北京信息科技大学：信息与通信工程学院各专业课程教学大纲汇编

理论部分 序号 内 容 基本要求 学时 2.数字信号处理 七、数据采集 熟练掌握数据采集基础和掌握模拟输入，模拟输 .数据采集基础 3 2模拟输入输出，数字0 出，数字O. 实验（上机）部分 序号 实验项目名称 学 实验内容、要求及时间安排、仪器要求 必开/实验 选开 类型 理解LabVIEW的运行机制，熟卷LabVIEW 编程环境与程序 环境 基不病程作， 结构 授课后 必开 设计 数据集合与数据 解数组与簇的区别， 表示 学会数据图形化表示方法，区分图表(Chart) 必开 设计 与图形(Graph)的异同。 时间安排：完成9学时理论部分授课后： 仪器要求：PC机、LabVIEW软件。 草握字符串控件的使用及字符串函数应用。学 习数值数据与字符串之间的转换。掌握使用文 件0对数据读写的方法 正确运用信号处理 3 数据处理与读写 4· 分析 必开设计 仪器要求： LabVIEW软件 习使用MAX 配置和测 习虚拟仪器实验台NI myDAQ的构成与使 数据采集基础 掌握数据采集系统构建原理及方法，学会利用 模拟输入、模拟输出、数字1/O实现数据的采 必开 设计 集与输出。 时间安排：完成12学时理论部分授课后： 仪器要求：PC机、工程创新实验箱、LabVIEW 竹件 应用语音模块、光敏模块或者热敏模块，自行 设计一个数据采集应用系统。 数据采集应用 时间安排：完成12学时理论部分授课后： 必开 综合 仪器要求：PC机、工程创新实验箱、LabVIEW 软件 五、说明 1.鉴于本课程特点，理论部分12学时安排在计算机房授课，学生每人一台计算机，既 5

25 理论部分 序号 内 容 基本要求 学时 2.数字信号处理 4 七、数据采集 1.数据采集基础 2.模拟输入/输出，数字 I/O 熟练掌握数据采集基础和掌握模拟输入，模拟输 出，数字 I/O。 3 实验（上机）部分 序号 实验项目名称 学 时 实验内容、要求及时间安排、仪器要求 必开/ 选开 实验 类型 1 编程环境与程序 结构 4 理解 LabVIEW 的运行机制，熟悉 LabVIEW 环境、基本编程操作，程序结构。 时间安排：完成 6 学时理论部分授课后； 仪器要求：PC 机、LabVIEW 软件。 必开 设计 2 数据集合与数据 表示 4 掌握数组、簇的创建，学习数组函数、簇函数 运用。 理解数组与簇的区别。 学会数据图形化表示方法，区分图表（Chart） 与图形（Graph）的异同。 时间安排：完成 9 学时理论部分授课后； 仪器要求：PC 机、LabVIEW 软件。 必开 设计 3 数据处理与读写 4 掌握字符串控件的使用及字符串函数应用。学 习数值数据与字符串之间的转换。掌握使用文 件 I/O 对数据读写的方法。 掌握信号及噪声产生方法，正确运用信号处理 函数进行时域、频域分析。 学习滤波器设计与应用。 时间安排：完成 12 学时理论部分授课后； 仪器要求：PC 机、LabVIEW 软件。 必开 设计 4 数据采集基础 4 学习使用 MAX（Measurement and Automation Explorer）检查、配置和测试数采设备。 学习 虚拟仪器实验台 NI myDAQ 的构成与使 用。 掌握数据采集系统构建原理及方法，学会利用 模拟输入、模拟输出、数字 I/O 实现数据的采 集与输出。 时间安排：完成 12 学时理论部分授课后； 仪器要求：PC 机、工程创新实验箱、LabVIEW 软件。 必开 设计 5 数据采集应用 4 应用语音模块、光敏模块或者热敏模块，自行 设计一个数据采集应用系统。 时间安排：完成 12 学时理论部分授课后； 仪器要求：PC 机、工程创新实验箱、LabVIEW 软件。 必开 综合 五、说明 1．鉴于本课程特点，理论部分 12 学时安排在计算机房授课，学生每人一台计算机，既

