EDA技术基础与实验教程PDF格式文档图书下载

第一部分 EDA技术理论基础 3

第1章 EDA技术概述 3

1.1 EDA技术的含义 3

1.2 EDA技术的发展 4

1.2.1 计算机辅助设计阶段 4

1.2.2 计算机辅助工程阶段 4

1.2.3 电子系统设计自动化阶段 4

1.3 常用的EDA技术开发工具 4

1.3.1 Altera公司集成EDA集成开发工具 5

1.3.2 Xilinx公司的EDA集成开发工具 5

1.3.3 Lattice公司的EDA集成开发工具 8

1.4 EDA技术的软件开发 9

1.4.1 原理图设计简介 9

1.4.2 硬件描述语言设计简介 10

1.4.3 VHDL语言概述 12

1.5 EDA技术的硬件概述 14

1.5.1 可编程逻辑器件简介 14

1.5.2 CPLD/FPGA基础 15

1.6 EDA技术的设计流程 15

1.6.1 设计输入 16

1.6.2 设计综合与适配 17

1.6.3 仿真 17

1.6.4 编程、配置 18

1.6.5 硬件验证 18

1.7 传统设计方法和EDA设计方法的比较 18

1.7.1 传统设计方法 18

1.7.2 EDA设计方法 19

1.8 EDA技术的发展趋势 19

思考题与习题 21

第2章 原理图输入设计 22

2.1 QuartusⅡ软件介绍 22

2.1.1 QuartusⅡ软件开发流程 22

2.1.2 QuartusⅡ软件的特点 23

2.1.3 QuartusⅡ软件的图形用户界面 24

2.2 用原理图编辑方法设计2-4译码器 25

2.2.1 2-4译码器电路输入与编辑 25

2.2.2 2-4译码器的综合 31

2.2.3 2-4译码器的仿真 31

2.2.4 2-4译码器的编程下载 37

2.3 较复杂的原理图设计 38

2.3.1 30秒倒计时电路设计 39

2.3.2 电子钟计数电路设计 40

思考题与习题 46

第3章 VHDL快速入门 47

3.1 VHDL体系结构 47

3.1.1 VHDL体系结构 47

3.1.2 库、程序包 49

3.1.3 实体部分 49

3.1.4 结构体部分 51

3.1.5 配置部分 52

3.2 数据选择器的VHDL描述 52

3.2.1 2选1数据选择器的VHDL描述 52

3.2.2 2选1数据选择器的VHDL相关语法分析 53

3.3 触发器的VHDL描述 56

3.3.1 D触发器的VHDL描述 56

3.3.2 D触发器的VHDL相关语法分析 60

思考题与习题 64

第4章 VHDL基本语句与要素 65

4.1 VHDL的顺序语句 65

4.1.1 赋值语句 65

4.1.2 IF语句 67

4.1.3 CASE语句 70

4.1.4 LOOP语句 72

4.1.5 NEXT语句 74

4.1.6 EXIT语句 74

4.1.7 WAIT语句 75

4.1.8 ASSERT语句 77

4.1.9 REPORT语句 79

4.1.10 子程序调用语句 80

4.1.11 RETURN语句和NULL语句 82

4.2 VHDL的并行语句 83

4.2.1 进程语句 83

4.2.2 并行信号赋值语句 85

4.2.3 并行过程调用语句 87

4.2.4 元件例化语句 88

4.2.5 块语句 89

4.2.6 生成语句 91

4.3 VHDL语言要素 94

4.3.1 VHDL文字规则 94

4.3.2 数据对象 97

4.3.3 VHDL数据类型 99

4.3.4 VHDL操作符 104

4.4 VHDL子程序 107

4.4.1 函数 107

4.4.2 过程 112

4.5 VHDL库 114

4.5.1 VHDL库的种类 115

4.5.2 VHDL库的用法 115

思考题与习题 116

第5章 基本逻辑电路的VHDL设计 117

5.1 组合逻辑电路设计 117

5.1.1 基本门电路设计 117

5.1.2 编码器设计 120

5.1.3 译码器设计 122

5.1.4 加法器设计 125

5.1.5 三态门与双向缓冲电路设计 126

5.2 时序逻辑电路设计 129

5.2.1 触发器设计 129

5.2.2 移位寄存器设计 131

5.2.3 计数器设计 133

5.3 状态机的设计 137

5.3.1 状态机概述 137

5.3.2 一般有限状态机的VHDL设计 139

5.3.3 摩尔型状态机设计 141

5.3.4 米勒型状态机设计 143

5.3.5 状态机的编码 145

思考题与习题 148

第6章 VHDL与原理图层次型混合设计 149

6.1 自底向上混合设计 149

6.1.1 自底向上混合设计流程 149

6.1.2 1位二进制全加器设计 150

6.1.3 简易时钟计数电路设计 155

6.2 自顶向下混合设计 158

6.2.1 自顶向下设计流程 158

6.2.2 十六进制计数译码显示电路设计 159

思考题与习题 166

第7章 宏功能模块的应用 168

7.1 宏功能模块概述 168

7.2 存储器设计 169

