序言

全国大学生电子设计竞赛是由教育部发起，教育部高等教育司和信息产业部人事教育司组织的面向全国各类、各层次大学生的学科竞赛，是在大学生中开展最广泛的赛事之一。竞赛的组织运行模式为“政府主办、专家主导、学生主体、社会参与”十六字方针。截至目前，全国大学生电子设计竞赛已经有二十年的历史。二十年来，竞赛在促进我国高等学校电子信息、自动化和计算机等专业和相关课程内容的改革，加强大学生创新能力、动手能力和协作精神的培养，提高学生的业务素质以及针对实际问题进行分析解决的综合能力等方面发挥了重要作用，也为优秀人才的脱颖而出创造了良好条件，因而备受社会关注。各高校也都非常重视，除了在相关课程的日常教学中加大训练力度外，还在选拔参赛队员前后组织相关辅导和强化训练。近年来，参加全国大学生电子设计竞赛的高职高专院校学生逐年增多，急需适合这类学生的竞赛培训教材。

另外，目前全国每年都有大批大学应届毕业生找不到工作，而大批用人单位却苦于招不到理想的人才。其中原因是多方面的，但大学教育与社会需求严重脱节是非常重要的原因之一。为此，各高校都在积极进行教学内容和教学方法等方面的改革，以尽快适应行业发展和社会对人才的需求，因此，迫切需要一批适用于应用型工程技术人才培养的教材。

为满足高等职业院校和高等专科院校学生电子设计竞赛培训和应用型电子工程技术人才培养的需要，2012年,全国大学生电子设计竞赛山东赛区组委会组织了一批有多年指导电子设计竞赛经验的老师，编写了适合高职高专类学生的《全国大学生电子设计竞赛培训教程》。2013年，在总结前期教材编写出版经验的基础上，组委会又组织编写了这套既可用于全国大学生电子设计竞赛，也可用于电子信息类专业电子产品设计与制作核心能力培养的工程型系列教材，以期推动大学生电子设计竞赛和高等学校电子信息类专业的教学改革和教材建设。

该系列教材由清华大学出版社出版，并列为“21世纪高等学校电子信息类专业核心课程工程型规划教材”和“面向全国大学生电子设计竞赛系列教材”，包括《模拟电子技术》、《数字电子技术》、《微控制器技术——MSP430单片机应用技术》、《传感器应用技术》、《电子产品制作技术》和《FPGA/CPLD应用技术》。

鉴于目前各高校对参加电子设计竞赛学生的培训多半是在完成计划内课程教学的基础上再补充一些与竞赛有关的内容，并进行适当的强化训练。因此，该系列教材的定位是首先满足课堂教学，同时兼顾电子设计竞赛培训的需求。如果学生学完这套丛书的内容，参加电子设计竞赛前只需要强化实践技能的训练即可； 如果学校教学计划中没有安排这套教材中的全部课程（如“传感器技术”、“电子产品制作技术”和“FPGA/CPLD应用技术”等并不是所有学校都开设），竞赛培训时就要补充有关内容。

该系列教材的适用对象是高职高专和应用型本科电子信息类专业的学生，因此，没有列入“嵌入式系统”和“DSP技术”。虽说这两门课程也是电子设计竞赛和电子产品设计与制作所必需的课程，但由于其难度较大，高职高专学生学习起来比较困难，所以这套丛书中没有包括这两门课程的教材。

该系列教材体现了基于CDIO的项目化教学的工程教育理念。目前，为了使高等教育特别是高等工程教育更好地适应社会需求，各高校都在积极进行人才培养模式方面的探索。但由于各学校的学生基础、教师水平、教学经费投入和教学条件都有很大差异，其他学校成功的做法，拿到自己学校就不一定行得通。纵观国内外高等学校成功的教学改革经验，我们认为基于CDIO（Conceive、Design、Implement、Operate，构思、设计、实现、运行）的项目化教学模式对二、三类本科和高职高专的工程类专业具有一定的借鉴价值。因为它提倡基于CDIO的理念，以项目为主线组织教学内容和教学活动，把“学科导向”变为“项目导向”，把“学以致考”变为“学以致用”，把强调学科知识的完备性与系统性变为注重项目训练的系统性与完整性； 让学生在做项目的过程中学习必要的专业基础知识，基础知识以“必需、够用”为度； 加强学生学习能力的培养，注重培养学生应用所学知识解决实际问题的能力，指导学生循序渐进地完成好一个个精选的、适合于多数学生的工程项目，使学生在做项目的过程中提高项目构思、设计、实现、运行的能力，然后再运用这种能力去解决新的工程实际问题，从而提高适应工作环境和技术的发展变化的能力。这种教学模式在本科与高职、学校与学校之间的差异关键在于如何选好符合学生实际的项目。基于这种考虑，我们在这套教材的编写过程中尽量体现这种理念，这在全国尚不多见。

该系列教材打破了传统的理论体系，采用基于CDIO工程教育理念的项目化教学模式，将每门课程的核心内容融入项目中，根据项目的需要，按照项目内容、必备知识、项目实施和扩充知识的架构对传统教材内容进行了重组，把每个项目的实施过程归纳为“构思、设计、实现、运行”四个步骤，以加强对学生进行工程项目实施能力的培养。所选项目的难度科学合理，一般难度、中等难度、较高难度的项目各占一定比例。每部教材都编入了一两个有代表性的综合项目，所选综合项目覆盖了本课程的主要内容，而教材中的其他项目基本上就是这些综合项目的子模块（子项目）。