便于边演示边讲解，也可随堂练习体会课程内容。 2.本课程安排了5个实验，每个实验4学时，共20学时。通过实验，巩固课堂所学内 容，进一步提高学生分析解决问题和实际动手能力。其中，3个实验可在计算机房完成，2 个实验需要工程创新实验箱，要在专业实验室完成。 六、学生成绩考核与评定方式 考核方式：期末考试60%+平时成绩10%+实践环节成绩30%。期末考试形式为笔试 开卷。 实验部分考核成绩评定方式：实验考勤及过程表现50%，实验报告50%。 七、建议教材与参考书 建议教材： (美)effrey Travis,Jim Kring(著)，乔瑞萍（译），LabVIEW大学实用教程（第三版），北 京：电子工业出版社，2008年6月。 参考书： 1National Instruments Corporation,LabVIEW Documents. 2江建军，孙彪，LabVIEW程序设计教程（第2版），北京：电子工业出版社，2012年1 月。 八、课程中英文简介 本课程主要介绍虚拟仪器概念、技术发展及应用：介绍虚拟仪器主要编程语言LabVIEW 的基础知识，包括界面、莱单、工具、函数等。基本内容包括程序结构、图表与图形、文件 0、数据采集及信号处理等。通过本课程的学习，学生应掌握虚拟仪器的主要思想、图形 化编程语言的原理、方法及应用。 This course introduces the concept,technology development and application of virtual instrument,and also covers the basics of LabVIEW language,including the interface.menus. sfunctions,ete.Topics include the program structure,charts and graphics,file acquisition and signal processing. Teaching goal is to enable students to master the main idea of virtual instruments,a graphical programming language theory.methods and applications 《FPGA设计与应用 课程编号 0RH17203 学分 2 总学时 32 实验/上机学时实验：16学时，上机：0学时 课程名称 FPGA设计与应用 英文名称 FPGA Design and Application 26

26 便于边演示边讲解，也可随堂练习体会课程内容。 2. 本课程安排了 5 个实验，每个实验 4 学时，共 20 学时。通过实验，巩固课堂所学内 容，进一步提高学生分析解决问题和实际动手能力。其中，3 个实验可在计算机房完成，2 个实验需要工程创新实验箱，要在专业实验室完成。 六、学生成绩考核与评定方式 考核方式：期末考试 60%＋平时成绩 10%＋实践环节成绩 30%。期末考试形式为笔试 开卷。 实验部分考核成绩评定方式：实验考勤及过程表现 50％，实验报告 50％。 七、建议教材与参考书 建议教材： (美)Jeffrey Travis，Jim Kring(著)，乔瑞萍(译)，LabVIEW 大学实用教程(第三版) ，北 京：电子工业出版社，2008 年 6 月。 参考书： 1 National Instruments Corporation， LabVIEW Documents。 2 江建军，孙彪, LabVIEW 程序设计教程（第 2 版), 北京：电子工业出版社，2012 年 1 月。八、课程中英文简介 本课程主要介绍虚拟仪器概念、技术发展及应用；介绍虚拟仪器主要编程语言 LabVIEW 的基础知识，包括界面、菜单、工具、函数等。基本内容包括程序结构、图表与图形、文件 I/O、数据采集及信号处理等。通过本课程的学习，学生应掌握虚拟仪器的主要思想、图形 化编程语言的原理、方法及应用。 