EDA技术及应用

第1章 绪论 1
1.1 EDA技术及其发展 1
1.1.1 EDA技术的发展历程 1
1.1.2 EDA技术的基本特征 2
1.2 EDA技术的主要内容 3
1.2.1 大规模可编程逻辑器件 4
1.2.2 硬件描述语言 4
1.2.3 软件开发系统 4
1.2.4 硬件实验箱 4
1.3 EDA开发工具 5
1.4 EDA工程设计流程 6
1.4.1 设计准备 6
1.4.2 设计输入 6
1.4.3 设计处理 7
1.4.4 设计检验 7
1.4.5 器件编程 7
1.5 EDA技术的应用现状及发展趋势 8
1.5.1 EDA技术的应用现状 8
1.5.2 EDA技术的发展趋势 8
1.5.3 SoPC技术 10
本章小结 11
习题与思考题 12

第2章 硬件基础 13
2.1 概述 13
2.1.1 可编程逻辑器件的发展历程 13
2.1.2 PLD的表示方法 15
2.1.3 乘积项原理 16
2.1.4 查找表原理 18
2.1.5 可编程逻辑器件的分类 19
2.2 简单可编程逻辑器件 20
2.3 复杂可编程逻辑器件CPLD 22
2.3.1 CPLD的基本结构 22
2.3.2 Altera公司的CPLD器件 26
2.4 现场可编程门阵列FPGA 28
2.4.1 FPGA的基本结构 28
2.4.2 Altera公司的FPGA器件 31
2.5 可编程逻辑器件的编程与配置 33
2.5.1 CPLD器件的编程 34
2.5.2 FPGA器件的配置 35
2.6 可编程逻辑器件的选择 39
2.6.1 可编程逻辑器件选择的依据 39
2.6.2 FPGA与CPLD的比较 40
本章小结 42
习题与思考题 42

第3章 软件平台 43
3.1 概述 43
3.2 Quartus Ⅱ 5.0软件安装 43
3.2.1 系统配置要求 43
3.2.2 Quartus Ⅱ 5.0软件的安装 44
3.2.3 Quartus Ⅱ 5.0软件的授权 45
3.3 文本输入设计方法 47
3.3.1 创建工程 47
3.3.2 设计输入 49
3.3.3 项目编译 51
3.3.4 仿真验证 53
3.3.5 引脚分配 55
3.3.6 器件编程 57
3.4 原理图输入设计方法 58
3.4.1 创建工程 58
3.4.2 设计输入 61
3.4.3 项目编译 63
3.4.4 仿真验证 65
3.4.5 引脚分配 67
3.4.6 器件编程 69
3.5 混合输入设计方法 69
3.5.1 创建工程 69
3.5.2 电路模块设计 70
3.5.3 顶层设计 71
3.5.4 仿真验证 73
3.5.5 引脚分配 74
3.5.6 器件编程 76
3.6 调用宏功能模块设计方法 76
3.6.1 宏功能模块概述 76
3.6.2 文本方式调用功能模块 77
3.6.3 图形方式调用功能模块 81
本章小结 84
习题与思考题 85

第4章 描述语言 86
4.1 VHDL标识符 86
4.2 VHDL数据对象 86
4.2.1 常量 87
4.2.2 变量 87
4.2.3 信号 87
4.2.4 三种数据对象的比较 88
4.3 VHDL数据类型 88
4.3.1 标准的数据类型 88
4.3.2 用户定义的数据类型 90
4.3.3 数据类型的转换 92
4.4 VHDL运算符 93
4.4.1 逻辑运算符 94
4.4.2 算术运算符 95
4.4.3 关系运算符 96
4.4.4 连接运算符 97
本章小结 97
习题与思考题 97

第5章 VHDL程序结构 99
5.1 实体 100
5.2 构造体 102
5.3 库 104
5.4 程序包 105
5.5 配置 106
本章小结 112
习题与思考题 112
第6章 VHDL描述语句 113
6.1 顺序描述语句 113
6.1.1 赋值语句 113
6.1.2 WAIT 语句 114
6.1.3 IF语句 117
6.1.4 CASE语句 118
6.1.5 LOOP语句 119
6.1.6 NEXT语句 122
6.1.7 EXIT语句 123
6.1.8 RETURN语句 124
6.1.9 (空)语句 125
6.1.10 ASSERT(断言)语句 126
6.2 并行描述语句 127
6.2.1 并行信号赋值语句 127
6.2.2 进程语句 130
6.2.3 块语句 132
6.2.4 元件例化语句 135
6.2.5 生成语句 138
6.2.6 子程序语句 141
6.3 属性描述与定义语句 148
6.3.1 数值类属性 149
6.3.2 函数类属性 151
6.3.3 信号类属性 156
6.3.4 数据类型类属性 159
6.3.5 数据区间类属性 160
6.3.6 用户自定义类属性 161
6.4 文本文件操作语句 162
本章小结 164
习题与思考题 164

第7章 VHDL基本逻辑电路设计 165
7.1 组合逻辑电路设计 165
7.1.1 基本门电路 165
7.1.2 数据选择器 170
7.1.3 编码器和译码器 173
7.1.4 加法器 181
7.1.5 比较器 185
7.1.6 三态门和总线缓冲器 187
7.2 时序逻辑电路设计 191
7.2.1 时钟信号和复位信号 191
7.2.2 触发器和锁存器 195
7.2.3 计数器 200
7.2.4 分频器 206
7.2.5 寄存器 218
7.2.6 存储器 224
7.3 输入输出电路设计 232
7.3.1 输入电路 232
7.3.2 输出电路 240
7.4 有限状态机设计 244
7.4.1 一般有限状态机的设计 244
7.4.2 Moore型有限状态机 249
7.4.3 Mealy型有限状态机 254
7.4.4 状态编码 257
本章小结 258
习题与思考题 258

第8章 数字系统设计实例 260
8.1 数字密码锁电路设计 260
8.1.1 系统设计要求 260
8.1.2 系统设计 260
8.1.3 模块设计与实现 261
8.1.4 波形仿真 267
8.2 IIR滤波器电路设计 269
8.2.1 概述 269
8.2.2 IIR滤波器设计方案 270
8.2.3 IIR滤波器实现 271
8.2.4 IIR滤波器的其他FPGA/CPLD实现方案 273
8.3 简单电子琴电路设计 287
8.3.1 系统设计要求 287
8.3.2 系统设计 287
8.3.3 模块设计与实现 289
8.3.4 波形仿真 296
8.4 交通信号灯控制器电路设计 298
8.4.1 设计任务 298
8.4.2 交通灯工作过程 299
8.4.3 系统组成 299
8.4.4 系统工作原理 300
8.4.5 软件设计 301
8.4.6 VHDL源程序 303
本章小结 311
习题与思考题 311
参考文献 312