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Product产品详细

名称: 【EDA/FPGA/SOC嵌入式实验室】Altera教学应用
型号: Altera大学计划开发套件
规格: 数字电路课程、微机原理课程 、计算机体系机构课程 、可编程逻辑器件课程 、数字信号处理课程 、嵌入式系统课程 、图像处理课程、毕业设计
品牌: Altera
价格: 0.00 元
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Altera教学应用

 数字电路课程

课程改革趋势

课程内容与发展趋势:

“数字电路”是高等院校电气电子工程类专业本科生必修的一门专业基础课,随着电子设计自动化技术(EDA)和微电子技术的不断发展与应用,数字集成电路设计也不断向超大规模、超高速和低功耗的方向发展。以EDA技术以及灵活的现场可编程FPGA技术为主导的数字电路/系统设计理念已经被工业界所广泛认可和采用。传统数字电路课程设计在许多方面都滞后于现代数字电路设计形势的发展,如效率低、损耗大、电接触不稳定、实验装置缺乏稳定性和灵活性,成为创新和应用型人才培养的阻力。数字电路及其课程设计主要培养学生利用中小规模数字集成电路器件和大规模可编程器件进行数字电路设计和开发能力。将FPGA技术应用于培养学生数字系统设计的能力已经成为今后数字电路理论,实验教学与课程设计教学改革的新方向。

推荐的课程改革思路:

针对《数字电路》教学的现状和特点将FPGA仿真技术融入到《数字电路》课程教学中利用VHDL语言在当前工业界所使用的FPGA开发环境下编写典型器件教学仿真案例在对器件进行理论知识讲解之后,演示FPGA仿真案例,阐述波形之间的逻辑关系。并以数字电路知识综合应用设计为教学目的,将数字电路知识点进行结合,设计基于FPGA的综合仿真教学案例,在将仿真结果呈现给学生的过程中,指出系统所涉及的数字电路知识在工程设计中的用处,进而丰富课堂教学内容,提高教学效果,实现了在有限的课堂时间内传授给学生更多的知识和技术。学生通过直观感受,了解利用先进FPGA技术对数字电路进行分析和设计的基本方法,为学生后续学习VHDL/Verilog HDL奠定基础,实现了理论与实践教学的有机结合,有助于学生理解知识难点和重点为学生进入实验室进行实验提供了前期验证途径,形成了一种理论和仿真验证相互促进的良性反馈学习方式。该改革思路有助于《数字电路》教学质量的提高,并且FPGA仿真技术的引入在培养学生创新能力和动手能力等方面起着重要的作用。

微机原理课程

课程改革趋势

课程内容与发展趋势:

"微机原理与接口技术"是电子信息类理工科的一门重要专业基础课。内容涵盖微机原理、汇编语言程序设计及微机接口技术,兼顾硬件和软件2个方面,该课程的特点是概念抽象,实践性强。实践教学对于学生理解课程内容,培养学生动手能力是十分重要的。随着高等教育正在由知识型教育向能力培养为中心的教育进行转变,电子信息类课程的实践教学环节都大大加强。但由于受到硬件实验环境与实验内容制约,特别是《微机原理与接口技术》实践教学只发生了量变而非质变,滞后于市场的应用与需求。
通过引入FPGA(现场可编程门阵列)技术,借助片上丰富的逻辑单元,用FPGA技术对微机接口实验平台进行改进,可以满足设计复杂电路的需要,弥补了现有平台芯片资源少,扩展性弱,电路设计受限的缺点。配上USB,SATA接口,液晶屏等新型外设以及相应IP核,学生便可以进行一些新的接口技术的实验,增强了实验的趣味性,也加强了学生动手能力的培养。

推荐的课程改革思路:

在以前的实验内容基础上,用Quartus软件仿真接口芯片,简化以前芯片功能验证的实验,学生通过软件仿真可以很清楚的了解接口芯片和总线接口的工作时序,不用硬件连线便可以得到接口芯片各方式下的波形,从而缩短芯片功能验证实验的时间,将更多的时间用在接口芯片电路的设计上。在学生了解各接口芯片的工作方式后,便可用FPGA仿真的接口芯片与板载芯片配合设计一些多芯片电路,解决一些实际问题,如车辆计数系统,点歌系统等,可让学生自由发挥,极大发挥创造性,锻炼学生的动手能力。在学生熟练的掌握硬件描述语言的情况下,学生可以自己编写接口逻辑,实现与外设的通信。增加PCI总线接口,8051架构,USB,DDR接口驱动的实验,扩展学生的视野,将学生的知识与现实应用紧密联系起来。鼓励有兴趣的,学有余力的学生充分利用模块化外设扩展进行综合性实验,为电子竞赛与毕业设计打基础。

