用于 FPGA 设计的硬件描述语言

用于 FPGA 设计的硬件描述语言

本课程是嵌入式系统的 FPGA 设计专项课程的一部分

位教师：Timothy Scherr

访问权限由 Coursera Learning Team 提供

44,716 人已注册

4个模块

深入了解一个主题并学习基础知识。

625 条评论

中级等级

需要一些相关经验

灵活的计划

4 周在 10 小时一周

自行安排学习进度

79%

大多数学生喜欢此课程

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自行安排学习进度

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您将学到什么

解释 HDL 在 FPGA 和 ASIC 设计输入和验证中的作用
利用 HDL 软件工具进行 FPGA 开发

您将获得的技能

要了解的详细信息

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作业

1 个测验，5 项作业

授课语言：英语（English）

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积累特定领域的专业知识

本课程是嵌入式系统的 FPGA 设计专项课程专项课程的一部分

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向行业专家学习新概念
获得对主题或工具的基础理解
通过实践项目培养工作相关技能
获得可共享的职业证书

该课程共有4个模块

本课程也可以作为 ECEA 5361 的学分，是 CU Boulder 电子工程理学硕士学位的一部分。逻辑设计的硬件描述语言使学生能够使用 VHDL 和 Verilog 设计电路，这是 FPGA 设计中最常用的设计方法。它采用 Natural Processing 学习流程，使语言学习变得简单易行。首先介绍简单的示例，然后介绍语言规则和语法，接着介绍更复杂的示例，最后使用测试台模拟来验证设计的正确性。讲课内容通过许多编程例题得到强化，从而掌握语言技能。完成本课程后，每个学生都将基本熟练掌握这两种语言，更重要的是，他们将掌握足够的知识，可以继续学习并自行掌握 Verilog 和 VHDL 的专业知识。本课程包括特定的硬件和软件要求。请查看下面的常见问题以了解完整的详细信息。

本模块介绍用于逻辑设计的 VHDL 语言的基础知识。它介绍了如何使用 VHDL 作为 FPGA 和 ASIC 逻辑设计的设计入门方法。为了提供背景信息，本课介绍了 VHDL 在 FPGA 设计流程中的应用。然后用一个简单的例子（4 位比较器）作为该语言的第一个短语。此外，还解释了 VHDL 规则和语法，以及语句、标识符和关键字。最后，使用仿真软件工具 ModelSim 演示仿真作为测试 VHDL 电路设计的一种手段。编程作业用于开发技能和巩固所介绍的概念。

涵盖的内容

10个视频6篇阅读材料2个作业4个编程作业1个讨论话题

10个视频总计48分钟

FPGA 设计硬件描述语言简介 4分钟
为什么要学习 VHDL？ 2分钟
FPGA 设计流程 3分钟
VHDL 入门：有限状态机 4分钟
如何说 VHDL，第一句话 7分钟
VHDL 赋值、运算符、类型 4分钟
VHDL 规则和语法，接口端口 4分钟
ModelSim 中的 VHDL：下载和安装 3分钟
ModelSim 中的 VHDL：添加到您的工具包 6分钟
提交 VHDL 编程作业 12分钟

6篇阅读材料总计161分钟

课程更新和无障碍支持 1分钟
非学分制学生：欢迎和帮助 10分钟
FPGA 设计硬件描述语言评估策略 10分钟
硬件和软件要求 10分钟
课程 2-001：第 1 周阅读 120分钟
第 1 周编程作业文件 10分钟

2个作业总计60分钟

VHDL 查找代码错误 30分钟
第 1 单元测验 30分钟

4个编程作业总计240分钟

VHDL 2 位比较器 60分钟
VHDL 更正错误 60分钟
VHDL 多数票 60分钟
VHDL 1 位全加法器 60分钟

1个讨论话题总计10分钟

自我介绍 10分钟

本模块将进一步探讨如何使用 VHDL 语言进行逻辑设计。将介绍和讲解许多组合和同步逻辑电路的实例，包括触发器、计数器、寄存器、存储器、三态缓冲器和有限状态机。讲解并演示了分层设计方法和模块化设计技术。还介绍了如何创建测试台，作为设计验证的一种手段。通过编程作业，学生有充分的机会练习和完善自己的设计技术。

涵盖的内容

10个视频2篇阅读材料1个作业5个编程作业

10个视频总计52分钟

学习 VHDL 语言（介绍） 1分钟
组合电路 4分钟
同步逻辑：锁存器和触发器 5分钟
同步逻辑：计数器和寄存器 6分钟
巴士和三态缓冲区 4分钟
模块化设计： VHDL 中的组件、生成和循环 3分钟
VHDL 中的测试台：组合式 8分钟
VHDL 中的测试平台：同步 5分钟
VHDL 中的存储器 8分钟
VHDL 中的有限状态机 8分钟

