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第1章 EDA技术概述 1

1.1 EDA技术及其发展 1

1.1.1 EDA技术的含义 2

1.1.2 EDA技术的发展历程 2

1.2 EDA技术的主要内容 3

1.2.1 自顶向下的设计方法 3

1.2.2 ASIC设计 4

1.2.3 硬件描述语言 5

1.2.4 主要PLD厂商概述 6

1.3 常用的EDA工具 7

1.3.1 设计输入编辑器 8

1.3.2 HDL综合器 8

1.3.3 仿真器 9

1.3.4 适配器 9

1.3.5 下载器 9

1.4 EDA设计流程 10

1.4.1 设计输入 10

1.4.2 综合 11

1.4.3 适配 11

1.4.4 时序仿真与功能仿真 12

1.4.5 编程下载 12

1.4.6 硬件测试 12

1.5 EDA技术的发展趋势 13

1.6 EDA技术的应用 14

1.6.1 EDA技术的应用形式 14

1.6.2 EDA技术的应用场合 14

本章小结 15

思考与练习 15

第2章 可编程逻辑器件及FPGA开发简介 17

2.1 可编程逻辑器件基础 17

2.1.1 可编程逻辑器件简介 17

2.1.2 可编程逻辑器件的发展历史 18

2.1.3 可编程逻辑器件的基本结构 19

2.1.4 可编程逻辑器件的分类 20

2.2 CPLD的基本结构及特点 20

2.3 FPGA的基本结构及特点 28

2.4 FPGA和CPLD的开发应用选择 34

2.4.1 FPGA和CPLD的性能比较 34

2.4.2 FPGA和CPLD的开发应用选择 35

2.5 Xilinx新型系列器件简介 36

2.5.1 Spartan系列 36

2.5.2 Virtex系列 40

本章小结 45

思考与练习 45

第3章 基于ISE的开发环境使用指南 46

3.1 ISE的安装与基本操作 46

3.1.1 ISE软件介绍 46

3.1.2 ISE软件的安装 48

3.1.3 ISE软件的基本操作 52

3.2 ISE的工程建立与设计输入 58

3.2.1 ISE的工程建立 58

3.2.2 基于ISE的HDL代码输入 61

3.2.3 基于ISE代码模板的使用 64

3.2.4 基于ISE的原理图输入法 66

3.2.5 基于ISE的IP Core的使用 69

3.3 基于ISE的仿真 74

3.4 基于ISE的综合与实现 78

3.4.1 基于Xilinx XST的综合 78

3.4.2 基于ISE的实现 86

3.5 FPGA配置与编程 97

3.5.1 Xilinx FPGA配置电路综述 97

3.5.2 iMPACT的基本操作 101

3.5.3 使用iMPACT创建配置文件 104

3.6 约束文件的编写 113

3.6.1 约束文件的定义 114

3.6.2 UCF文件的语法说明 114

3.6.3 ISE中UCF的编写 115

3.7 集成化逻辑分析仪 120

3.7.1 Chipscope Pro集成化逻辑分析工具简介 120

3.7.2 Chipscope Pro的使用流程 121

3.7.3 Chipscope Pro Inserter的操作和使用 121

3.7.4 Chipscope Pro Analyzer使用流程 127

本章小结 132

思考与练习 132

第4章 第三方工具介绍 134

4.1 Modelsim SE 6.2 软件的使用 134

4.1.1 Modelsim SE 6.2 软件的安装 135

4.1.2 利用Modelsim SE 6.2 进行功能仿真 135

4.1.3 利用Modelsim SE 6.2 进行时序仿真 138

4.2 Synplify Pro软件的使用 143

4.2.1 Synplify Pro 9.0.1 软件的安装 143

4.2.2 Synplify Pro 9.0.1 软件的使用 144

本章小结 150

思考与练习 150

第5章 简单数字逻辑电路的设计 151

5.1 基于Xilinx FPGA的组合逻辑电路设计 151

5.1.1 基本逻辑门电路设计 152

5.1.2 编码器设计 158

5.1.3 译码器设计 159

5.1.4 数值比较器设计 160

5.1.5 数据选择器设计 162

5.1.6 总线缓冲器设计 163

5.2 时序逻辑电路设计 165

5.2.1 时钟信号和复位信号 165

5.2.2 触发器设计 166

5.2.3 移位寄存器 168

5.2.4 计数器设计 169

5.2.5 分频器设计 171

5.3 存储器设计 171

5.3.1 只读存储器ROM 172

5.3.2 随机存储器RAM 173

5.3.3 FIFO的设计 175

5.4 有限状态机的设计 179

5.4.1 有限状态机原理 179

5.4.2 有限状态机分类 179

5.4.3 有限状态机设计 180

本章小结 184

思考与练习 184

第6章 EDA技术综合设计应用 185

6.1 实验一 基本逻辑门设计 185

6.2 实验二 基于原理图的基本逻辑门设计 186

6.3 实验三 四选一数据选择器设计 188

6.4 实验四 七人表决器设计 189

6.5 实验五 用Verilog HDL设计四人抢答器 190

6.6 实验六 基于IP核的四位乘法器设计 191

6.7 实验七 带复位端同步分频器设计 194

6.8 实验八 移位寄存器设计 194

6.9 实验九 有限状态机设计 195

6.10 实验十 状态机控制流水灯 196

6.11 实验十一 时钟及数码管驱动实验 197

6.12 实验十二 4×4矩阵键盘实验 199

第7章 基于FPGA的嵌入式系统开发 201

7.1 可编程嵌入式系统介绍 201

7.1.1 基于FPGA的嵌入式系统 201

7.1.2 Xilinx公司的嵌入式解决方案 202

7.2 EDK简介 203

7.2.1 EDK的介绍 203

7.2.2 EDK设计的实现流程 204

7.2.3 EDK的文件管理架构 207

7.3 XPS软件基本操作 208

7.3.1 利用BSB创建新工程 209

7.3.2 XPS的用户界面 217

7.4 XPS软件的高级操作 221

7.4.1 XPS的软件输入 221

7.4.2 XPS工程的实现和下载 225

7.5 EDK开发实例 230

7.5.1 DDR SDRAM控制器的工作原理 230

7.5.2 DDR SDRAM控制器的基本要求 231

7.5.3 DDR SDRAM控制器的EDK实现 231

本章小结 243

思考与练习 243

附录 部分实验Verilog HDL代码 244

参考文献 268