南开大学FPGA原理与应用详解：设计流程与实例

《FPGA原理及应用》是一门由孟庆斌教授于2010年9月在南开大学开设的课程，主要针对可编程逻辑器件，特别是FPGA（现场可编程门阵列）和CPLD（复杂可编程逻辑器件）的理论与实践。课程涵盖了以下几个关键知识点： 1. FPGA与CPLD基础知识： - FPGA定义：FPGA是一种大规模可编程逻辑器件，通过现场编程来实现定制化的硬件设计，具有高度灵活性和可扩展性。 - CPLD简介：CPLD也是可编程逻辑器件，相较于FPGA，其规模和复杂度相对较低，但同样具备编程能力。 2. FPGA应用广泛： - 通信系统中的关键角色：包括DDS信号生成、信源编解码、数字信号处理等。 - 信号处理：涉及快速傅里叶变换、图像处理、视频编码解码等。 - 工业控制与测量：用于电机控制、电源管理、测量设备以及测试仪器等。 - 专用集成电路原型开发：如ARM、DSP、CPU、MCU的协同工作。 - 接口与外设：支持多种标准接口，如SDRAM控制器、PCI、I2C、USB和显示控制。 3. FPGA设计步骤： - 设备选型：理解目标器件的内部结构、管脚分布和功能。 - 系统搭建：设计最小系统并制作相关PCB板。 - 软件工具：掌握设计输入、逻辑综合、管脚约束、仿真分析、布局布线和配置下载的过程。 - 系统测试与调试：确保设计的正确性和可靠性。 4. 课程内容深入： - 可编程逻辑器件概述，对比FPGA和CPLD的不同之处。 - CPLD和FPGA的结构剖析。 - 主流FPGA的介绍，如 Altera 的 M7000 系列及其特点。 - FPGA设计流程和常用工具的讲解。 - 提供实际应用设计示例，帮助学生理解和应用所学知识。 5. 学习要求与考核： - 出勤和笔记记录：强调参与度，占总评分的10分。 - 课程作业：包括两次作业，第一次10分，第二次30分，总计40分。 - 期末考试：闭卷形式，占据总评成绩的50%，是评估学习成果的关键环节。 《FPGA原理及应用》课程不仅教授了FPGA和CPLD的基本概念，还着重于实际应用中的设计流程和案例分析，旨在培养学生的动手能力和理论联系实际的能力。对于希望进入或深化IT领域的学生来说，这是一门非常实用且重要的课程。