FPGA Logic Design Lab 邏輯設計實驗

課程目標

本課程將延續上學期邏輯設計課程之內容，介紹業界使用的電腦輔助數位電路設計工具，與現代的數位邏輯設計方法。

使用數位IC與 FPGA 發展系統，實現數位電路，讓學生能活用邏輯設計之理論，並學習硬體描述語言Verilog HDL。

在日常生活中數位產品可以說是琳瑯滿目，這些不同種類、從簡單的開關到複雜的數位產品都可以由基本的數位邏輯元件設計而成。不可否認的，邏輯設計乃為數位電路、數位系統、IC設計等相關 軟/硬 體系統設計課程之重要基礎。

藉由本課程可以讓學生瞭解數位邏輯之特性，諸如基本函數數位元件(AND、OR、NOT)、衍生函數數位元件(NAND、NOR、XOR)的介紹，再經由真值表、交換定理與布林函數的化簡、推導與整合，讓同學們瞭解數位邏輯之動作原理。 課程內將簡介可程式化邏輯FPGA設計與標準元件庫Cell-Based設計方法，讓同學們一窺數位IC 設計的堂奧！此課程學習完後，期許同學們不但有數位邏輯之概念，更有助於同學們銜接高年級之數位系統、數位特殊應用積體電路ASIC設計、超大型積體電路 VLSI設計、微處理器、系統晶片SoC設計等課程之基礎觀念。

教科書

系統晶片設計：使用QUARTUS II, 6th Edition, 作者：廖裕評, 陸瑞強編, 出版社：全華圖書公司

Digital fundamentals 10th ed, Floyd, Thomas L, c2009, Pearson, 978-01308146467

課程大綱

• • 基本邏輯設計之回顧。

  • 邏輯設計基本工具操作簡介(麵包板、獨立IC元件)。

  • 基本邏輯閘之認識與數位電路麵包板之連接方式。

  • 示波器、量測技巧、操作簡介。

  • FPGA 設計軟體操作簡介。

  • 現場可程式閘陣列之設計與模擬 (Schematic Entry)。

  • Verilog硬體描述語言簡介。

  • 現場可程式閘陣列之設計與模擬 (Verilog HDL Entry)。

  • 基本邏輯閘之應用與組合邏輯設計。 二進位 加/減 法電路。

  • 進位加法器與十進制加法器。

  • 數值比較器。

  • 解碼器與編碼器。

  • 七段式顯示器電路之設計。

  • 多工器與解多工器。

  • 正反器之認識。

  • 脈波產生電路。

  • 非同步計數器之設計。

  • 同步計數器之設計。

  • 序向邏輯電路之設計。

教學實驗設備