计算机体系机构课程

课程改革趋势

课程内容与发展趋势:

本门课程属于计算机偏硬技术课程,针对计算机科学与技术、软件工程等专业高年级学生开设。主要讲授内容为:计算机系统结构、计算机指令集结构设计、流水线技术、指令级并行、存储层次结构、输入输出系统、多处理机等。结合计算机系统性能提升的技术路线及方法分析计算机体系结构的基本理论、基本技术和基本方法,在CPU技术日新月异的今天,采用最新计算机体系结构实例讲解课程内容成为重要的趋势。

推荐的课程改革思路:

教学中强调夯实基础,注重综合应用,减少重复。优化后的课程,使基础理论、分析方法、与现代科技新技术应用得到有机结合,突出反映科技发展的新成果和前沿内容,更具有实用性,利于学生能力的培养。采用启发式教学、引导式教学、讨论式教学、案例式教学等基于问题来解决问题的先进教学方法,促进研究生主动学习。

如今要真正地教好计算机体系结构这门课程,人们只有三个选择:一是x86(32位),它经历了多次变更,而且太难让大学里的学生理解学习;二是ARM,但它越来越复杂,也算不上严格意义上的RISC,而且内部的构架往往是商业机密;剩下的唯一选择就是MIPS体系结构了。选择合适的CPU内核,拥抱开放的架构及案例式讨论式教学是该课程及实验重要的发展趋势。

 可编程逻辑器件课程

课程改革趋势

课程内容与发展趋势:

“可编程逻辑器件及应用”是通信电子类本科专业的专业基础课程。电子信息技术的迅猛发展,使现代电子系统的设计技术发生了革命性的变化,基于可编程逻辑器件的电子设计自动化(EDA)技术为数字系统的设计提供了更为方便灵活的工具和手段,成为当今数字电子系统设计方法的主流,掌握这一设计技术是高等学校电子类专业学生的一项基本要求和必备技能。本课程的任务主要是使学生了解数字电子系统自动化设计的基本流程,了解CPLD FPGA 等可编程逻辑器件的硬件结构、原理和特性;熟悉和掌握基于可编程器件的数字电子系统的设计方法、设计手段、设计工具。通过本课程的学习,使学生具备基本的利用可编程器件和VHDL 硬件描述语言进行简单数字电子系统设计的能力。使用28nm或更新工艺的可编程逻辑器件与工业对接已经被很多学校所采纳。

推荐的课程改革思路:

基于应用设计的教学思路包括以下内容

1. 设计方法:EDA 自顶向下的设计方法

2. 设计载体:可编程逻辑器件结构及原理

3. 设计工具:可编程逻辑器件EDA 开发平台的使用

4. 设计手段:以VHDL 硬件描述语言作为主要输入工具

围绕着知识点,本课程内容分为理论与实验两部分,理论实验课时按1:1分配,实验教学穿插在理论教学过程中进行。

数字信号处理课程

课程改革趋势

课程内容与发展趋势:

数字信号处理(DigitalsignalProcessing,DSP)课程目前已成为大多数电子、计算机、通信等相关专业的主干课程,是一门基础性、理论性很强的课程,需要具有信号与系统、复变函数、工程数学等多门课的知识。基于软件(如LabVIEW,Matlab)的教学及实验方式被大多数学校所采用。在帮助学生更好地了解工业DSP应用上,将软件DSP教学与硬件实验相结合变得十分必要。

推荐的课程改革思路:

随着摩尔定律的进一步推进,FPGA技术的快速提升,功耗及成本的逐步下降,FPGA技术已经成为数字信号处理(DSP)的核心解决方案之一。在系统取样速率较高、大数据吞吐量、框图方式编程、处理任务固定或重复、使用定点数等场合,FPGA比传统的DSP芯片解决方案更具优势。集成了嵌入式CPU核心及FPGA的SOC解决方案使得DSP应用可以在一块硅片上实现硬件处理+软件处理无缝结合。

因此改革思路应当顺应当下技术的发展趋势:

完善课程体系,使其更加符合数字化、信息化社会对学生知识结构和实际能力的需要,特别将软硬结合的DSP理念传达给学生。同时建立一套符合教学目标、适合教学需要的现代化教学手段,包括网络教学平台的完善,有利于教学内容的吸收和巩固。建设完善的应用实例演示库,使得教学内容与实际应用紧密联系,充分展示理论和技术的关系,同时激励学生兴趣。完善实验内容和实验大纲,在有限课时内强化综合设计特征。

深度结合EDA技术将业界使用的DSP开发环境与工具介绍给学生。

嵌入式系统课程

课程改革趋势

课程内容与发展趋势:

