高职FPGA一体化教学平台的设计开发

福建信息职业技术学院 陈岳林

基于现场可编程门阵列（FPGA，Field Programmable Gate Array）器件，开发了一体化教学硬件平台及其配套的实践项目。该硬件平台利用Cyclone IV FPGA，在外围加入显示模块、按键模块、存储模块、时钟模块、温度模块和扩展接口等，与配套项目教材结合进行一体化教学，可提高高职学生的FPGA设计实践能力。该平台已成功应用于高职电子信息工程技术专业的FPGA教学，教学效果良好。

随着可编程逻辑技术的不断进步和创新，FPGA器件已被广泛应用于通信、航天、图像处理、医疗电子、人工智能等领域。由于其现场逻辑功能可重构且具有高集成度、高密度和高性能等特点，因而得到了迅猛发展。

面向社会对这方面人才的需求，大多数院校都开设FPGA相关的专业课程，但高职学生不同于本科学生，高职学生理论基础较差，实践动手能力较强，教学层面不应该停留在基础理论和技术的讲解上，而应在实践操作中学习。但FPGA芯片相比单片机贵不少，导致FPGA实验箱的价格高，且实验箱兼容内容多，导致实验箱的体积大，不方便教学使用，再者，FPGA领域发展快，实验箱升级不方便费用又高，实验箱易淘汰。为了更好地培养学生的学习兴趣及实际操作能力，本文搭建相应的硬件平台并配套实验项目，让学生更直观地看到各种电路的实现过程及实现效果，建立一个以项目化学习与活页式教材结合的一体化教学平台。

1 硬件平台设计

1.1 设计目标

结合高职FPGA教学目标，以“够用、通用、可扩展”的原则进行硬件平台设计。……