北方工业大学：电气工程及其自动化《CPLD原理及应用》课程教学大纲

电气与控制工程学院 课程教学大纲 课程名(COURSE TITLE): CPLD原理及应用 课程代码(COURSE CODE): 7201001 学分(CREDIT VALUE): 2 开课单位(DEPARTMENT/UNIT)：电气工程系 版本(VERSION): DG7201001-202108 课程负责人 (COURSE COORDINATOR): 贾鹏宇 北方工业大学电气与控制工程学院 2021年8月

电气与控制工程学院 课程教学大纲 课 程 名（COURSE TITLE）： CPLD 原理及应用 课程代码（COURSE CODE）： 7201001 学 分（CREDIT VALUE）： 2 开课单位（DEPARTMENT/UNIT）： 电气工程系 版 本（VERSION）： DG7201001-202108 课程负责人 （COURSE COORDINATOR）： 贾鹏宇 北方工业大学 电气与控制工程学院 2021 年 8 月

目录 1课程基本信息 2毕业要求与课程目标 2.1本课程支撑的毕业要求观测点 2.2课程目标 4 2.3毕业要求与课程目标的关系 3课程内容及安排 3.1课程学时总体安排 3.2各知识单元内容和预期学习目标 5 4课堂教学设计和实施载体。 5课程实验教学. 5.1上机实验名称和安排 5.2实验要求和教学组织 5.3实验预习和实验报告要求 11 5.4实验教学在能力培养方面的具体措施 6课程考核方案和依据， 6.1课程考核方案 6.2课程各考核项评价依据和标准」 12 7本次修订说明 13 8其他需要说明的问题 13

2 目 录 1 课程基本信息.............................................................................................................................. 3 2 毕业要求与课程目标.........................................................................................................4 2.1 本课程支撑的毕业要求观测点.....................................................................................4 2.2 课程目标............................................................................................................................4 2.3 毕业要求与课程目标的关系........................................................................................ 5 3 课程内容及安排..................................................................................................................5 3.1 课程学时总体安排..........................................................................................................5 3.2 各知识单元内容和预期学习目标.................................................................................5 4 课堂教学设计和实施载体................................................................................................. 7 5 课程实验教学...................................................................................................................... 8 5.1 上机实验名称和安排......................................................................................................8 5.2 实验要求和教学组织......................................................................................................8 5.3 实验预习和实验报告要求.........................................................................................11 5.4 实验教学在能力培养方面的具体措施.....................................................................11 6 课程考核方案和依据.......................................................................................................11 6.1 课程考核方案.................................................................................................................12 6.2 课程各考核项评价依据和标准..................................................................................12 7 本次修订说明.................................................................................................................... 13 8 其他需要说明的问题...............................................................................................................13

1课程基本信息 课程名称（中文）CPLD原理及应用 课程名称（英文） CPLD Technology and Application 课程计划学时 32 课外学时建议 24 计划学时构成 理论学时20 实验学时0 上机学时12 课外学时要求 线上学习要求：0 自主学习建议学时：24 先修课名称 (7069201)模拟电子技术、(7087611)数字电子技术 适用专业年级 电气工程及其自动化、新能源科学与工程 开课单位 电气工程系 本课程是电气工程及其自动化、新能源科学与工程专业的专业教有课程选 修课，开设于第4学期。目的是使学生能够理解可编程逻辑器件的硬件架构 掌握先进的数字逻辑电路设计方法，熟练使用CPLD的开发工具，了解CPLD 课程简介 在电气工程领域中的应用，培养学生使用CPLD对复杂罗辑系统的综合设计 力。总评成绩以百分制计算，考核形式为撰写一个复杂大规模逻辑电路的设司 报告，其成绩占总成绩的50%，平时成绩占总成绩的50%. 基础资料： (1)《数字逻辑与VHDL设计》，边计年薛宏熙吴强译，清华大学出版社 2005年，1SBN号：9787302079385 参考资料： 教材和学习资源(1)《CPLD/FPGA控制系统设计》，周京华等编著，机械工业出版社， 2011年，1SBN编号：97871I1310228 (2)《CPLD数字电路设计使用MAX+-plusII入门篇》，廖裕评陆瑞强编 清华大学出版社，2001年，1SBN编号：9787900637260 中 大纲版本号 DG7201001-202108 前一版本号 DG7201001-201912 大纲修订人 贾稍字 修订时间 2021.08 课程团队负责人 周京华 实验教学审核人 胡长斌

