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第1章 概述 1

1.1 EDA技术及其发展 1

1.1.1 EDA技术的含义 1

1.1.2 EDA技术的优势 1

1.1.3 EDA技术的发展历程 3

1.2 EDA技术四要素 3

1.2.1 软件开发工具 3

1.2.2 硬件描述语言 5

1.2.3 大规模可编程逻辑器件 8

1.2.4 实验开发系统 11

1.3 EDA流程及工具 11

1.3.1 源程序的编辑和输入 12

1.3.2 逻辑综合和优化 13

1.3.3 目标器件的布线／适配 13

1.3.4 目标器件的编程／下载 13

1.3.5 设计过程中的仿真 13

1.3.6 硬件仿真／硬件测试 14

1.4 IP核 14

1.4.1 软核 14

1.4.2 硬核 14

1.4.3 固核 15

1.5 EDA技术应用展望 15

1.5.1 EDA技术应用于科研和新产品的开发 15

1.5.2 EDA技术应用于专用集成电路的开发 16

习题 16

第2章 CPLD/FPGA结构与工作原理 17

2.1 CPLD 17

2.1.1 CPLD的基本结构 17

2.1.2 CPLD实现逻辑的基本原理 18

2.2 FPGA 19

2.2.1 主要内部资源 19

2.2.2 FPGA的供电机制 21

2.2.3 FPGA的配置 22

2.2.4 器件的标识方法说明 23

2.3 CPLD和FPGA的比较 23

习题 24

第3章 VHDL结构与要素 25

3.1 VHDL概述 25

3.1.1 一个设计实例 25

3.1.2 设计实例的说明与分析 28

3.2 VHDL结构 28

3.2.1 库、程序包和配置 28

3.2.2 实体 31

3.2.3 结构体 32

3.3 端口模式 33

3.4 数据类型 35

3.4.1 VHDL的预定义数据类型 35

3.4.2 IEEE预定义标准逻辑位与标准逻辑矢量 37

3.4.3 其他预定义标准数据类型 38

3.4.4 自行定义的数据类型 38

3.5 数据对象 40

3.5.1 常量 40

3.5.2 变量 40

3.5.3 信号 41

3.5.4 常量、变量、信号的比较 42

3.5.5 进程中的信号赋值与变量赋值 43

3.6 操作符 49

3.6.1 并置连接操作符 50

3.6.2 逻辑操作符 51

3.6.3 关系操作符 52

3.6.4 算术操作符 53

3.6.5 重载操作符 56

3.7 文字规则 57

3.7.1 基本规则 57

3.7.2 数字型文字 57

3.7.3 字符串型文字 58

3.7.4 标识符 58

3.7.5 下标名及下标段名 59

3.7.6 关键词 59

习题 59

第4章 QuartusⅡ应用指南 61

4.1 VHDL文本输入设计流程 61

4.1.1 建立工程文件夹和编辑文本 61

4.1.2 创建工程 62

4.1.3 全程编译 64

4.1.4 时序仿真 65

4.1.5 应用网表观察器 70

4.1.6 引脚锁定 71

4.1.7 基于USB Blaster编程下载器的配置文件下载 73

4.2 原理图输入设计方法 75

4.2.1 输入设计项目和存盘 75

4.2.2 将底层设计设置成可调用的元件 77

4.2.3 全加器设计——顶层设计 78

4.2.4 原理图设计中总线的应用 78

习题 80

第5章 VHDL基本语句 83

5.1 顺序语句 83

5.1.1 顺序赋值语句 83

5.1.2 IF语句 84

5.1.3 CASE语句 89

5.1.4 LOOP语句 91

5.1.5 NEXT语句 93

5.1.6 EXIT语句 94

5.1.7 WAIT语句 95

5.2 并行语句 96

5.2.1 并行信号赋值语句 97

5.2.2 进程语句 99

5.2.3 元件例化语句 103

5.2.4 生成语句 105

习题 111

第6章 VHDL设计 115

6.1 基于CPLD/FPGA的数字电路设计中的几个问题 115

6.1.1 建立和保持时间 115

6.1.2 竞争和冒险 115

6.1.3 复位与置位 117

6.1.4 关于延时 118

6.1.5 VHDL语言应用技巧 119

6.2 VHDL描述风格 121

6.2.1 结构描述 121

6.2.2 数据流描述 122

6.2.3 行为描述 123

6.3 组合逻辑电路设计 124

6.3.1 门电路 125

6.3.2 译码器 126

6.3.3 全加器 128

6.3.4 数据选择器 130

6.3.5 比较器 130

6.3.6 总线缓冲器 131

6.4 时序逻辑电路设计 132

6.4.1 触发器 132

6.4.2 数码寄存器和移位寄存器 135

6.4.3 计数器 136

6.4.4 m序列发生器 139

6.5 状态机的VHDL设计 141

6.5.1 状态机设计法的优势 142

6.5.2 状态机的形式 143

6.5.3 状态机的基本结构 144

6.5.4 一般状态机的VHDL设计 146

6.5.5 一个状态机的设计实例 151

6.6 LPM定制 152

6.6.1 定制ROM 152

6.6.2 定制PLL 160

6.6.3 定制RAM 162

习题 163

第7章 EDA技术应用实例 166

7.1 温湿度自动监控系统设计 166

7.1.1 系统设计方案 166

7.1.2 温湿度数据采集的控制——DHT11的驱动 166

7.1.3 BCD十六进制译码器设计 172

7.1.4 液晶显示器的驱动 174

7.1.5 系统时钟信号与液晶使能信号的产生 178

7.1.6 系统顶层设计 180

7.2 电机传动控制模拟系统设计 181

7.2.1 设计方案一 181

7.2.2 设计方案二 184

7.3 自动售货机控制系统设计 187

7.3.1 系统设计要求 187

7.3.2 系统分析 188

7.3.3 秒脉冲的产生 188

7.3.4 自动售货机主控模块设计 188

7.3.5 显示模块设计 196

7.3.6 系统顶层设计 197

7.4 多功能音乐播放器设计 198

7.4.1 系统设计方案 198

7.4.2 分频模块 199

7.4.3 选曲模块设计 200

7.4.4 地址发生器设计 202

7.4.5 定制简谱数据的ROM 204

7.4.6 简谱转换成分频数 205

7.4.7 数控分频和占空比调整设计 206

7.4.8 基于点阵显示屏的曲名显示 207

7.4.9 系统顶层设计 211

第8章 EDA技术设计实验项目 214

设计一 8位数码扫描显示电路 214

一、设计目的 214

二、设计内容及要求 214

三、设计原理 214

四、思考 216

设计二 直流电机的PWM控制 216

一、设计目的 216

二、设计内容及要求 216

三、设计原理 217

四、思考 218

设计三 基于VHDL状态机的A/D采样控制电路设计 219

一、设计目的 219

二、设计内容及要求 219

三、设计原理 219

四、思考 220

设计四 硬件乐曲演奏电路及扩展设计——音乐播放器 221

一、设计目的 221

二、设计内容及要求 221

三、设计原理 222

四、思考 222

设计五 四人抢答电路与八路彩灯控制器 223

一、设计目的 223

二、设计内容及要求 223

三、设计原理 223

四、思考 224

设计六 交通灯控制系统设计 224

一、设计目的 224

二、设计内容及要求 224

三、设计原理 224

四、思考 224

参考文献 226

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