2篇阅读材料总计130分钟

第二周阅读 120分钟
第 2 周编程作业文件 10分钟

1个作业总计30分钟

第二单元测验 30分钟

5个编程作业总计480分钟

VHDL 74LS163 二进制计数器 120分钟
VHDL 创建内存 60分钟
VHDL 有限状态机 60分钟
VHDL ALU 120分钟
VHDL FIFO 120分钟

本模块介绍用于逻辑设计的 Verilog 语言的基础知识。它介绍了如何使用 Verilog 作为 FPGA 和 ASIC 逻辑设计的设计入门方法，包括 Verilog 的发展历史。然后用一个简单的例子（4 位比较器）作为该语言的第一个短语。然后讲解 Verilog 规则和语法，以及语句、运算符和关键字。最后，使用仿真工具 ModelSim 演示了如何使用仿真来测试 Verilog 电路设计。编程作业用于开发技能和巩固所介绍的概念。

涵盖的内容

9个视频2篇阅读材料1个测验1个作业4个编程作业

9个视频总计92分钟

Verilog 寓教于乐（介绍） 4分钟
您的第一个 Verilog 短语 11分钟
Verilog 规则和语法；关键字和标识符；Sigasi/Quartus 编辑 12分钟
Verilog 语句和运算符 16分钟
Verilog 模块、端口模式和数据类型 11分钟
Verilog 结构 11分钟
使用 ModelSim 进行测试 6分钟
Verilog 评估 11分钟
提交 Verilog 编程作业 10分钟

2篇阅读材料总计80分钟

第 3 周阅读 70分钟
第 3 周编程作业文件 10分钟

1个测验总计20分钟

Verilog 查找错误 20分钟

1个作业总计30分钟

第 3 单元测验 30分钟

4个编程作业总计180分钟

Verilog 2 位比较器 30分钟
Verilog 更正错误 60分钟
Verilog 多数票 30分钟
Verilog 4 位全加法器 60分钟

本模块将进一步探讨如何使用 Verilog 语言进行逻辑设计。将介绍和解释许多组合和同步逻辑电路的实例，包括触发器、计数器、寄存器、存储器、三态缓冲器和有限状态机。讲解并演示了分层设计方法和模块化设计技术。还介绍了如何创建测试台，作为设计验证的一种手段。学生有充分的机会按照编程作业的要求编写代码，练习和完善自己的设计技术。

涵盖的内容

10个视频2篇阅读材料1个作业5个编程作业

10个视频总计48分钟

学习 Verilog 语言（入门） 3分钟
组合电路 5分钟
同步逻辑：锁存器和触发器 4分钟
同步逻辑：计数器和寄存器 6分钟
巴士和三态缓冲区 4分钟
Verilog 模块化设计 4分钟
Verilog 测试平台 8分钟
Verilog II 中的测试平台 3分钟
使用 Verilog 的存储器 5分钟
Verilog 有限状态机 7分钟

2篇阅读材料总计25分钟

第 4 周阅读 15分钟
第 4 周编程作业文件 10分钟

1个作业总计30分钟

第 4 单元测验 30分钟

5个编程作业总计480分钟

Verilog 74LS161 二进制计数器 120分钟
Verilog 创建内存 60分钟
Verilog 有限状态机 60分钟
Verilog ALU 120分钟
Verilog FIFO 120分钟

获得职业证书

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攻读学位

课程是 University of Colorado Boulder提供的以下学位课程的一部分。如果您被录取并注册，您已完成的课程可计入您的学位学习，您的学习进度也可随之转移。

位教师

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(242个评价)

Timothy Scherr

University of Colorado Boulder

5 门课程 117,698 名学生

提供方

University of Colorado Boulder

人们为什么选择 Coursera 来帮助自己实现职业发展

Felipe M.

自 2018开始学习的学生

''能够按照自己的速度和节奏学习课程是一次很棒的经历。只要符合自己的时间表和心情，我就可以学习。'

Jennifer J.

自 2020开始学习的学生

''我直接将从课程中学到的概念和技能应用到一个令人兴奋的新工作项目中。'

Larry W.

自 2021开始学习的学生

''如果我的大学不提供我需要的主题课程，Coursera 便是最好的去处之一。'

Chaitanya A.

''学习不仅仅是在工作中做的更好：它远不止于此。Coursera 让我无限制地学习。'

学生评论

5 stars
60.16%
4 stars
27.20%
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6.88%
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已于 May 6, 2020审阅

FIFO assignments in both Verilog and VHDL should define purpose of all the internal nets and registers listed in the problem.

已于 Jul 26, 2023审阅

Absolutely the best course I've taken! It was incredibly comprehensive, and I learned so much from it. Highly recommended for anyone looking to delve into FPGA and hardware design.

已于 Jun 6, 2021审阅

I really liked this course . if someone wants to know how digital circuits are made inside of computer then this course could be proven as turning point in his way of learning .

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