7.2.1 ROM设计 169

7.2.2 RAM设计 176

7.2.3 FIFO设计 177

7.3 乘法器设计 179

7.4 锁相环设计 181

7.5 正弦波信号发生器 185

7.6 IP核简介 186

思考题与习题 187

第8章 可编程逻辑器件基础及应用 188

8.1 可编程逻辑器件概述 188

8.1.1 逻辑电路符号的表示 188

8.1.2 可编程逻辑器件的分类 189

8.1.3 简单的PLD原理 190

8.2 CPLD的结构与原理 193

8.2.1 CPLD的结构 193

8.2.2 CPLD的原理 194

8.3 FPGA结构与原理 196

8.3.1 FPGA的结构 196

8.3.2 FPGA的原理 198

8.4 CPLD与FPGA的比较 201

8.4.1 CPLD与FPGA的区别 201

8.4.2 器件应用选择 202

8.5 CPLD与FPGA的编程与配置技术 204

8.5.1 Altera公司的下载电缆 204

8.5.2 Altera器件的编程/配置模式 208

8.5.3 Altera的配置器件 208

8.5.4 Altera器件的编程/配置过程 215

8.6 FPGA的电源 219

8.6.1 FPGA的供电要求 219

8.6.2 FPGA的电源设计 219

8.7 Altera公司主流新器件简介 221

8.7.1 低成本低功耗CPLD 221

8.7.2 低成本FPGA——CycloneⅡ 222

8.7.3 高性能FPGA——StratixⅡ 223

思考题与习题 226

第9章 设计技巧与优化 227

9.1 组合逻辑电路设计技巧 227

9.1.1 组合逻辑电路的分析 227

9.1.2 组合逻辑电路的设计 228

9.2 同步时序逻辑电路设计技巧 230

9.2.1 同步时序逻辑电路特点及设计中的常见问题 230

9.2.2 同步逻辑电路设计基本原则 233

9.3 VHDL的编码风格 233

9.3.1 VHDL的编码风格 233

9.3.2 VHDL编码中常用的基本规则 237

9.4 提高速度的方法 243

9.4.1 设置速度的约束 243

9.4.2 使用专用资源 244

9.4.3 关键路径分配 244

9.4.4 减少逻辑级数 245

9.4.5 分割组合逻辑 246

9.4.6 转移组合逻辑 246

9.5 资源优化设计 247

9.5.1 资源共享设计 247

9.5.2 逻辑优化设计 249

9.6 QuartusⅡ中的优化设置 250

9.6.1 Analysis & Synthesis的优化设置 250

9.6.2 Fitter优化设置 251

9.6.3 检查设计可靠性 251

思考题与习题 252

第10章 数字电子系统综合设计实例 253

10.1 交通灯设计与实现 253

10.1.1 设计要求 253

10.1.2 交通灯系统组成 254

10.1.3 交通灯模块电路设计与仿真 255

10.1.4 交通灯控制器硬件电路 262

10.2 多功能信号发生器的设计与实现 264

10.2.1 信号产生原理分析 264

10.2.2 设计要求 264

10.2.3 系统组成 264

10.2.4 模块电路设计与仿真 265

10.2.5 硬件电路设计与实现 272

10.3 4位十进制频率计设计与实现 272

10.3.1 设计任务及要求 272

10.3.2 频率计设计原理 273

10.3.3 频率计系统组成 273

10.3.4 频率计模块电路设计 274

10.3.5 频率计硬件电路设计与实现 281

思考题与习题 282

第二部分 实验 286

第11章 EDA技术实验 286

11.1 验证型实验 286

实验1 简单逻辑电路的原理图设计 286

实验2 计数器的原理图设计 289

实验3 多路选择器与编码器的VHDL设计 291

实验4 计数器的VHDL设计 293

实验5 寄存器的VHDL设计 298

11.2 设计型实验 300

实验6 二进制全加器设计 300

实验7 十六进制计数器设计 301

实验8 计数译码显示电路设计 302

实验9 8位数码动态扫描显示电路设计 304

实验10 简单状态机设计 305

11.3 综合设计型实验 306

实验11 4×4键盘扫描电路设计 306

实验12 8×8点阵显示电路设计 307

实验13 4位十进制频率计设计 310

实验14 简易波形信号发生器设计 312

实验15 交通灯控制电路设计 313

附录A 部分实验参考程序 315

A.1 实验6参考程序 315

A.2 实验7参考程序 317

A.3 实验8参考程序 319

A.4 实验9参考程序 320

A.5 实验10参考程序 321

A.6 实验11参考程序 323

A.7 实验12参考程序 325

A.8 实验13参考程序 327

A.9 实验14参考程序 329

A.10 实验15参考程序 329

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