◆课程目标

• 职场定位：Hardware Development Engineer for FPGA
• 本期目标：FPGA系统设计是现在热门的嵌入式系统设计领域之一。和DSP和ARM系统设计相比，FPGA系统设计更接近底层硬件电路，因此清晰的硬件系统概念在FPGA设计中起着至关重要的作用。一个精通硬件电路原理的工程师，可以更快的进入FPGA系统的逻辑设计工作，而且可以设计出更适合硬件实现的HDL代码。本阶段学习目标是掌握FPGA硬件电路的基本知识、设计方法和调试技巧，并熟练掌握FPGA开发的软件环境，为将来的逻辑设计工作打好基础。

第一阶段

    第一阶段的课程主要帮助学员了解FPGA系统设计的基础知识，掌握FPGA小系统硬件电路设计方法，学会操作QuartusII软件来完成FPGA的设计和开发。

1.可编程逻辑设计技术简介
2.可编程逻辑设计开发要点
3.可编程逻辑器件硬件
4.EDA软件设计方法及发展趋势
5.FPGA的设计流程
6.FPGA的常用开发工具
7.FPGA的基本结构
8.主流低成本FPGA Cyclone
9.新一代低成本FPGA Cyclone II
10.FPGA芯片的选型策略详解
11.FPGA关键电路的设计（小电路设计）：
    11.1 FPGA管脚约束
    11.2 要点
    11.3 关键
    11.4 字符型液晶显示器接口电路设计
    11.5 技巧
    11.6 拨码开关设计
    11.7 拨码开关电路设计 
    11.8 数码管电路设计
    11.9 图形液晶电路设计 
12.Alter FPGA的结构
    12.1  Alter 高密度FPGA-Stratix的结构、内部逻辑单元及接口
    12.2  Alter 主流低成本FPGA-Cyclone,Cyclone II 的结构、内部逻辑单元及接口
    12.3  Alter FPGA的布线

1. 实战一：在Altera的FPGA开发板上运行一个接口实验程序-交通灯的设计实现，如何控制Red,Green,Yellow灯在南北东西各个方向的交替运作。

   训练课题：“交通灯的设计实现”
    实验要点：
    1.1  Quartus II工程创建及属性设置
    1.2  Quartus II源文件设计输入方式
    1.3  Quartus II约束设计
    1.4  Quartus II工程编译
    1.5  Quartus II仿真
    1.6  Quartus II硬件下载

第二阶段

    熟练掌握硬件描述语言(Verilog HDL)是FPGA工程师的基本要求。通过本节课程的学习，学员可以了解目前流行的Verilog HDL语言的基本语法，掌握Verilog HDL语言中常用的基本语法。通过本节课程学习，学员可以设计一些简单的FPGA程序，掌握组合逻辑和时序逻辑电路的设计方法。通过实战训练，学员可以对Verilog HDL语言有更深入的理解和认识。

1.Verilog HDL语言简介
2.Verilog HDL语言逻辑系统
3.Verilog HDL操作数和操作符
4.Verilog HDL和VHDL语言的对比
5.Verilog HDL循环语句
6.Verilog HDL程序的基本结构
7.Verilog HDL语言的数据类型和运算符
8.Verilog HDL语言的赋值语句和块语，阻塞和非阻塞赋值语句的区别
9.Verilog HDL语言的条件语句，包括IF语句和CASE语句的典型应用
10.Verilog HDL语言的其他常用语句
11.Verilog HDL语言实现逻辑电路

1. 实战训练二：
   训练课题：“多路选择器的设计”
    实验要点：
    1.1  Quartus II软件操作
    1.2  组合逻辑电路设计实现
    1.3  IF语句和CASE语句的使用
2. 实战训练三：
   训练课题：“跑马灯设计实现”
    实验要点：
    2.1  Quartus II软件操作
    2.2  时序逻辑电路设计实现
    2.3  分频原理和实现方法
3. 实战训练四：
   训练课题：“７段数码管测试实验-以动态扫描方式在８位数码管“同时”显示０-７”
   实验要点：
    3.1  Quartus II软件操作
    3.2  了解如何按一定的频率轮流向各个数码管的COM端送出低电平，同时送出对应的数据给各段。
    3.3  介绍多个数码管动态显示的方法。

第三阶段

    虽然利用第二阶段课程学到的HDL基本语法可以完成大部分的FPGA功能，但相对复杂的FPGA系统设计中，如果能够合理的应用Verilog HDL的高级语法结构，可以达到事半功倍的效果。通过第三天课程的学习，学员可以掌握任务（TASK），函数（FUNCTION）和状态机的设计方法，可以更好的掌握FPGA的设计技术。此外，本节课程还介绍了QuartusII软件的常用的高级工具－SignalTAP，可以提高FPGA设计和调试的效率。

1. TASK和FUNCTION语句的应用场合
2. Verilog HDL高级语法结构－任务（TASK）
3. Verilog HDL高级语法结构－任务（FUNCTION）
4. 状态机的设计原理及其代码风格
5. 逻辑综合的原则以及可综合的代码设计风格
6. SignalTap II在线逻辑分析仪使用方法

1. 实战训练五：
   训练课题：“典型状态机设计实例”
   实验要点：
    1.1  FSM设计方法
    1.2  状态机的编码
    1.3  状态机的初始化状态和默认状态（完整状态机设计）
    1.4  状态机的状态定义风格
    1.5  状态机的编写风格
2. 实战训练六：
   训练课题：“拨码开关设计实验”
   实验要点：
    2.1  Quartus II输入方式
    2.2  调试
    2.3 了解拨码开关的工作原理及电路设计
3. 实战训练七：
   训练课题：“矩阵键盘设计实验”
   实验要点：
    3.1  Quartus II原理图输入方式
    3.2 了解矩阵键盘的工作原理及电路设计