EDA/SOPC實驗與創(chuàng)新設(shè)計開發(fā)系統(tǒng)

               型號：DL07-EDA55A++

     由杭州電子科技大學(xué)潘松/黃繼業(yè)編著的教材《EDA技術(shù)實用教程》自出版以來，發(fā)行量已超30萬冊，這在同類教材中*。此書被先后評選為“十一五”和“十二五”規(guī)劃教材?？茖W(xué)出版社于建社55周年紀(jì)念日為此書作者潘松教授頒發(fā)了“優(yōu)秀作者獎”，頒獎理由是“為表彰您為我社作出的突出貢獻(xiàn)”；美國Altera公司為了表彰通過大發(fā)行量的廣受歡迎的教材推廣EDA/FPGA技術(shù)，在2011年的全國教師大會上特授予潘松教授“終身成就獎”。此教材在國內(nèi)已有一百多所高校使用，其中還包括許多重點大學(xué)，如南大、哈工大、清華等。

清華大學(xué)許忠信教授對于此書參評規(guī)劃教材的評語是

“由潘松教授主編、科學(xué)出版社出版的<技術(shù)實用教程>>一書根據(jù)課堂教學(xué)和EDA實驗的要求，以提高實際工程能力為目的，深入淺出地對EDA技術(shù)及相關(guān)知識做了系統(tǒng)和完整的介紹，是一本值得*的好教材。一本好教材來自于作者深厚的業(yè)務(wù)功底、長年的實踐積累以及由此產(chǎn)生的*的編撰理念，這些理念和獨到視角均反映在作者撰寫的前言中。比如通過典型實例講解硬件描述語言，通過由淺入深、層層遞進的實驗項目培養(yǎng)學(xué)生的工程設(shè)計能力等等。在實驗設(shè)計方面，既有與教材知識點緊密的基礎(chǔ)性實驗，以促進理論知識的掌握和基本技能的提高，又有開放的設(shè)計創(chuàng)新型實驗，為培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力留下了廣闊空間。并且對于各類典型實驗項目，均提供了較為詳細(xì)的實驗范例，方便了學(xué)生自學(xué)，提高了實驗效率”

   《EDA技術(shù)實用教程》有兩個版本，VHDL版和VerilogHDL版。圖中顯示的是第4版的畫面，但作者*選用第5版。第5版教材于今年5月出版。《EDA技術(shù)實用教程》的特色是：

1）注重實踐、實用和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。除在各章中安排了許多習(xí)題外，絕大部分章節(jié)都安排了許多針對性強的實驗與設(shè)計項目，使學(xué)生對每一章的課堂教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)效果能及時通過實驗得以消化和強化。并盡可能地從學(xué)習(xí)一開始就有機會將理論知識與實踐及自主設(shè)計緊密起來。這些項目涉及的技術(shù)領(lǐng)域?qū)?，知識涉獵密集、針對性強，而且自主創(chuàng)新意識的啟示性好。與示例一樣，所有的實驗項目都通過了EDA工具的仿真測試并通過FPGA平臺的硬件驗證。每一個實驗項目除給出詳細(xì)的實驗?zāi)康?、原理和報告要求外，都含多個子任務(wù)，通常分為：*層次實驗任務(wù)是與該章某個闡述內(nèi)容相關(guān)的驗證性實驗；第二層次實驗任務(wù)是要求在上一實驗基礎(chǔ)上做一些改進和發(fā)揮；第三層次的實驗通常是提出自主設(shè)計的要求和任務(wù)；在更高的實驗任務(wù)層次則在僅給出一些提示的情況下提出自主創(chuàng)新性設(shè)計的要求。

2）高效的教學(xué)模式成就速成。根據(jù)硬件描述語言的特點，摒棄流行的計算機語言的教學(xué)模式，而以電子線路設(shè)計為基點，采用了基于情景和工作過程的教學(xué)模式，從實例的介紹中引出HDL語句語法內(nèi)容及深入淺出的教學(xué)流程，同時安排了大量對HDL學(xué)習(xí)有針對性的示例和實驗項目，使讀者能盡早進入數(shù)字系統(tǒng)工程設(shè)計經(jīng)驗的積累和能力提高階段，并能通過這些面向?qū)嶋H的實踐和實驗活動，快速深化對HDL的理解，并掌握對應(yīng)的設(shè)計技巧。

