基于FPGA的数字综合实验平台的设计与开发

随着电子技术的快速发展,由分立的中、小规模的电路搭建传统方法已被大规模集成电路现代电子技术所取代,未来电子工程师进行电路设计时将不必从基本的单元电路做起,而是只需将注意力集中到系统设计上。如何将现代电子设计技术融入到基本数字电路教学中,创造一种将FPGA开发实践与数字电路的学习相结合的新方法?本课题为此构建一块区别于市面上多基于工程应用而缺乏基础知识学习的FPGA综合实验平台,在此实验平台上使用者既可配合平台完成基于FPGA的模块化设计思想的数字集成电路基础知识,又可进一步开拓基于SOPC思想的现代数字系统设计。探索一条将现代EDA技术融入传统电子技术基础教学中的新思路。设计FPGA综合数字实验平台的目的是解决传统数字电路实验箱中存在的以下缺陷:连线与器件容易顺坏;大部分数字电路实验以验证性实验为主,缺乏创新性和开发性,不利于开发学生创造性思维。文中从FPGA的设计基础、开发语言与工具、硬件电路系统设计、基于数字电路实验的模块化设计案例、基于SOPC的数字综合实验开发等方面介绍该平台的设计过程与应用开发。在实际应用中,该实验平台不仅可以完成基本门电路、计数器等数字电路的验证性实验要求,还可以进行数字系统创新性设计,如电子时钟、基于NIOS II软核处理器的数码管动态显示设计等,基本可以满足学生在此平台进行基础学习和开发性设计。基于该平台的每个实验都从工作原理、语言描述与仿真、下载调试、演示性设计、拓展开发等方面展示FPGA综合数字实验平台的特点与优势。 （共90页)