This course introduces the concept, technology development and application of virtual instrument， and also covers the basics of LabVIEW language, including the interface, menus, tools, functions, etc. Topics include the program structure, charts and graphics, file I / O, data acquisition and signal processing. Teaching goal is to enable students to master the main idea of virtual instruments, a graphical programming language theory, methods and applications. 《FPGA 设计与应用》 课程编号 0RH17203 学分 2 总学时 32 实验/上机学时 实验：16 学时，上机：0 学时 课程名称 FPGA 设计与应用 英文名称 FPGA Design and Application

课程类别 进魅 适用专业 通信工程、电子信息工程、通信 工程卓越计划 执笔人 李振松 审核人 张月履 先修课程 电路分析、信号与系统、模拟电子技术、数字电子技术 一、课程的地位与作用 本课程是通信工程类专业的一门专业选修课程，具有很强实践性与综合性。主要介绍 FPGA开发方法，硬件描述语言以及基于FPGA的电路、系统设计方法。其作用与任务是使 学生理解和掌握基于FPGA技术的数字系统设计与应用方法、掌握硬件描述语言以及熟练 使用EDA工具进行逻辑电路和应用系统的设计。 本课程对先开课程的要求：掌握电路基本原理，掌握模拟电子技术和数字电子技术的基 本原理和分析方法，熟练应用一般数字电路设计的一般方法，具有设计一般数字电路的能力。 从培养高级通信工程应用型人才的全局出发，本课程不仅为学生学习相关技术和专业课 程起到承前启后的作用。同时，还为今后从事通信电路设计和研究工作，起到锻炼硬件设计 实践能力和提高其开发创新能力的作用。 二、课程对应的毕业要求 毕业要求：能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于解决信息与通信领域复杂 工程问题。（对应毕业要求1） 三、课程教学目标 1知识：通过课堂讲授和布置课外作业，熟悉电子设计自动化发展历程、设计流程及 其特点：对一般可编程逻辑器件，能绘制其基本功能结构图，分析不同逻辑函数下对应的硬 件连接方法：了解FPGA芯片基本结构：了解硬件描述语言的基本原理，掌握VHDL语言 的基本语法、句法规则和使用方法：具有运用硬件描述语言分析、设计和开发一般数字电路 相应的电路程序的基本知识：具有按己知的条件进行时钟、复位控制和有限状态机设计的基 本知识：掌握对简单电路系统进行系统分析、设计和实现的基本知识。 2能力：①通过项目学习、课堂研讨，掌握FPGA设计的基本原理和设计流程，能够远 用VHDL语音对基本数字电路进行描述，对VHDL语言编写的数字电路描述程序能够识别 其基本结构并分析程序所实现的电路功能，具有初步电路设计、功能分析、程序开发的能力。 能够正确使用FPGA软件开发平台进行代码编译、综合、仿真、下载，并在FPGA芯片上 实现基本的数字电路功能②通过查阅文献、工程软件学习，完成一般数字电路设计开发报 告，培养学生掌握主要文献检索工具互联网搜索引擎的使用方法，能够利用互联网和文献检 索工具收集机构设计相关问题的技术信总，以及自学工程软件的相关能力，为后续课程的学 习做准备。③通过学生自行组建34人的项目小组，完成一般数字电路功能设计、程序开发 仿真下载验证等设计流程，完成设计报告，培养学生团队合作能力

