1. 我们身处的“数字逻辑”世界
2. 数制及编码
   • 学习要点：
     • 了解数制、码制的基本概念；
     • 掌握常用数制（二进制、八进制、十进制、十六进制）及其转换方法；
     • 了解常用的二进制码（自然二进制码、循环码、奇偶校验码）及BCD码（8421BCD码、5421BCD码、余3BCD码）

• 内容：
  1. 认知世界从识数开始
  2. 数字编码系统
  3. 二进制编码
  4. 有符号的二进制数
  5. 二进制到十进制的转换
  6. 16进制
  7. 8进制系统
  8. 纠错和检测代码

1. 如何使用FPGA
2. 与LED相关的项目

• 点亮LED - LED的控制及开关、按键的使用
  • 小脚丫FPGA板上的led及控制资源
  • 点亮一颗LED
  • 点亮多颗LED
  • 用开关、按键控制多颗LED
  • 用开关控制三色灯
• 用LED体会组合逻辑 - 通过不同按键的输入控制不同LED的输出来体会组合逻辑的基本构成
• 7段数码管显示控制 - 7段数码管的显示控制原理及支持的组合逻辑功能
• 心跳灯 - 时序逻辑、计数器
• 流水灯 - 时序逻辑、计数器
• 呼吸灯 - PWM
• 三色灯 - PWM
• 交通灯 - 状态机
• LED阵列 - FPGA来控制8*8灯板显示字符和图案

学习要点：：

• 掌握逻辑代数的基本概念、基本公司和基本规则
• 掌握逻辑函数的描述方式（真值表、表达式、电路图、卡诺图）及其相互转换方法
• 了解逻辑函数最简与或式的公式化简法，掌握逻辑函数（4变量及以下）最简与或式的卡诺图化简法
• 掌握MOS场效应管的开关特性和有关参数
• 掌握CMOS反相器的功能和主要外部电气特性
• 了解CMOS与非门、或非门、OD门、三态门的工作原理

内容：

1. 数字门介绍
2. 逻辑非门
3. 逻辑或门
4. 逻辑与门
5. 与非门
6. 或非门
7. 异或门
8. 异非或门

1. 逻辑门和数字抽象
2. 布尔代数
3. 逻辑关系描述
4. 逻辑函数的化简与变换

1. 布尔代数基础
2. 布尔代数的定律和理论
3. 布尔函数或开关函数
4. 使用逻辑门实现布尔函数
5. 卡诺图

知识要点：

• 掌握SSI组合电路的分析方法及双轨输入条件下的设计方法
• 了解MSI组合电路编码器、译码器、数据选择器、数据比较器、加法器的功能
• 账务用MSI组合电路数据选择器、数据比较器、加法器实现组合逻辑设计的方法
• 了解组合电路中的竞争冒险现象
• 掌握增加多余项消除逻辑冒险的方法
• 了解取样法消除冒险的方法

组合逻辑 - 当前的2个或多个逻辑输入通过某种特定的功能得到需要的逻辑输出，而这个输出只依赖于当前的输出。逻辑门是构成组合逻辑的基础。 组合逻辑包括了：

• 输入变量，二进制，要么是0，要么是1，n个输入变量相当于在输入端有2n种可能的“位”组合
• 逻辑门构成的布尔逻辑
• 输出变量

组合逻辑电路的设计流程：

1. 确定输入变量和输出变量的个数
2. 将输入和输出变量都用字母表示
3. 将输入和输出变量的关系描述出来
4. 构建能够表达上述输入输出关系的真值表
5. 获取针对每一个输出变量与输入变量之间关系的布尔表达式
6. 简化针对不同输出变量的布尔表达式
7. 基于简化的波尔表达式构建逻辑框图

可以采用多种不同的简化技巧以最小化布尔表达式，目的是减少门数，进而降低成本。这些技巧包括布尔算数理论、卡诺图化简，从硬件实现的角度，实现如下的目标：

• 尽可能少的门数，最少数量的输入
• 门和门之间的连接要尽可能少，传输时间尽可能短

以上的方法对于小规模的电路是简单、有效的，也是比较通用的方式，但如果电路变得再复杂，门数增加，门和门之间的连接关系更多，基于这种方法的设计就变得不可靠而且耗时，因此厂家提供一些定制化好的集成电路，有小规模、中规模、大规模和超大规模的IC。在数字系统中比较常用的一些中规模的集成电路：

• 用于运算和逻辑
  • 加法器 - 半加器、全加器、半减器、全减器、加法-减法器、比较器
  • 乘法器
  • 数据比较器
  • ALU

• 码制转换
  • 编码器
  • 译码器
    • 二进制到格雷码
    • 二进制到BCD码变换
    • 7段数码管显示
  • 奇偶校验生成器和奇偶校验
• 用于数据通信
  • 多路选择器/复用器
  • 解复用器

它们被广泛用于计算、数字测量、计算机、数字信号处理、自动控制、工业进程处理、数字通信等。

• 典型组合逻辑部件设计
• 组合逻辑的时序分析
• 组合逻辑电路介绍

1. 时序逻辑介绍
2. 时序逻辑电路概述
3. 锁存器和触发器
4. 同步时序逻辑设计
5. 典型时序逻辑部件设计

1. 时序电路基础
2. 锁存器
3. 触发器
4. SR触发器
5. JK触发器
6. D触发器
7. T触发器
8. 移位寄存器
9. 计数器
10. 触发器转换
11. 触发器应用

• Introduction to Digital Counters
• Synchronous Counters
• Asynchronous counters or Ripple counters
• BCD or Decade Counter
• Johnson Ring counter
• 4017 Decade Counter and LED Sequencer

• 基本运算部件
• 定点数运算
• 浮点数运算
• FPGA功能块

在机器语言程序所运行的计算机硬件和上层软件之间的一座桥梁，是软件和硬件之间接口的完整定义

• 指令系统概述
• 指令系统设计
• 指令系统实例 - RISC-V架构

• CPU概述
• 单周期CPU设计
• 多周期CPU设计
• 流水线CPU设计
• 流水线冒险及处理
• 高级流水线技术

• 存储器概述
• 主存储器的基本结构
• 高速缓存存储器
• 虚拟存储器

• 外设与CPU和主存的互连
• I/O接口和I/O端口
• 输入、输出控制方式
• I/O子系统中的I/O软件
• Introduction to Sensors and Transducers
• Position sensors
• Temperature sensors
• Light sensors
• InfraRed (IR) sensor (Obsatcle Detection sensor)
• Touch sensor
• Electromechanical Relay
• Electromechanical Relay-1
• Electromechanical Relay-2
• DC motors
• Sound Transducers

• GCD算法
• 整数平方根算法
• FIR滤波器
• FFT
• 数字正交解调DDC
• WIFI_ESP8266通信系统设计

• Open loop System or Non-feedback system
• Closed loop systems or Feedback systems
• Negative-feedback-system
• Electronic System
• Negative Feedback Circuits

• 555 timer theory
• Monostable multivibrator using 555 timer
• Astable Multivibrator using 555 timer
• Bistable multivibrator using 555 timer
• 555 timer as schmitt trigger