3 1 课程基本信息 课程名称（中文） CPLD 原理及应用 课程名称（英文） CPLD Technology and Application 课程计划学时 32 课外学时建议 24 计划学时构成 理论学时 20 实验学时 0 上机学时 12 课外学时要求 线上学习要求：0 自主学习建议学时：24 先修课名称 （7069201）模拟电子技术、（7087611）数字电子技术 适用专业年级 电气工程及其自动化、新能源科学与工程 开课单位 电气工程系 课 程 简 介 本课程是电气工程及其自动化、新能源科学与工程专业的专业教育课程选 修课，开设于第 4 学期。目的是使学生能够理解可编程逻辑器件的硬件架构， 掌握先进的数字逻辑电路设计方法，熟练使用 CPLD 的开发工具，了解 CPLD 在电气工程领域中的应用，培养学生使用 CPLD 对复杂逻辑系统的综合设计能 力。总评成绩以百分制计算，考核形式为撰写一个复杂大规模逻辑电路的设计 报告，其成绩占总成绩的 50%，平时成绩占总成绩的 50%。 教材和学习资源 基础资料： （1）《数字逻辑与 VHDL 设计》，边计年 薛宏熙 吴强译，清华大学出版社， 2005 年，ISBN 号:9787302079385 参考资料： （1）《CPLD/FPGA 控制系统设计》，周京华 等编著，机械工业出版社， 2011 年，ISBN 编号: 9787111310228 （2）《CPLD 数字电路设计 使用 MAX＋plusII 入门篇》，廖裕评 陆瑞强编， 清华大学出版社，2001 年，ISBN 编号: 9787900637260 大纲版本号 DG7201001-202108 前一版本号 DG7201001-201912 大纲修订人 贾鹏宇 修订时间 2021.08 课程团队负责人 周京华 实验教学审核人 胡长斌

专业负责人 周京华 审核时间 2021.08 学院批准人 徐继宁 批准时间 2021.09 2毕业要求与课程目标 2.1本课程支撑的毕业要求观测点 电气工程及其自动化专业2021版培养方案为本课程设置了2个观测点，具 体如下： (1)毕业要求观测点1-3：掌握计算机的基本硬件和软件知识及一门编程语 言，具有计算机控制系统设计能力。 (2)毕业要求观测点51：能开发、选择与使用恰当的技术、资源、现代工 程工具和信息技术工具。 2.2课程目标 根据电气专业毕业要求观测点，本课程设置了1个知识目标，1个能力目标 (简称：CYLJYY-X),另根据教育部和学校要求，课程设置了1个思政目标， 不做输出目标考核， 知识目标： CYLJYY-I:CPLD硬件结构与VHDL硬件描述语言 掌握并能解释、描述CPLD的硬件结构特点：理解PLA,PAL,PLD,CPLD FPGA等概念的由来、结构与相关性。理解并掌握VHDL硬件描述语言的基本语 法结构、VHDL程序中的变量类型描述方法。理解并掌握实体、结构体等程序 框架的构成。 能力目标： CYLJYY-2:系统设计能力 借助QuartusⅡ软件，能综合数电、模电等专业课程的基础知识，采用“积 之和”的方法构建出简单组合逻辑系统电路的原理图。能采用VHDL硬件描述 语言，完成简单组合逻辑、时序系统任务要求的设计内容。 思政目标： CYLJYY3:课程思政与课程教学高质量融合

