《FPGA應用技術及實踐》電子教案學習情境二FPGA設計流程任務一任務二2位十進制計數器設計（6課時）8位十進制頻率計設計（4課時）學習情境學習情境二FPGA設計流程教學任務任務一2位十進制計數器設計學時6教學目標專業能力：熟練操作QuartusII軟件掌握QuartusII軟件進行開發、設計的相關操作步驟逐步培養設計的思路和方法方法能力：相關軟件、開發板的學習、適應能力邏輯分析、總結歸納的能力實踐動手能力社會能力：集體協作能力語言表達能力教學內容1、基于FPGA技術的硬件開發基本流程2、2位十進制計數器設計重點2位十進制計數器設計相關操作步驟難點2位十進制計數器設計相關操作步驟教學設計教學方法演示法、案例教學法、現場觀摩法教學場所與條件FPGA實訓基地、多媒體教室階段行為步驟（內容）教學手段時間資訊明確任務：收集QuartusII軟件操作的相關資料和2位十進制計數器工作電路問題導向法30計劃確定設計思路，如工作原理，具體實施方法小組討論法、確定該項目工作計劃25決策分組展示初步方案，相互討論、修改方案；教師分析、答疑；根據學生、教師共同點評，修訂、確定最終方案集中討論講授法30實施對學生分組，利用QuartusII軟件和FPGA開發板完成2位十進制計數器設計并進行驗證教師演示講解學生分工協作，自行完成120檢查檢查任務的完成情況，分析不足逆向檢查20評價匯報學習、工作心得；對任務完成情況，進行自我評價與教師評價學生自評、小組互評、教師評價15學習情境二：學習情境二FPGA設計流程任務一：2位十進制計數器設計教學方案一、資訊明確任務，收集QuartusII軟件操作的相關資料和2位十進制計數器工作電路。問題引領：學生通過查閱資料、網絡、視頻等途徑獲取以下信息：1、2位十進制計數器的功能是什么？2、2位十進制計數器由哪幾個部分構成？3、如何利用軟件來完成2位十進制計數器的設計？4、設計結果如何驗證？二、計劃分組討論引導問題，確定2位十進制計數器的設計思路，討論設計重點、難點與實施方案。三、決策（1）分組展示初步方案，教師講解相關知識點，相互討論、修改方案；（2）根據學生、教師的點評，修訂、確定最終生產方案教師講授：審閱學生制定的初步表達方案，分析學生對基本知識掌握程度，以確定講授新知識點的范圍和重點。項目一原理圖輸入設計方法的特點可進行幾乎任意層次的數字系統設計；對系統中的任一層次，或任一元件的功能進行精確的時序仿真，精度達0.1ns；通過時序仿真，迅速定位電路系統的錯誤，并隨時糾正；對設計方案進行隨時更改，并儲存設計過程中所有的電路和測試文件入檔；通過編譯和下載，在FPGA上對設計項目隨時進行硬件測試驗證；如果使用FPGA和配置編程方式，將不會有器件損壞和損耗的問題；符合現代電子設計技術規范。項目二2位十進制計數器設計1、建立工作庫文件夾和編輯設計文件（1）新建一個文件夾作為工作庫文件夾（2）建立原理圖源文件編輯窗（BlockDiagram/SchematicFile）（3）編輯構建電路圖如下并保存2位十進制計數器電路圖2、創建工程，加入設計文件并選擇目標芯片3、編譯前的參數設置及全程編譯（1）選擇FPGA目標芯片（2）選擇配置器件的工作方式（3）選擇配置器件和編程方式（4）選擇輸出設置（5）選擇目標器件閑置引腳的狀態（6）全程編譯并查看編譯報告4、功能測試（1）打開波形編輯器（VectorWaveformFile）（2）設置仿真時間區域。（3）將工程的端口信號名加入波形編輯器，并編輯輸入波形（輸入激勵信號）（4）仿真器參數設置（5）啟動仿真器，并觀察仿真結果。2位十進制計數器仿真波形5、引腳設置和下載（1）將FPGA開發板與電腦主機相連（2）將輸入輸出信號鎖定在芯片確定的引腳上（3）設置編程器，進行配置文件下載（4）硬件測試四、實施學生分組后進入FPGA實訓基地，完成后續編程下載、硬件驗證等相關步驟，歸納總結，寫出總結報告。五、檢查檢