形成系统层次化设计图。 其次用 VHDL 语言设计底层子模块，并生成相应的元件符号。 最后调用下层元件，完成上层模块的设计，并生成相应的元件符号。 这样从底层元件开始，自底向上完成系统的设计。 3) 通过实际演示时钟 选择器的设计过程，说明如何在 Quartus II 中实现系统层次化设计，主要包括 模块划分、元件设计文件的建立、元件符号的生成、元件调用、 LPM宏模块的调用与参数配置、顶层电路原理图的建立。 第七次课 内 容： 系统层次化设计进阶 教学目的： 理解元件例化、程序包和类属映射。 教学重点、难点： 略 教学方法： 图解、举例。 教学过程： 课堂教学实施过程共分四步。 1) 回顾上节课的内容： 在 Quartus II 中实现层次化设计 ，并引出新问题：如何用 VHDL 语言而不是元件符号来调用已设计的 元件，实现系统层次化设计。 由此引出元件例化、程序包和类属映射这几个层次化设计中最重要的VHDL 语句。 2) 说明什么是元件例化：将以前设计的实体当作本设计的一个元件 (元件定义 )，然后再调用这个元件，即用 VHDL 语言将各元件之间的连接关系描述出来 (元件映射 )。 介绍元件例化中的元件定义和元件映射的语法格式，说明各项意义。 通过一个例子引用 2 分频电路，来说明如何使用元件例化。 3) 通过图解说明元件例化语句的缺点：如果在一个实体中用到多个元件，那么在其结构体中要用大量篇幅定义元件。 元件定义在结构体中，只有这个实体能调用该元 件，如果有多个实体用到同一个元件，那么在这多个实体中都要对该元件进行定义。 通过对该问题的解决，引出程序包：将数据类型、元件定义、子程序等收集到一个 VHDL 程序包中，只要在设计实体中用 USE 语句调用该程序包，就可以使用这些预定义的数据类型、元件定义、子程序。 说明程序包的语法格式，通过举例说明如何在程序包中进行元件定义以及如何应用程序包。 提醒学生注意容易出错的地方：程序包设计文件应保存为 同名的 VHDL 文件并 编译。 只有编译过的程序包才能被其它设计实体调用。 4) 通过一个常见的实际问题：设计一个带参数的电子系统，使其应 用范围更广，引出类属映射语句。 通过设计带参数的分频器，说明如何用 VHDL 语言设计和调用带参数的元件。 第八次课 内 容： Moore 状态机的 VHDL 描述 、 Mealy 状态机的 VHDL 描述。 教学目的： 理解什么是 Moore 状态机和 Mealy 状态机， 掌握 Moore 状态机和 Mealy 状态机的 VHDL 描述。 教学重点、难点： Moore 状态机和 Mealy 状态机的 VHDL 描述。 教学方法： 图解、举例、类比。 教学过程： 课堂教学实施过程共分三步。 1) 说明组合逻辑和时序逻辑的区别。 用老式按钮风扇类比组合逻辑，空调遥控器类比时序逻辑，形象的说明了组合电路的输出只与当前输入有关。 时序逻辑电路的输出不仅与当前输入有关，还与过去的一系列输入有关。 由此引出状态机：输出由当前状态和当前输入决定，是一种广义的时序电路。 状态机分 Moore 与 Mealy 型。 说明这两种状态机的特点： Moore 型输出仅取决于其所处状态， Mealy 型输出不仅与当前状态有关，也与当前输入有关，更常见。 举例说明 Moore 型状态机，并画出其状态转移图，通过状态转移图加强 Moore 型输出仅取决于其所处状态的理解。 举例说明 Mealy 型状态机，并画出其状态转移图，通过状态转移图说明 Mealy 型输出不仅与当。