基于FPGA的电子技术教学实践与应用

曲帅 张迪 王宇 陆军装甲兵学院

1 引言

《电子技术》课程电气、通信等专业非常重要的一门专业基础课。如果没能掌握相关知识内容对后面专业课程的学习产生一定的影响。电子技术发展迅速。而与以往的教学内容现已明显跟不上现在电子技术发展的要求。如何改变这一现状是我们目前面临的难题。而FPGA作为当前IC设计的主流形式之一，如何将FPGA应用到电子技术的教学实践中，让学生能够较短的实践内不但能够掌握现代化的科技与知识，同时又能提高学生创造能力，具有非常积极的作用。

2 FPGA工作原理及开发流程

FPGA（Field Programmable Gate Array）即现场可编程门阵列，其是基于PAL、GAL、EPLD、CPLD等可编程器件发展所得。作为ASIC领域中的一种半定制电路，不但能够弥补了定制电路的缺陷，而且还能够克服了已有可编程器件门电路有限的特点。对于一个n输入的逻辑运算，无论属于与或非运算或是异或运算等，最大可能存在2n种结果。因此，如若先前往相同存储单元内存放对应的结果，便意味着具备了与非门电路功能。FPGA的原理与其相同，他采取文件烧写的方式来配置查找表的内容，以便于能够在同一电路下具备各类逻辑功能。查找表简称LUT，LUT其实就是一个RAM。FPGA多使用4或者6输入的LUT，所以一个LUT可以看成是一个4或者6位地址线的16×1或者64×1的RAM。通常通过原理图或者HDL语言（VHDL或者Verilog）描述了一个逻辑电路以后，FPGA开发软件会自动计算逻辑电路的所有结果，并把真值表事先写入RAM。这样，每输入一个信号进行逻辑运算就等于输入一个地址进行查表，找出地址对应的内容，然后输出即可。……