4 专业负责人 周京华 审核时间 2021.08 学院批准人 徐继宁 批准时间 2021.09 2 毕业要求与课程目标 2.1 本课程支撑的毕业要求观测点 电气工程及其自动化专业 2021 版培养方案为本课程设置了 2 个观测点，具 体如下： （1）毕业要求观测点 1-3：掌握计算机的基本硬件和软件知识及一门编程语 言，具有计算机控制系统设计能力。 （2）毕业要求观测点 5-1：能开发、选择与使用恰当的技术、资源、现代工 程工具和信息技术工具。 2.2 课程目标 根据电气专业毕业要求观测点，本课程设置了 1 个知识目标，1 个能力目标 （简称：CYLJYY-X），另根据教育部和学校要求，课程设置了１个思政目标， 不做输出目标考核。 知识目标： CYLJYY-1：CPLD 硬件结构与 VHDL 硬件描述语言 掌握并能解释、描述 CPLD 的硬件结构特点；理解 PLA, PAL, PLD, CPLD, FPGA 等概念的由来、结构与相关性。理解并掌握 VHDL 硬件描述语言的基本语 法结构、 VHDL 程序中的变量类型描述方法。理解并掌握实体、结构体等程序 框架的构成。 能力目标： CYLJYY-2：系统设计能力 借助 Quartus II 软件，能综合数电、模电等专业课程的基础知识，采用“积 之和”的方法构建出简单组合逻辑系统电路的原理图。能采用 VHDL 硬件描述 语言，完成简单组合逻辑、时序系统任务要求的设计内容。 思政目标： CYLJYY -3： 课程思政与课程教学高质量融合

结合“CPLD原理及应用”课程的特点，以纷繁复杂的国际形式为依托，从 课程的CPLD芯片构造、设计等内容为出发点，借助“芯片战”等话题使学生明 确技术落后就要受制于人的社会现实。从而激发学生的爱国情怀，使学生明白老 “辈无产阶级革命家所说的为中华崛起而读书的情怀与思想境界，从而提升学生 的思想意识和思想境界，最终培养成为有理想、有担当的工程技术人员，为技术 进步、社会发展做出贡献。 2.3毕业要求与课程目标的关系 毕业要求 观测点支排权重 课程目标 贡献度 工程知识 13 0.1 CYLJYY-:CPLD硬件结构与VHDL硬件描述语言 100% 使用现代工具5-1 0.05 YLJYY-2:系统设计能力 100% 3课程内容及安排 3.1课程学时总体安排 课程性质：专业教有课程选修课 课内/实验/上机V课外学时：52/12/064 调论课 研讨 社会实践项目任务丁 在线习 其他 (学时) (学时) (学时) (字时) (学时） (学时) 课课课课课课课课课课课课课课课 课外 内外内外内外内外内外内外 内外内 2024001200000000000 3.2各知识单元内容和预期学习目标 本课程内容分为5章，配有6个上机平时实验和1个上机期末大作业。下表 介绍课程的章节划分，学时安排，以及学习完成后的预期目标结果。 知识单元 学习内容和预期结果 学时 章、节、点 课程目标 课内课外

5 结合“CPLD 原理及应用”课程的特点，以纷繁复杂的国际形式为依托，从 课程的 CPLD 芯片构造、设计等内容为出发点，借助“芯片战”等话题使学生明 确技术落后就要受制于人的社会现实。从而激发学生的爱国情怀，使学生明白老 一辈无产阶级革命家所说的为中华崛起而读书的情怀与思想境界，从而提升学生 的思想意识和思想境界，最终培养成为有理想、有担当的工程技术人员，为技术 进步、社会发展做出贡献。 2.3 毕业要求与课程目标的关系 毕业要求 观测点 支撑权重 课程目标 贡献度 1 工程知识 1-3 0.1 CYLJYY-1：CPLD 硬件结构与 VHDL 硬件描述语言 100% 5 使用现代工具 5-1 0.05 CYLJYY-2：系统设计能力 100% 3 课程内容及安排 3.1 课程学时总体安排 课程性质：专业教育课程选修课 课内/实验/上机/课外学时:52/12/0/64 理论课 （学时） 习题课 （学时） 实验 （学时） 研讨 （学时） 社会实践 （学时） 项目任务 （学时） 在线学习 （学时） 其他 （学时） 课 内 课 外 课 内 课 外 课 内 课 外 课 内 课 外 课 内 课 外 课 内 课 外 课 内 课 外 课 内 课外 20 24 0 0 12 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3.2 各知识单元内容和预期学习目标 本课程内容分为 5 章，配有 6 个上机平时实验和 1 个上机期末大作业。下表 介绍课程的章节划分，学时安排，以及学习完成后的预期目标结果。 知识单元 学习内容和预期结果 课程目标 学时 章、节、点 课内 课外