27 课程类别 选修 适用专业 通信工程、电子信息工程、通信 工程卓越计划 执笔人 李振松 审核人 张月霞 先修课程 电路分析、信号与系统、模拟电子技术、数字电子技术 一、课程的地位与作用 本课程是通信工程类专业的一门专业选修课程，具有很强实践性与综合性。主要介绍 FPGA 开发方法，硬件描述语言以及基于 FPGA 的电路、系统设计方法。其作用与任务是使 学生理解和掌握基于 FPGA 技术的数字系统设计与应用方法、掌握硬件描述语言以及熟练 使用 EDA 工具进行逻辑电路和应用系统的设计。 本课程对先开课程的要求：掌握电路基本原理，掌握模拟电子技术和数字电子技术的基 本原理和分析方法，熟练应用一般数字电路设计的一般方法，具有设计一般数字电路的能力。 从培养高级通信工程应用型人才的全局出发，本课程不仅为学生学习相关技术和专业课 程起到承前启后的作用。同时，还为今后从事通信电路设计和研究工作，起到锻炼硬件设计 实践能力和提高其开发创新能力的作用。 二、课程对应的毕业要求 毕业要求：能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于解决信息与通信领域复杂 工程问题。（对应毕业要求 1） 三、课程教学目标 1.知识：通过课堂讲授和布置课外作业， 熟悉电子设计自动化发展历程、设计流程及 其特点；对一般可编程逻辑器件，能绘制其基本功能结构图，分析不同逻辑函数下对应的硬 件连接方法；了解 FPGA 芯片基本结构；了解硬件描述语言的基本原理，掌握 VHDL 语言 的基本语法、句法规则和使用方法；具有运用硬件描述语言分析、设计和开发一般数字电路 相应的电路程序的基本知识；具有按已知的条件进行时钟、复位控制和有限状态机设计的基 本知识；掌握对简单电路系统进行系统分析、设计和实现的基本知识。 2.能力：①通过项目学习、课堂研讨，掌握 FPGA 设计的基本原理和设计流程，能够运 用 VHDL 语音对基本数字电路进行描述，对 VHDL 语言编写的数字电路描述程序能够识别 其基本结构并分析程序所实现的电路功能，具有初步电路设计、功能分析、程序开发的能力。 能够正确使用 FPGA 软件开发平台进行代码编译、综合、仿真、下载，并在 FPGA 芯片上 实现基本的数字电路功能 ②通过查阅文献、工程软件学习，完成一般数字电路设计开发报 告，培养学生掌握主要文献检索工具互联网搜索引擎的使用方法，能够利用互联网和文献检 索工具收集机构设计相关问题的技术信息，以及自学工程软件的相关能力，为后续课程的学 习做准备。③通过学生自行组建 3-4 人的项目小组，完成一般数字电路功能设计、程序开发、 仿真下载验证等设计流程，完成设计报告，培养学生团队合作能力

3.认知：通过实验操作和项目学习，让学生体验运用硬件描述语言、FPGA集成开发工 具、FPGA实验装置进行数字电路设计分析并进行功能验证，及时总结学习内容，提高学习 效果。 专业毕业题求 指标点 课程教学目标 达成途径 课堂讲授：重点突出、思路清晰、注重师生互动交流，及 1能够将数学 通过本课程教学使学 时掌握学生学习情况，关注每一个学生的学习： 自然科学、 生堂拥FPGA设出知 实验操作：完成16学时，4个实验的预习、实验、撰写 程基础和专业 应用的基本理论、基 实哈报告 知识用于解决 本知识和基本技能， 课后作业：每一节课后都留有保证巩固学习内容的课后作 信总与通信领 具有运用硬件描述语 业，并全批全改，及时反馈，每周有固定时间答疑质疑。 域复杂工程问 言进行数字电路系统 项目教学：组建34人项目小组，通过查阅文献和设计、 题。 设计和实现的能力。 软件编程开发等，每个小组完成一个一般电路系统设计， 撰写项目报告， 四、课程教学内容提要与基本要求 理论教学(16学时) (一)绪论(1学时) 本课程的研究对象和内容：电子设计自动化及FPGA技术概述；如何学好本课程。 本章的重点：本课程研究的对象及内容。 (二)FPGA开发工具(2学时) 掌握FPGA开发工具分类、作用及其使用方法：FPGA开发流程、编译调试、下载测试。 本章的重点：FPGA集成开发环境的功能及其运用方法。 本章的难点：集成开发环境的运用。 （三)VHDL硬件描述语言(4学时) 了解硬件描述语言的种类、特点和基本语法：VDL语言的基本结构、顺序语句和并 行语句 本章的重点：VHDL硬件描述语言的程序基本结构、并行语句。 本章的难点：硬件描述语言的并行执行特性。 (四)FPGA实验开发装置(2学时) 了解主流FPGA芯片厂商及其主要产品类型，掌握FPGA实验开发装置基本结构、性 能和使用方法。 本章的重点：FPGA开发装置使用方法。 本章的难点：动硬件描述语言程序烧写到FPGA开发装置的方法和步骤 (五)常用数字电路、有限状态机的VHDL描述(3学时) 学习常用组合逻辑、时序数字电路，以及有限状态机的硬件语言描述：掌握不同电路 软件描述的方法：时序逻辑电路的时钟描述：复位控制。 本章的重点：如何将数字电路转化为用硬件描述语言的程序：时序逻辑电路的时钟描

28 3.认知：通过实验操作和项目学习，让学生体验运用硬件描述语言、FPGA 集成开发工 具、FPGA 实验装置进行数字电路设计分析并进行功能验证，及时总结学习内容，提高学习 效果。 专业毕业要求 指标点 课程教学目标 达成途径 1.能够将数学、 自然科学、工 程基础和专业 知识用于解决 信息与通信领 域复杂工程问 题。 通过本课程教学使学 生掌握 FPGA 设计和 应用的基本理论、基 本知识和基本技能， 具有运用硬件描述语 言进行数字电路系统 设计和实现的能力。 课堂讲授：重点突出、思路清晰、注重师生互动交流，及 时掌握学生学习情况，关注每一个学生的学习； 实验操作：完成 16 学时，4 个实验的预习、实验、撰写 实验报告； 课后作业：每一节课后都留有保证巩固学习内容的课后作 业，并全批全改，及时反馈，每周有固定时间答疑质疑。 项目教学：组建 3-4 人项目小组，通过查阅文献和设计、 软件编程开发等，每个小组完成一个一般电路系统设计， 撰写项目报告。 四、课程教学内容提要与基本要求 理论教学（16 学时） （一）绪论（1 学时） 本课程的研究对象和内容；电子设计自动化及 FPGA 技术概述；如何学好本课程。 本章的重点：本课程研究的对象及内容。 （二）FPGA 开发工具（2 学时） 掌握 FPGA 开发工具分类、作用及其使用方法；FPGA 开发流程、编译调试、下载测试。 本章的重点：FPGA 集成开发环境的功能及其运用方法。 本章的难点：集成开发环境的运用。 （三）VHDL 硬件描述语言（4 学时） 了解硬件描述语言的种类、特点和基本语法；VHDL 语言的基本结构、顺序语句和并 行语句。 本章的重点：VHDL 硬件描述语言的程序基本结构、并行语句。 本章的难点：硬件描述语言的并行执行特性。 （四）FPGA 实验开发装置（2 学时） 了解主流 FPGA 芯片厂商及其主要产品类型，掌握 FPGA 实验开发装置基本结构、性 能和使用方法。 本章的重点：FPGA 开发装置使用方法。 本章的难点：动硬件描述语言程序烧写到 FPGA 开发装置的方法和步骤。 （五）常用数字电路、有限状态机的 VHDL 描述（3 学时） 学习常用组合逻辑、时序数字电路，以及有限状态机的硬件语言描述；掌握不同电路 软件描述的方法；时序逻辑电路的时钟描述；复位控制。 本章的重点：如何将数字电路转化为用硬件描述语言的程序；时序逻辑电路的时钟描

