本書(shū)從教學(xué)和應(yīng)用的角度出發(fā),以培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)和應(yīng)用開(kāi)發(fā)能力為主線(xiàn),系統(tǒng)地介紹EDA(Electronic Design Automation)技術(shù)概述、硬件描述語(yǔ)言VHDL、可編程邏輯器件、實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)、EDA技術(shù)實(shí)驗(yàn)和工程中典型的綜合設(shè)計(jì)實(shí)例,有助于讀者比較全面地掌握使用EDA技術(shù)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的方法,為今后從事相關(guān)領(lǐng)域工作打下良好基礎(chǔ)。
EDA技術(shù)是20世紀(jì)90年代初發(fā)展起來(lái)的現(xiàn)代電子工程領(lǐng)域的一門(mén)新技術(shù)。隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展,現(xiàn)代電子產(chǎn)品的性能進(jìn)一步提高,集成化智能化程度越來(lái)越高,產(chǎn)品更新?lián)Q代的步伐也越來(lái)越快,而且正朝著功能多樣化、體積小型化、功耗最低化的方向迅速發(fā)展,所有這些,都離不開(kāi)EDA技術(shù)的發(fā)展。隨著EDA技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大與深入,其在電子信息、通信、自動(dòng)控制及計(jì)算機(jī)應(yīng)用等領(lǐng)域的重要性日益突出。
本書(shū)根據(jù)不斷發(fā)展的EDA技術(shù)以及編者多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和工程實(shí)踐,在吸取多方經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上編寫(xiě)完成。本書(shū)內(nèi)容新穎、重點(diǎn)突出、講解精練、強(qiáng)化實(shí)踐,結(jié)合案例化教學(xué)的優(yōu)點(diǎn),引入了大量的實(shí)例,盡量做到用理論指導(dǎo)電子設(shè)計(jì)實(shí)踐,用設(shè)計(jì)實(shí)例驗(yàn)證理論技術(shù),實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合。
全書(shū)共有7章,第1章為EDA技術(shù)概述,介紹EDA技術(shù)的概念及發(fā)展,EDA技術(shù)的知識(shí)體系及特點(diǎn)。第2章為VHDL設(shè)計(jì)基礎(chǔ),介紹VHDL程序的基本結(jié)構(gòu),語(yǔ)言要素,常用語(yǔ)句。第3章為用VHDL程序?qū)崿F(xiàn)常用邏輯電路,介紹EDA技術(shù)在組合邏輯電路、時(shí)序邏輯電路、存儲(chǔ)器和狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。第4章為大規(guī)模可編程邏輯器件,介紹可編程邏輯器件的發(fā)展和分類(lèi)、CPLD/FPGA的基本結(jié)構(gòu)和工作原理。第5章為EDA實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)及應(yīng)用,介紹GW48型EDA實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)、QuartusⅡ軟件的安裝和基本操作流程。第6章為EDA技術(shù)實(shí)驗(yàn),通過(guò)本章提供的10個(gè)基本實(shí)驗(yàn),讀者可以很好地掌握EDA技術(shù)。第7章為EDA技術(shù)綜合應(yīng)用及實(shí)訓(xùn),讀者可以通過(guò)本章的案例,進(jìn)一步掌握數(shù)字系統(tǒng)的EDA設(shè)計(jì)方法,為復(fù)雜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
本書(shū)由遼寧科技學(xué)院周振超、沈陽(yáng)工學(xué)院馮暖擔(dān)任主編,劉震、王曉光、樊愛(ài)龍任副主編。其中,馮暖編寫(xiě)了第1章和第5章; 樊愛(ài)龍編寫(xiě)了第2章; 劉震編寫(xiě)了第3章、第6章的6.8~6.10節(jié); 趙雙元編寫(xiě)了第6章的6.1~6.7節(jié); 周振超、王曉光編寫(xiě)了第4章和第7章。全書(shū)由周振超統(tǒng)稿,由趙雙元主審。
本書(shū)的編寫(xiě)與出版,得到了清華大學(xué)出版社的指導(dǎo)與支持; 書(shū)中還借鑒了許多學(xué)者和專(zhuān)家的著作及研究成果,在此一并表示衷心的感謝。
由于作者水平有限,書(shū)中難免存在錯(cuò)誤和不妥之處,敬請(qǐng)廣大讀者批評(píng)指正。
編者
2014年10月
第1章 EDA技術(shù)概述
1.1 EDA技術(shù)的概念及其發(fā)展
1.1.1 EDA技術(shù)的概念
1.1.2 EDA技術(shù)的發(fā)展史
1.1.3 EDA技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
1.2 EDA技術(shù)的知識(shí)體系
1.3 EDA技術(shù)的特點(diǎn)
1.3.1 EDA技術(shù)的設(shè)計(jì)方法
1.3.2 EDA技術(shù)的開(kāi)發(fā)流程
1.4 EDA技術(shù)的應(yīng)用
習(xí)題1
第2章 VHDL設(shè)計(jì)基礎(chǔ)
2.1 VHDL概述
2.1.1 常用硬件描述語(yǔ)言
2.1.2 VHDL的概況
2.1.3 VHDL的特點(diǎn)
2.2 VHDL程序基本結(jié)構(gòu)
2.2.1 VHDL程序框架
2.2.2 VHDL程序設(shè)計(jì)約定
2.2.3 實(shí)體
2.2.4 結(jié)構(gòu)體
