FPGA实验教学系统的开发研究

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摘要：随着集成电路技术的发展，基于现场可编程门阵列(FPGA)的集成电路设计发挥着
巨大的作用。特别是随着电子设计自动化(EDA)技术的飞速发展和功能的不断完善，使
得现场可编程门阵列(FPGA)成为当今电子设计领域中应用最为广泛的可编程逻辑器件
之一，因而也是集成电路设计教学的必选内容。所以设计一套实用的FPGA实验教学系
统是非常必要的。
$ g* v, D9 A, T7 O本文根据FPGA的发展趋势以及本科生FPGA课程教学的要求，
. [5 d- F% E2 Z! h0 r, K' i采用美国Xilinx公司的Spartan-3E型FPGA开发系统,研究开发了适用于本科生FPGA 教学的实验系统。
根据Xilinx FPGA 开发系统的特点，设计出了一套实用的、系统的、难度合适的FPGA
实验教学方案。此实验系统不仅可以满足当前FPGA教学的需要，还可以随着Xilinx开
3 M3 ~$ V3 B/ M/ F# M- ^2 V发系统的升级进行设计调整，进而满足实验系统更新的需要。整个实验系统使用Xilinx
ISE软件作为开发环境，实验程序使用硬件描述语言进行编写，所设计的电路通过了仿
. }4 f, H+ N; r4 J真和下载调试。
7 _4 A1 p1 b: G本实验教学系统的内容涵盖了信号控制、嵌入式系统和通信系统三大领域十多个实
+ }8 l3 C2 ^% N: I' ~. ]) A" ^验项目的开发研究，可以较好地满足本科生FPGA教学的实验要求。该实验教学系统具
/ ]! q, u' T6 y3 ^$ }有从简单到复杂、从基础性实验到自主创新性实验逐步深入的特色，使学生不但能够快
速地掌握FPGA 的设计方法，而且能够充分地调动学生的主观能动性，培养学生的学习
兴趣和创新能力。
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$ T" c( g4 G) W7 H6 O关键词:实验教学;电子设计自动化;现场可编程门阵列;硬件描述语言


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21世纪的教育是开放的、创新的教育，其主要目标是培养具有创新思维、创新能力
的高素质人才。高校的实验室和实验教学恰恰是理论和实践相结合的科研和教学基地，
* \" s% C: J) s  U是培养学生创新能力和工程实践能力的重要场所。本校在2006年修订的教学培养计划
中重点强调要加大实验教学的比例，其中对于FPGA这种独立性较强且学时较多的实验
- D' A8 q$ C: Z# s1 h4 S课可以单独设课，每24学时计为1学分，最小学分单位为0.5学分。教学培养计划中还
明确指出实验教师要不断地改革陈旧的实验内容和方法，积极开展先进技术领域实验教
. f9 S7 q- u" g* W学内容的研究。因此，将FPGA引入实验教学之中是非常必要的。这样不但可以使教
: @# d% ^8 n5 Q学跟上科学技术发展的最新形势，还可以培养出符合社会发展需要的高素质人才。

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