3）更加強調(diào)實踐性。此教材的結(jié)構(gòu)特點決定了授課課時數(shù)可十分靈活，視具體的專業(yè)特點、課程定位及學(xué)習(xí)者的前期教育力度等因素而定，大致在20至50學(xué)時之間選擇。為了有效倍增學(xué)生的實踐和自主設(shè)計的時間，教材建議借鑒清華大學(xué)的一項教改措施，即其電子系本科生從一入學(xué)就人手獲得一塊FPGA實驗開發(fā)板。這是因為EDA技術(shù)本身就是一個可把全部實驗和設(shè)計帶回家的課程。使他們能利用自己的計算機在課余時間完成自主設(shè)計項目，強化學(xué)習(xí)效果。

相比于前面4版，第五版的優(yōu)勢更為明顯：1）語法的情景法描述更為直觀，示例更為典型，結(jié)構(gòu)更完整；2）對于工程設(shè)計十分重要的狀態(tài)機應(yīng)用一章有了更多的點睛之處，而在之后還增加了一章基于狀態(tài)機的16位CPU詳細(xì)設(shè)計的內(nèi)容，將狀態(tài)機的應(yīng)用引向深入。特別是還加入了CPU創(chuàng)新設(shè)計競賽項目和指導(dǎo)；3）鑒于Altera已將Quartus II 10.0及此后版本的軟件中曾經(jīng)一貫內(nèi)置的門級波形仿真器移除了，并*使用接口于Quartus II的ModelSim仿真器，第五版針對Test Bench仿真，增加了ModelSim-Altera的使用方法；4）增加的另一章是介紹單片機與FPGA接口技術(shù)，及基于單片機IP核的FPGA片上系統(tǒng)開發(fā)的內(nèi)容，這對電子設(shè)計競賽培訓(xùn)很有用；5）刪去了不太合適的實驗項目和原來的SOPC內(nèi)容(擬推相關(guān)教材)。

一、模塊化EDA/SOPC實驗與創(chuàng)新設(shè)計綜合實驗系統(tǒng)

    KX_EDA10+結(jié)構(gòu)示意圖。由于以上介紹的4教材中大量的實驗和設(shè)計項目涉及許多不同類型的，可自由增減的擴展模塊，主系統(tǒng)平臺上有許多標(biāo)準(zhǔn)接口。以其為核心，對于不同的實驗設(shè)計項目，可接插上對應(yīng)的接口模塊。如VGA/PS2模塊、TFT數(shù)字彩色液晶模塊、USB模塊、寬位數(shù)據(jù)輸入輸出模塊、SD卡模塊、點陣液晶模塊、各類存儲器模塊、各類A/D與D/A模塊及各類鍵盤模塊等；這些模塊可以是現(xiàn)成的，也可以根據(jù)主系統(tǒng)平臺的標(biāo)準(zhǔn)接口和創(chuàng)新要求由教師或?qū)W生自行開發(fā)。

     通常，諸如EDA技術(shù)、計算機組成與設(shè)計、微機原理與接口技術(shù)、單片機技術(shù)等傳統(tǒng)實驗平臺多數(shù)是整體結(jié)構(gòu)型的，雖也可完成多種類型實驗，但由于整體結(jié)構(gòu)不可變動，實驗項目和類型是預(yù)先設(shè)定和固定的，很難有自主發(fā)揮的余地，對于學(xué)生的創(chuàng)新思想與創(chuàng)新設(shè)計如果與實驗系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)不吻合，便無法在此平臺上獲得驗證；同樣，教師若有新的創(chuàng)新型實驗項目，也無法及時融入實驗系統(tǒng)供學(xué)生發(fā)揮。因此此類平臺不具備可持續(xù)拓展的潛力，也沒有隨需要更新和升級的能力。特別是針對EDA/SOPC的創(chuàng)新實驗，涉及的自主設(shè)計項目更多，結(jié)構(gòu)變化更大，系統(tǒng)更復(fù)雜，*不可能預(yù)知zui后設(shè)計出的創(chuàng)新項目應(yīng)該包含哪些功能結(jié)構(gòu)和接口模塊。顯然，多模塊自由組合結(jié)構(gòu)給出了的解決方案。

不難理解，模塊自由組合型創(chuàng)新設(shè)計綜合實驗系統(tǒng)，已成為高校目*分流行的實踐平臺

以下向用戶*幾款從低到高實驗系統(tǒng)，所配置的模塊以序號來代替，或用戶根據(jù)需要自行配置

型號: DL07-55A++完成以下實驗：

KX-EDA系列系統(tǒng)所能實現(xiàn)的實驗與創(chuàng)新設(shè)計項目類型包括：

▲ 現(xiàn)代數(shù)字電路與數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計實驗、基礎(chǔ)EDA實驗、針對VHDL/Verilog語言學(xué)習(xí)的實驗與設(shè)計；