述。 本章的难点：时序逻辑电路中的时钟描述及复位控制：有限状态机的类型判惭和描述。 (六)FPGA电路系统设计(4学时) 学习运用FPGA设计方法设计电路系统：掌握数字电路系统设计方法和流程。 本章的重点：电路系统设计方法：电路系统的模块划分和模块间信号连接关系。 本章的难点：系统的功能划分及硬件实现。 实验教学(16学时) 实验项目名称 时 实验内容、要求及时间安排、仪器要求 实验内容： 使用方印GA开发工具的种类及其 2.学习QUARTUSⅡ集成开发环境操作方法 3.添加工程及设计文件： FPGA集成开发 4.使用程序编辑、编译、链接、功能仿真、下 环境QUARTUS 4 载等设计开发功能。 必开 验证 Ⅱ入门 实验要求：掌握QUARTUSⅡ集成开发环境基本 调试方法，熟练使用编程工具：理解FPGA程序 实现 时间安排 裸后第3周 PC机、QUARTUS I软件 路程序， 3.通过QUARTUSⅡ平台进行组合逻辑电路设 组合逻辑电路设 什和硬件究现 2 必开设计 计 实验要求：通过QUARTUSⅡ平台进行程序编 译、仿真、器件选择、管脚分配、下载等全套开 完成软件设计和硬件实现。 的间安 开课后第4周。 ,PC机说件指还语言进行时 路 L的 电路中时钟信号、同步异步复位信 只的 3.使用OUARTUSⅡ平台进行6分频电路设计 3 分频器设计 4.通过QUARTUSⅡ平台，结合FPGA开发实 必开 设计 验装置完成时序电路设计及功能验证。 实验要求：掌握分频器设计和实现方法，利用软 变件平台进行功能证 时间安排：开课后第5周 器要求：PC机、QUARTUS I软 FPGA设计方法的数字 流程 数字时钟系统设 进行数字时钟系统功能划分，分模块设计与 4 必开 设计 数字时钟系统总体设计，并在FPGA开发实 脸转罗实预定功能的字时钟系续 实验要求：掌握电路系统设计和实现的方法，完

29 述。 本章的难点：时序逻辑电路中的时钟描述及复位控制；有限状态机的类型判断和描述。 （六）FPGA 电路系统设计（4 学时） 学习运用 FPGA 设计方法设计电路系统；掌握数字电路系统设计方法和流程。 本章的重点：电路系统设计方法；电路系统的模块划分和模块间信号连接关系。 本章的难点：系统的功能划分及硬件实现。 实验教学（16 学时） 序 号 实验项目名称 学 时 实验内容、要求及时间安排、仪器要求 必开/ 选开 实验 类型 1 FPGA 集成开发 环境 QUARTUS II 入门 4 实验内容：1．了解 FPGA 开发工具的种类及其 相应功能和使用方法； 2．学习 QUARTUS II 集成开发环境操作方法； 3．添加工程及设计文件； 4．使用程序编辑、编译、链接、功能仿真、下 载等设计开发功能。 实验要求：掌握 QUARTUS II 集成开发环境基本 调试方法，熟练使用编程工具；理解 FPGA 程序 实现过程。 时间安排：开课后第 3 周。 仪器要求：PC 机、QUARTUS II 软件 必开 验证 2 组合逻辑电路设 计 4 实验内容：1．复习硬件描述语言的理论知识； 2．使用 QUARTUS II 平台开发常用组合逻辑电 路程序； 3．通过 QUARTUS II 平台进行组合逻辑电路设 计和硬件实现。 实验要求：通过 QUARTUS II 平台进行程序编 译、仿真、器件选择、管脚分配、下载等全套开 发流程，完成软件设计和硬件实现。 时间安排：开课后第 4 周。 仪器要求：PC 机、QUARTUS II 软件 必开 设计 3 分频器设计 4 实验内容：1．学习 VHDL 硬件描述语言进行时 序逻辑电路设计的基本方法； 2．了解时序电路中时钟信号、同步/异步复位信 号的描述方法； 3．使用 QUARTUS II 平台进行 6 分频电路设计； 4. 通过 QUARTUS II 平台，结合 FPGA 开发实 验装置完成时序电路设计及功能验证。 实验要求：掌握分频器设计和实现方法，利用软 硬件平台进行功能验证。 时间安排：开课后第 5 周。 仪器要求：PC 机、QUARTUS II 软件 必开 设计 4 数字时钟系统设 计 4 实验内容：1．学习采用 FPGA 设计方法的数字 电路系统设计流程和方法； 2．进行数字时钟系统功能划分，分模块设计与 实现； 3. 数字时钟系统总体设计，并在 FPGA 开发实 验装置实现预定功能的数字时钟系统。 实验要求：掌握电路系统设计和实现的方法，完 必开 设计