电子设计自动化(Electronic Design Automation, EDA)是指以计算机为工作平台, 以EDA 软件工具为开发环境, 以硬件描述语言 VHDL为设计基础, 以可编程器件 FPGA/CPLD为实验载体, 以 ASIC和 SOC芯片为目标器件, 对电子产品进行自动化设计。

本实验教程主要分为两大块: 一是基础实验, 主要侧重于程序设计与仿真, 从设计最简单的组合逻辑电路译码器、 数据选择器和最简单的时序逻辑电路十进制计数器入手, 到具有较完整功能的交通信号控制器、 硬件奏乐器、 电机正反转控制、 乒乓球游戏机、 彩色LCD控制器等; 二是综合实验, 主要侧重于FPGA与一些常用芯片如ADC、 DAC、 LCD等的接口, 从简单的正弦信号发生器, 到基于单片机核的等精度频率计等系统级设计。在宏功能模块的使用上, 从LPM_ROM, ALTPLL, 到8051CPU核的应用; 在对设计的逻辑功能验证方面, 从时序仿真器Simulation入手, 到在线存储器编辑器和嵌入式逻辑分析仪的使用。

本实验教程的主要特色是, 由浅入深, 由简到繁, 从易到难, 逐步完成从功能模块到系统级的设计。给出了设计文件, 并详细介绍了主要模块的仿真方法。针对杭州康芯有限公司的GW48-PK4 SOPC/EDA实验开发系统中CycloneII EP2C35FBGA 484芯片, 说明了具体的管脚锁定方法, 以及在开发箱上的硬件测试方法。

在本实验教程中, 基础实验部分的1.1~1.13和综合实验部分的2.1~2.7由中南大学张静秋副教授编写; 综合实验的2.8~2.11和第3章由中南大学吕向阳高级实验师编写。全书由中南大学陈明义教授负责主审。在编写此书的过程中, 得到杭州康芯有限公司姜兆刚先生的帮助, 在此表示衷心的感谢!

本实验教程主要面向大专以上院校的师生, 以及从事EDA工作的相关工程技术人员。由于时间仓促, 书中不足之处在所难免, 欢迎同行及专家批评和指导。

编 者 2011.2.28

随着我国科学技术不断地发展、 完善, 以及教育体系不断地更新, 社会用人单位对高校人才培养模式提出了更高更新的要求。复合型、 创新型、 实用型人才日益受到用人单位的青睐。这种发展趋势必将会使高校的人才培养模式面临着新的挑战, 这就意味着如何提高高等学校毕业生的实际工作能力显得尤为重要。诚然, 除了努力加强实践教学之外, 还应着力加强和推进理论教学及其教材的建设与更新, 显然, 它是提高高等学校教学质量的一个必不可少的重要环节。 根据教育部、 财政部《关于实施高等学校本科教学质量与教学改革工程的意见》的文件精神, 启动“万种新教材建设项目, 加强新教材和立体化教材建设”工程, 积极组织好教师编写新教材。

鉴于此, 中南大学出版社特邀请湖南省及外省部分高等学校从事电工电子技术教学、 实验和应用研究的教授、 专家和教学第一线的骨干教师、 高级实验师组成了教材编委会, 编写了电工电子技术等系列教材。

本系列教材的主要特点为:

1.充分吸取了教学改革、 课程设置与教材建设等方面的经验成果, 在内容的选材上(如例题和习题)力求理论紧密联系实际、 注重实用技术的讲解和实用技能的训练。同时也能较好地反映出电子电气信息领域的最新研究成果, 体现了电子电气应用领域的新知识、 新技术、 新工艺与新方法。

2.根据专业特点, 对传统教材的内容进行了精选、 整合、 优化, 以满足理论教学与实验教学的需求。同时, 注意到与相关课程内容之间的衔接, 从而保证了教学的系统性, 有利于理论教学。

3.编写与电子技术类课程设计相配套的指导性教材, 有利于实践性教学。

4.该系列教材中, 基本概念的阐述较清晰, 层次分明, 语言表述做到了通俗易懂, 有利于学生自学。

目前, 我国高等教育的模式还有赖于日趋完善, 教材体系尚未完全建立, 教材编写还处于不断探索的阶段, 仍需要我国高等学校的广大教师持之以恒、 不懈地努力、 辛勤地耕耘, 编写出更多更好的能满足新形势下教学需要的实用教材。

我相信并殷切地期望该系列教材的出版, 它不仅会受到广大教师的欢迎, 满足教学的需要, 而且还将会对我国高等学校的教材建设起到积极的促进作用。 最后, 预祝《高等院校培养应用型人才电子技术类课程系列规划教材》出版项目取得成功, 为我国高等教育事业和信息产业的蓬勃发展与繁荣昌盛培土施肥。同时, 也恳切地希望广大读者、 同仁, 对该系列教材的不足之处提出中肯的意见和有益的建议, 以便再版时更正。

甘良才 谨识

教育部中南地区高等学校电子电气基础课教学研究会理事长

武汉大学电子信息学院 教授/博士生导师