▲ EDA與SOPC創(chuàng)新設(shè)計實驗與相關(guān)科研開發(fā)項目、全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽培訓(xùn)項目（注意，由于標(biāo)準(zhǔn)模塊結(jié)構(gòu)上的一般性，以及可以脫離主系統(tǒng)平臺獨立現(xiàn)成系統(tǒng)，因此模塊可以直接用作電子競賽的作品參加評審）；

▲ 基于計算機原理與組織實驗與設(shè)計，包括8位/16位CISC和RISC流水線型 CPU的設(shè)計、實現(xiàn)與測試；

▲ 基于32位Nios II嵌入式處理器和Qsys開發(fā)環(huán)境的SOPC實驗與開發(fā)；

▲ 基于Open RISC 1200系列的32位RISC處理器嵌入式SOC系統(tǒng)實驗與開發(fā)；

▲ 基于微機原理與接口技術(shù)的8088/8086 IP核的微機SOC系統(tǒng)，以及8253定時器IP核、8237 DMA IP核、8259中斷控制IP核、8255可編程I/O IP核和8250 UART串行通信IP等核構(gòu)建的單片F(xiàn)PGA SOC微機系統(tǒng)；此FPGA內(nèi)部SRAM中含BIOS啟動ROM、顯示緩存、PS2緩存等；能啟動MS-DOS操作系統(tǒng)和Windows操作系統(tǒng)，在VGA顯示器上用PS2鍵盤和鼠標(biāo)完成所有DOS和部分Windows命令及運行各種基于命令行的傳統(tǒng)軟件與視窗軟件；單片機與FPGA接口實驗與設(shè)計；基于8051單片機IP核的SOC片上系統(tǒng)設(shè)計系列實驗等。

○ 基本軟件：1）Quartus II 9.0/12.0；2）ModelSim；3）Synplify；4）IDE；5）8051單片機IP核；6）8088/8086 CPU IP核；7）8088/8086微機系統(tǒng)接口模塊IP核：8253核、8237核、8259核、8255IP核和8250等IP核；8）Nios II；

KX-EDA55A++配置如下：

一、基本平臺 編號A  

☆此平臺zui多可同時插12 塊模塊板。

☆ KX_USB-Blaster2型雙功能編程器：(1)USB-Blaster編程下載功能(支持AS、PS、JTAG模式):1、對FPGA/CPLD進行配置或編程；2、對配置器件EPCSx編程；3、訪問和編輯FPGA內(nèi)部RAM；4、調(diào)試Nios2，完成SOPC設(shè)計；5、支持SignalTapII 嵌入式邏輯分析儀。

(2)USB到UART串行通信轉(zhuǎn)換：1、通過USB與FPGA串行通信，實現(xiàn)PC與FPGA的串行通信，且無需RS232電平轉(zhuǎn)換；2、通過USB與單片機的串行通信，實現(xiàn)PC與通用單片機的UART串行通信；3、通過USB