嵌入式系统课程是电信、通信、自动化等专业重要的一门专业课程,着重培养学生掌握嵌入式系统的原理与体系结构,掌握嵌入式系统的开发流程和开发工具,培养学生具备从事嵌入式行业的能力。该课程是一门技术性很强的实践类导向课程,课程质量直接决定了学生的应用水平。以实践动手+口袋实验室的多平台可选教学模式成为课程发展的重要趋势。

推荐的课程改革思路:

由于课时的限制,仅讲授一些基础知识,主要以实验为主,掌握嵌入式系统开发的基本支持。以实验为主的教学方法成为改革趋势,打破传统的课堂教学理论与实验单独上的方式,改为以实例、实验为主线,实行讲授与实验一体化的教学。具体实施如下:(1) 将教学课堂搬到实验室,充分利用实验室资源。(2) 根据嵌入式系统课程的知识体系,开发出与各项内容相适应的实验内容, 由任课教师事先调试通过后, 整理成实验项目的形式, 以实验内容为教学内容编成讲义,以讲义为主,教材为辅。(3) 课堂上首先利用实验平台等演示实验项目,先让学生看到实验的过程及其结果,变抽象为具体,变枯燥为有趣,激起学生的学习兴趣。然后再围绕本次实验内容,讲解该实验中涉及的硬件、编程方法、程序及达到的目的。

图像处理课程

课程改革趋势

课程内容与发展趋势:

“数字图像处理”是高等学校信号与信息处理类专业的重要专业课程,是当今社会的热门需求和科学研究的热门方向。该课程的主要任务是通过对数字图像处理基本概念、理论和算法的学习,培养学生对数字图像的实践编程处理能力,为学生从事图像处理工程师工作奠定基础。

随着数字多媒体技术的不断发展, 数字图像处理技术被广泛应用于航空航天、通信、医学及工业生产等领域中。图像处理系统一般包括两个部分: 图像采集部分和图像处理部分。图像采集部分由专用的视频处理器、图像缓存和控制接口电路组成。图像处理部分可以是计算机, 也可以是专用图像处理器件, 或者是两者的结合。由于底层图像处理的数据量很大,要求处理速度快, 但运算结果相对比较简单, 以FPGA作为主要处理芯片的图像处理系统已经成为应用趋势,应当成为课程改革中不可或缺的一部分。

推荐的课程改革思路:

1)重视导课的必要性和科学性。引入图像处理的实际应用使导课内容生动有趣。例如,讲到图像超分辨问题时,可以先讲述我国目前航空航天领域取得的重大成绩,如“天宫一号”与“神舟八号”和“神州九号”的顺利交会对接,其中涉及到的影像处理和分析等问题就用到了图像超分辨技术。学生明确了各种图像处理算法的重要应用后,学习兴趣也就引发了,为进一步深入学习奠定了基础。此外,还可将授课内容与科学技术前沿有机结合起来,加强对课堂内容的重视。如讲到用图像处理技术实现电子沙盘时,可以介绍其中涉及的多种先进图像处理技术,如三维仿真、全息成像、虚拟现实、大屏幕仿真、互动触控等。这些先进技术不仅能使学生产生学习兴趣,而且能拓展学生知识面,开阔眼界,帮助学生认识图像处理技术的最新发展状况和应用前景。  

2)课堂教学的改进。采取“教师主讲重点难点,学生辅以泛读讲解”的教学模式,使学生从以往“被动的知识接受者”成为一个“主动的知识自主学习者”,培养学生的自主学习能力、归纳总结能力和实践表达能力。老师根据教学大纲,将重点、难点章节着重讲解,然后以布置大作业的形式让学生分组讨论一个具体内容,同时,为每组学生指明学习目标,并专门抽出一定时间让学生们站在讲台上分别讲解,鼓励学生自主学习,积极思考讨论,以培养学生的自主学习性,提高学习能力和交流能力。

3)选择合适的硬件处理平台配合图像采集前端设备,使学生能够在一个具体软硬件应用当中真枪实弹地实践前续学到的知识点并融会贯通。 结合业界使用的开发环境和工具链强化动手实践,联系理论与实现。

毕业设计

课程改革趋势

毕业设计的发展趋势:

每个工程专业的本科毕业设计内容各不相同,培养要求也千差万别,但作为工程类专业的毕业设计,必定要求学生能够结合具体的工程实例,通过研究探索找到解决一个实际工程问题的方法或实现一个对应的综合系统,而非停留在纯理论阶段。

推荐的实践思路:

让学生能够不仅在实验室内完成毕业设计的实践部分,而且能够在寝室里、家里等实验室以外的地方着手毕业设计。


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