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第1章 绪论 1

1.1 EDA技术及其发展历程 1

1.2 EDA技术的主要内容 2

1.2.1 可编程逻辑器件 2

1.2.2 EDA工具软件 6

1.2.3 EDA设计语言 7

1.3 硬件描述语言VHDL 8

1.3.1 VHDL的特点 8

1.3.2 基于VHDL的现代硬件电路设计方法 9

1.3.3 VHDL的设计流程 11

1.4 小结 12

1.5 习题 12

第2章 Quartus Ⅱ 6.0使用指南 13

2.1 Quartus Ⅱ简介 13

2.1.1 Quartus Ⅱ的特点 13

2.1.2 Quartus Ⅱ的安装与启动 13

2.1.3 第一次运行Quartus Ⅱ 15

2.1.4 Quartus Ⅱ的用户界面 16

2.2 基于Quartus Ⅱ的设计流程 16

2.3 基于Quartus Ⅱ的原理图设计方法 17

2.3.1 创建一个新Quartus Ⅱ工程 17

2.3.2 使用Quartus Ⅱ Block Diagram/Schematic File编辑器 22

2.3.3 编译 26

2.3.4 定时分析 28

2.3.5 模拟仿真 28

2.3.6 引脚锁定和编程下载 33

2.3.7 使用Quartus Ⅱ的LPM宏单元 36

2.4 基于Quartus Ⅱ的VHDL设计方法 43

2.4.1 编辑输入并保存VHDL源文件 43

2.4.2 电路的编译和模拟仿真 45

2.4.3 应用RTL电路图观察器 46

2.4.4 引脚锁定和编程下载 46

2.5 层次化设计 47

2.5.1 编辑、编译并仿真VHDL源程序 48

2.5.2 编辑、编译并仿真8位计数显示译码电路的顶层文件 50

2.6 小结 51

2.7 习题 51

第3章 VHDL的基本结构和语言要素 52

3.1 VHDL程序的基本结构 52

3.1.1 库 52

3.1.2 程序包 54

3.1.3 实体 56

3.1.4 结构体 58

3.1.5 配置 59

3.1.6 基本逻辑器件设计举例 60

3.2 VHDL的语言要素 61

3.2.1 VHDL的文字规则 62

3.2.2 VHDL的数据对象 64

3.2.3 VHDL的数据类型 67

3.2.4 VHDL的操作符 78

3.3 小结 80

3.4 习题 80

第4章 VHDL的基本语句 82

4.1 顺序描述语句 82

4.1.1 赋值语句 82

4.1.2 IF语句 84

4.1.3 CASE语句 87

4.1.4 LOOP语句 90

4.1.5 NEXT语句 92

4.1.6 EXIT语句 94

4.1.7 NULL语句 94

4.1.8 WAIT语句 95

4.1.9 ASSERT语句 96

4.1.10 子程序调用语句 98

4.1.11 子程序返回语句 98

4.2 并行描述语句 99

4.2.1 并行信号赋值语句 99

4.2.2 PROCESS语句 102

4.2.3 BLOCK语句 103

4.2.4 元件例化语句 105

4.2.5 生成语句 107

4.3 子程序 111

4.3.1 过程 112

4.3.2 函数 116

4.4 其他语句和说明 122

4.4.1 属性描述与定义语句 122

4.4.2 文本文件操作 126

4.5 VHDL的描述方式 127

4.5.1 行为描述 128

4.5.2 数据流描述 128

4.5.3 结构描述 129

4.6 小结 130

4.7 习题 131

第5章 电路设计入门 133

5.1 组合逻辑电路的设计 133

5.1.1 与非门和非门 133

5.1.2 三态门 136

5.1.3 缓冲器 137

5.1.4 加法器 139

5.1.5 编码器 141

5.1.6 译码器 143

5.1.7 数据选择器 147

5.1.8 数据分配器 149

5.1.9 数值比较器 150

5.2 时序逻辑电路的设计 152

5.2.1 触发器 152

5.2.2 寄存器和移位寄存器 157

5.2.3 存储器 162

5.2.4 计数器 166

5.3 有限状态机的设计 168

5.3.1 概述 168

5.3.2 状态机的基本结构和功能 169

5.3.3 有限状态机的VHDL描述 170

5.3.4 状态编码 181

5.3.5 状态机剩余状态的处理 184

5.4 小结 186

5.5 习题 186

第6章 VHDL在数字系统设计中的应用 187

6.1 LED数码管动态扫描显示控制器 187

6.1.1 LED数码管的显示原理 187

6.1.2 LED数码管静态显示控制器的设计 187

6.1.3 LED数码管动态扫描显示控制器的设计 189

6.2 数字钟 195

6.2.1 设计任务和要求 195

6.2.2 数字钟电路的设计 196

6.3 交通信号灯控制器 204

6.3.1 设计任务和要求 204

6.3.2 交通信号灯控制器的设计 205

6.4 数字密码锁系统 218

6.4.1 设计任务和要求 218

6.4.2 数字密码锁系统电路的设计与实现 219

6.5 小结 234

6.6 习题 234

第7章 VHDL在通信系统设计中的应用 235

7.1 数字基带信号传输码发生器的建模与设计 235

7.1.1 常见的几种基带码 235

7.1.2 基带码发生器的VHDL程序及仿真 238

7.2 二进制振幅键控调制与解调的设计 240

7.2.1 二进制振幅键控调制的原理 240

7.2.2 二进制振幅键控调制的VHDL程序及仿真 240

7.2.3 二进制振幅键控解调的原理 242

7.2.4 二进制振幅键控解调的VHDL程序及仿真 242

7.3 二进制频移键控调制与解调的设计 244

7.3.1 二进制频移键控调制的原理 244

7.3.2 二进制频移键控调制的VHDL程序及仿真 245

7.3.3 二进制频移键控解调的原理 246

7.3.4 二进制频移键控解调的VHDL程序及仿真 247

7.4 二进制相位键控调制与解调的设计 248

7.4.1 二进制相位键控调制的原理 248

7.4.2 二进制相位键控调制的VHDL程序及仿真 249

7.4.3 二进制相位键控解调的原理 251

7.4.4 二进制相位键控解调的VHDL程序及仿真 251

7.5 数字相关器的建模与设计 252

7.5.1 数字相关器的原理 252

7.5.2 数字相关器的VHDL程序及仿真 253

7.6 CRC码的建模与设计 254

7.6.1 CRC码的校验原理 254

7.6.2 CRC码的VHDL程序及仿真 255

7.7 直接数字频率合成的建模与设计 257

7.7.1 DDS的工作原理 257

7.7.2 DDS的VHDL程序及仿真 258

7.8 小结 262

7.9 习题 262

第8章 VHDL在DSP中的应用 263

8.1 快速加法器的建模与设计 263

8.1.1 快速加法器的原理 263

8.1.2 快速加法器的VHDL程序及仿真 263

8.2 乘法器的建模与设计 265

8.2.1 组合乘法器的设计 265

8.2.2 移相相加乘法器的设计 266

8.3 CORDIC算法的建模与设计 269

8.3.1 CORDIC算法的原理 269

8.3.2 CORDIC算法的VHDL程序及仿真 271

8.4 有限冲激响应滤波器的设计 281

8.4.1 有限冲激响应滤波器的结构简介 281

8.4.2 有限冲激响应滤波器的设计方案 282

8.5 分频器的建模与设计 284

8.5.1 偶数分频器的设计 285

8.5.2 奇数分频器的设计 288

8.5.3 半整数分频器的设计 292

8.6 小结 294

8.7 习题 294

参考文献 295