對STC等系列單片機進行直接編程開發(fā)，無需電平轉(zhuǎn)換。

☆ ByteBlasterMV編程器一個（可對isp單片機編程）。

☆ 5功能智能邏輯筆：可顯示高電平、低電平、中電平、高阻態(tài)、脈沖信號。注意有“高阻態(tài)”測試功能。

☆ 獨立的標(biāo)準(zhǔn)時鐘頻率20個。20MHZ-0.5HZ。

☆ 電源有自動保護的+5V，+12V、-12V、、+3.3V、2.5V+、1.2V。

☆ 8個LED放光二級管，8個乒乓開關(guān)，揚聲器。

☆ DDS信號輸出口及幅度、偏移調(diào)諧。

KX_DN系統(tǒng)部分實驗

 注：以下實驗根據(jù)系統(tǒng)配置來對應(yīng)完成

4.1  針對HDL設(shè)計的EDA基本實驗與設(shè)計

實驗4-1．計數(shù)器設(shè)計

實驗4-2．多路選擇器設(shè)計

實驗4-3．8位全加器設(shè)計

實驗4-4．原理圖輸入法設(shè)計頻率計

實驗4-5．十六進制7段數(shù)碼顯示譯碼器設(shè)計

實驗4-6  數(shù)碼掃描顯示電路設(shè)計

實驗4-7  半整數(shù)與奇數(shù)分頻器設(shè)計

實驗4-8  ?？煽赜嫈?shù)器設(shè)計

實驗4-9  VGA彩條信號顯示控制電路設(shè)計

實驗4-10  移位相加型8位硬件乘法器設(shè)計

實驗4-11  移位寄存器設(shè)計

實驗4-12  串行靜態(tài)顯示控制電路設(shè)計

4.2 針對LPM宏模塊應(yīng)用的EDA實驗與設(shè)計

實驗4-13．查表式硬件運算器設(shè)計

實驗4-14. 正弦信號發(fā)生器設(shè)計

實驗4-15. 八位數(shù)碼顯示頻率計設(shè)計

實驗4-16．簡易邏輯分析儀設(shè)計

實驗4-17.  DDS正弦信號發(fā)生器設(shè)計

實驗4-18.  移相信號發(fā)生器設(shè)計

實驗4-19.  4X4陣列鍵盤鍵信號檢測電路設(shè)計

實驗4-20.  VGA簡單圖像顯示控制模塊設(shè)計

實驗4-21  SPWM脈寬調(diào)制控制系統(tǒng)設(shè)計

實驗4-22  基于DES數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)的加解密系統(tǒng)設(shè)計

實驗4-23  線性反饋移位寄存器設(shè)計

實驗4-24  步進電機細(xì)分控制電路設(shè)計

實驗4-25  基于FT245BM的USB通信控制模塊設(shè)計

實驗4-26  直流電機綜合測控系統(tǒng)設(shè)計

實驗4-27  VGA動畫圖像顯示控制電路設(shè)計

實驗4-28  AM幅度調(diào)制信號發(fā)生器設(shè)計

4.3  針對狀態(tài)機應(yīng)用的EDA實驗與設(shè)計

實驗4-29  序列檢測器設(shè)計

實驗4-30  ADC采樣控制電路設(shè)計

實驗4-31  數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)計

實驗4-32  五功能智能邏輯筆設(shè)計

實驗4-33  比較器加DAC器件實現(xiàn)ADC轉(zhuǎn)換功能電路設(shè)計

實驗4-34  通用異步收發(fā)器UART設(shè)計

實驗4-35  點陣型與字符型液晶顯示器驅(qū)動控制電路設(shè)計

實驗4-36  串行ADC/DAC控制電路設(shè)計

實驗4-37  硬件消抖動電路設(shè)計

實驗4-38  數(shù)字彩色液晶顯示控制電路設(shè)計

實驗4-39  狀態(tài)機控制串/并轉(zhuǎn)換8數(shù)碼靜態(tài)顯示電路設(shè)計

實驗4-40  基于FPGA的紅外雙向通信電路設(shè)計

4.4  EDA綜合實驗與設(shè)計

實驗4-41  樂曲硬件演奏電路設(shè)計

實驗4-42  正交幅度調(diào)制與解調(diào)系統(tǒng)實現(xiàn)

實驗4-43  基于UART串口控制的模型電子琴設(shè)計

實驗4-44  基于M9K RAM型LPM移位寄存器設(shè)計

實驗4-45  單片全數(shù)字型DDS函數(shù)信號發(fā)生器綜合設(shè)計

實驗4-46  乒乓球游戲電路設(shè)計

實驗4-47  PS2鍵盤控制模型電子琴電路設(shè)計

實驗4-48  GPS應(yīng)用的通信電路設(shè)計

實驗4-49  在ModelSim上進行4位計數(shù)器仿真

實驗4-50  在ModelSim上進行16位累加器設(shè)計仿真

第五章 SOPC實驗與設(shè)計

實驗5-1  基于SOPC的多功能數(shù)字鐘設(shè)計

實驗5-2  彩色液晶顯示控制電路設(shè)計

實驗5-3  基于Nios II的直流電機控制

實驗5-4  自定制硬件乘法器

實驗5-5  硬件樂曲演播系統(tǒng)設(shè)計

實驗5-6  基于UART的I2C總線傳輸

實驗5-7  基于Nios II的等精度頻率計設(shè)計

第六章 單片機系統(tǒng)綜合實驗  

6.1  單片機基本實驗

實驗6-1．存儲器塊清零程序設(shè)計

實驗6-2  二進制到BCD轉(zhuǎn)換程序設(shè)計

實驗6-3  十六進制到ASCII碼轉(zhuǎn)換程序設(shè)計

實驗6-4  存儲塊移動程序設(shè)計

實驗6-5  多分支程序

實驗6-6  數(shù)據(jù)排序程序設(shè)計.