2.2.5 庫(kù)
2.2.6 程序包
2.2.7 配置
2.3 VHDL語(yǔ)言要素
2.3.1 VHDL的文字規(guī)則
2.3.2 VHDL數(shù)據(jù)對(duì)象
2.3.3 VHDL數(shù)據(jù)類(lèi)型
2.3.4 VHDL運(yùn)算操作符
2.4 VHDL順序語(yǔ)句
2.4.1 賦值語(yǔ)句
2.4.2 轉(zhuǎn)向控制語(yǔ)句
2.4.3 等待語(yǔ)句
2.4.4 空操作語(yǔ)句
2.4.5 斷言語(yǔ)句
2.4.6 子程序調(diào)用語(yǔ)句
2.4.7 返回語(yǔ)句
2.5 VHDL并行語(yǔ)句
2.5.1 進(jìn)程語(yǔ)句
2.5.2 塊語(yǔ)句
2.5.3 并行信號(hào)賦值語(yǔ)句
2.5.4 元件例化語(yǔ)句
2.5.5 生成語(yǔ)句
2.6 VHDL的屬性描述語(yǔ)句
2.6.1 數(shù)組的常用屬性
2.6.2 數(shù)據(jù)類(lèi)型的常用屬性
2.6.3 信號(hào)屬性函數(shù)
2.7 VHDL語(yǔ)言的描述風(fēng)格
2.7.1 行為描述
2.7.2 數(shù)據(jù)流描述
2.7.3 結(jié)構(gòu)描述
習(xí)題2
第3章 用VHDL程序?qū)崿F(xiàn)常用邏輯電路
3.1 組合邏輯電路設(shè)計(jì)
3.1.1 基本門(mén)電路
3.1.2 譯碼器
3.1.3 編碼器
3.1.4 7段碼譯碼器
3.1.5 數(shù)據(jù)選擇器
3.1.6 數(shù)值比較器
3.1.7 算術(shù)運(yùn)算電路
3.1.8 三態(tài)門(mén)及總線(xiàn)緩沖器
3.2 時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)
3.2.1 觸發(fā)器
3.2.2 鎖存器
3.2.3 寄存器和移位寄存器
3.2.4 計(jì)數(shù)器
3.2.5 分頻器
3.2.6 序列發(fā)生器和檢測(cè)器
3.3 存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)
3.3.1 只讀存儲(chǔ)器ROM
3.3.2 隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM
3.4 狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)
3.4.1 Moore型狀態(tài)機(jī)
3.4.2 Mealy型狀態(tài)機(jī)
習(xí)題3
第4章 大規(guī)?删幊踢壿嬈骷
4.1 可編程邏輯器件概述
4.1.1 PLD的概念
4.1.2 PLD的發(fā)展歷程
4.1.3 PLD的分類(lèi)
4.2 簡(jiǎn)單可編程邏輯器件
4.2.1 PROM
4.2.2 PLA
4.2.3 PAL
4.2.4 GAL
4.3 復(fù)雜可編程邏輯器件(CPLD)
4.3.1 CPLD基本結(jié)構(gòu)
4.3.2 CPLD工作原理
4.4 現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)
4.4.1 FPGA基本結(jié)構(gòu)
4.4.2 FPGA工作原理
4.4.3 FPGA的配置
4.5 CPLD/FPGA的比較與選擇
4.5.1 CPLD/FPGA的性能比較
4.5.2 CPLD/FPGA的開(kāi)發(fā)應(yīng)用選擇
習(xí)題4
第5章 EDA實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)及應(yīng)用
5.1 GW48型EDA實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)簡(jiǎn)介
5.1.1 系統(tǒng)使用注意事項(xiàng)
5.1.2 硬件符號(hào)功能說(shuō)明
5.1.3 開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)
5.2 QuartusⅡ軟件的安裝
5.2.1 系統(tǒng)要求
5.2.2 安裝步驟
5.2.3 安裝許可證
5.3 QuartusⅡ的基本操作流程
5.3.1 QuartusⅡ的原理圖編輯輸入法
5.3.2 QuartusⅡ的文本編輯輸入法
5.3.3 QuartusⅡ的層次化設(shè)計(jì)方法
習(xí)題5
第6章 EDA技術(shù)實(shí)驗(yàn)
6.1 EDA軟件的熟悉與使用
6.2 8位全加器的設(shè)計(jì)
6.3 組合邏輯電路設(shè)計(jì)
6.4 計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)
6.5 觸發(fā)器功能的模擬實(shí)現(xiàn)
6.6 7段數(shù)碼顯示譯碼器設(shè)計(jì)
6.7 數(shù)控分頻器的設(shè)計(jì)
6.8 8位數(shù)碼掃描顯示電路設(shè)計(jì)
6.9 正負(fù)脈寬數(shù)控調(diào)制信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)
6.10 6位十進(jìn)制數(shù)字頻率計(jì)及設(shè)計(jì)
第7章 EDA技術(shù)綜合應(yīng)用及實(shí)訓(xùn)
7.1 8位乘法器的設(shè)計(jì)
7.2 交通信號(hào)燈的設(shè)計(jì)
7.3 數(shù)字秒表的設(shè)計(jì)
7.4 序列檢測(cè)器的設(shè)計(jì)
7.5 彩燈控制器設(shè)計(jì)
7.6 數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)
7.7 電子搶答器的設(shè)計(jì)
7.8 電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
7.9 出租車(chē)計(jì)費(fèi)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
7.10 數(shù)字波形產(chǎn)生器設(shè)計(jì)
參考文獻(xiàn)