该系列教材兼顾了高职高专学生电子设计竞赛和电子设计与制作核心能力培养的需要，以工程应用为重点，尽量淡化基础理论的难度，基础知识以“必需、够用”为原则； 结合电子产品设计与制作的工程实际，突出重点与主流技术， 如《数字电子技术》、《模拟电子技术》和《电子产品制作技术》突出历年电子设计竞赛中常用的电路模块和技术，《微处理器技术》以竞赛赞助商TI（德州仪器）公司的430系列单片机为主，《FPGA/CPLD应用技术》选用业内著名商家Altera公司提供的主流的芯片和开发系统等。

该系列教材在编写中聘请了行业企业的工程技术人员参与，每部教材的编者中至少有一位是来自行业企业的一线工程技术人员。行业企业一线工程技术人员有着丰富的工程实践经验，他们最清楚相关专业中哪些课程是最有用的，传统教材中哪些内容是工作中必需的，哪些是可有可无的，哪些是很少用到甚至是没用的。聘请行业企业工程技术人员参与教材编写，使教材的编写得到了更多先进技术的支持，获得了更多来源于工程实际的案例资源。他们把自己丰富的工程实践经验引入教材，使教材内容更具有新意，更贴近行业企业的应用实际。

该系列教材的主编、副主编和其他作者均有着丰富的教学和工程实践经验，多数作者还具有指导大学生电子设计竞赛的经历，有的作者指导的学生代表队还获得过全国奖。他们有着强烈的责任意识、质量意识和创新意识，在教材编写过程中每个细节的工作都精益求精，使教材的质量达到了较高水平。

该系列教材编写过程中得到了TI公司和Altera公司的大力支持，公司为教材的编写提供了许多宝贵的资料。教材的编写中还参考了部分兄弟院校教师和学生的作品，由于这些作品有的还没有正式发表，因而无法在参考文献中一一列出，在此一并表示感谢。

张有志2014年3月于济南

前言

EDA（电子设计自动化）技术，是以可编程逻辑器件为设计载体、以硬件描述语言为系统逻辑描述的主要表达方式，以计算机为工作平台，以EDA工具软件为开发环境，自动完成电子系统设计的全过程。EDA技术已经发展成为电子系统设计者完成电子系统设计的重要工具。

本教材适用于高职高专电类专业和本科非电子信息类专业。全书分为两篇，第一篇介绍FPGA/CPLD的基础知识，共分为3个项目。分别讲解了FPGA/CPLD的基本结构、VHDL语言的基本知识和FPGA/CPLD的开发环境。基础知识以“必需、够用”为原则。第二篇侧重应用开发，共分为9个项目，依据CDIO理念，把相关知识融入项目中学习。所选项目难度由易到难，项目4～项目9为小型简单项目，训练学生基本的VHDL程序设计能力，掌握VHDL程序结构和VHDL并行语句与顺序语句。项目10～项目12为综合实用型项目，训练学生复杂VHDL程序设计能力，掌握VHDL层次化设计，综合项目基本覆盖课程的主要内容。通过本课程的学习，学生能够熟练使用EDA开发工具，具备初步的VHDL程序设计能力，能够利用FPGA/CPLD器件完成电子产品的开发。同时，作为现代企业所需要的高技能人才的社会能力，也能够通过该门课程的学习得以提升。

本教材的主要特色有以下几点。

（1） 体现基于CDIO的项目化教学的工程教育理念。以项目为主线让学生在做项目的过程中学习必要的专业基础知识，基础知识以“必需、够用”为原则，加强学生学习能力的培养，注重培养学生应用所学知识解决实际问题的能力，指导学生循序渐进地完成好一个个精选的、适合于多数学生的工程项目，使学生在做项目的过程中提高项目构思、设计、实现、运行的能力，然后再运用这种能力去解决新的工程实际问题，从而提高适应工作环境和技术发展变化的能力。

（2） 行业企业工程技术人员参与教材编写。聘请行业企业工程技术人员参与教材编写，可得到更多的先进技术的支持，使教材内容更具有新意； 获得更多的来源于工程实际的案例资源； 把他们丰富的工程实践经验引入教材，使教材更贴近于行业企业的应用实际。

本书紧密结合高职高专学生的实际，选材精炼、突出实践、讲究实用，不仅可以作为高职高专类学生的教材，还可作为高职高专学生全国电子设计竞赛的培训教材，对电子信息类专业的工程技术人员也有较高的参考价值。

山东凯文科技职业学院韩晓敏老师担任本教材主编，负责全书的统稿工作，并编写了项目4～项目7； 山东省计算中心助理研究员张鹏担任副主编，编写了项目8～项目12及3.3节； 江苏理工学院刘海妹老师担任副主编，编写了项目1、项目2、3.1、3.2节； 山东奥太电气有限公司张洪亮工程师担任参编，在项目的程序调试和硬件制作方面做了大量工作。

山东大学张有志教授、张平慧教授为本书的完成提供了大量支持、帮助，在此表示感谢。

由于信息技术发展迅速，其应用领域不断扩展，限于编者的常识水平和知识范围，错误之处在所难免，敬请广大读者批评指正。

编者2014.4