實驗6-7  P1口輸入、輸出實驗

實驗6-8  交通燈控制（軟件延時法）

實驗6-9  交通燈控制（定時器延時法）

實驗6-10  計數(shù)器應(yīng)用實驗

實驗6-11  外部中斷實驗

實驗6-12  定時器實驗1（P1口狀態(tài)取反）

實驗6-13  定時器輸出PWM實驗

實驗6-14  外部中斷實驗

6.2  單片機擴展和接口實驗與設(shè)計

實驗6-15  單片機串口擴展

實驗6-16  鍵盤與液晶顯示控制

實驗6-17  單片機串行通信和紅外雙向通信

實驗6-18  單片機擴展X5045看門狗器件

實驗6-19  單片機擴展DS1302時鐘/日歷器件

實驗6-20  SPI串行DAC TLV5637與單片機的接口

實驗6-21  串行精密ADC器件ADS1100與單片機的接口

實驗6-22  串行高速ADC器件ADS7816與單片機的接口

實驗6-23  高速微功耗串行ADC器件TLV2541與單片機的接口

實驗6-24  雙通道A/D轉(zhuǎn)換芯片ADC0832與單片機的接口

實驗6-25  高速同步10位串行A/D轉(zhuǎn)換器與單片機的接口

第七章 單片機擴展FPGA綜合實驗與設(shè)計

實驗7-1  單片機串行擴展FPGA系統(tǒng)設(shè)計

實驗7-2  單片機數(shù)據(jù)交換FPGA擴展電路設(shè)計

實驗7-3  擴展外部數(shù)據(jù)存儲器的單片機與FPGA擴展系統(tǒng)設(shè)計

實驗7-4  四通道PWM信號發(fā)生器及其單片機控制系統(tǒng)設(shè)計

實驗7-5  移相信號發(fā)生器的FPGA與單片機擴展系統(tǒng)設(shè)計

實驗7-6  里薩如圖波形發(fā)生器的單片機與FPGA擴展系統(tǒng)設(shè)計

實驗7-7  數(shù)字電壓表FPGA單片機的系統(tǒng)設(shè)計

實驗7-8  數(shù)字頻率計與單片機串行通信接口功能設(shè)計

實驗7-9  直流電機測控單片機與FPGA擴展系統(tǒng)設(shè)計

實驗7-10  等精度頻率/脈寬/占空比/相位多功能測試儀設(shè)計

第八章 基于單片機8051/8088微機原理IP核的FPGA片上系統(tǒng)SOC設(shè)計

實驗8-1．單片機串口擴展FPGA片上系統(tǒng)SOC設(shè)計

實驗8-2．?dāng)U展外部數(shù)據(jù)存儲器的FPGA單片系統(tǒng)設(shè)計

實驗8-3．四通道PWM信號發(fā)生器及單片系統(tǒng)設(shè)計

實驗8-4．移相信號發(fā)生器的FPGA片上系統(tǒng)SOC設(shè)計

實驗8-5．里薩如圖波形發(fā)生器的FPGA片上系統(tǒng)設(shè)計

實驗8-6．?dāng)?shù)字電壓表FPGA單片系統(tǒng)SOC設(shè)計

實驗8-7．?dāng)?shù)字頻率計與單片機串行通信接口功能設(shè)計

實驗8-8．直流電機測控FPGA單片系統(tǒng)設(shè)計

實驗8-9．等精度頻率計FPGA單片系統(tǒng)設(shè)計

實驗8-10．基于FPGA的紅外雙向通信單片系統(tǒng)設(shè)計

實驗8-11. 頻率和占空比可數(shù)控方波信號發(fā)生器設(shè)計示例

實驗8-12. 8052 IP核等精度頻率計/GPS應(yīng)用聯(lián)合設(shè)計

實驗8-13. 8051核控制DS18B20數(shù)字溫度模塊

實驗8-14. 8051核驅(qū)動LCD128X64

實驗8-15. 基本8088和8253核應(yīng)用

實驗8-16. 基本8088系統(tǒng)的GPS應(yīng)用模塊

實驗8-17. 8088系統(tǒng)的DMA核應(yīng)用

實驗8-18. 8088系統(tǒng)UART核應(yīng)用

實驗8-19. 8086經(jīng)典微機片上系統(tǒng)構(gòu)建