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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技术的涵义 1

1.1.2 EDA技术的发展史 1

1.2 EDA技术的基本工具 4

1.2.1 设计输入编辑器 4

1.2.2 仿真器 4

1.2.3 HDL综合器 5

1.2.4 适配器（布局、布线器） 5

1.2.5 下载器（编程器） 6

1.3 EDA技术的基本设计思路 6

1.3.1 EDA电路级设计 6

1.3.2 EDA系统级设计 6

1.4 EDA的设计流程 7

1.4.1 设计准备 7

1.4.2 设计输入 8

1.4.3 设计处理 8

1.4.4 设计检验 9

1.4.5 器件编程与配置 9

1.5 EDA的发展趋势 10

1.5.1 可编程器件的发展趋势 10

1.5.2 软件开发工具的发展趋势 10

1.5.3 输入方式的发展方向 11

第2章 Quartus Ⅱ 5.0设计软件 13

2.1 概述 13

2.2 Quartus Ⅱ 5.0软件安装 13

2.2.1 系统配置要求 13

2.2.2 Quartus Ⅱ 5.0软件的安装 14

2.2.3 Quartus Ⅱ 5.0软件的授权 16

2.3 Quartus Ⅱ 5.0软件的设计操作 18

2.3.1 设计输入 19

2.3.2 创建工程 19

2.3.3 建立图形设计文件 19

2.3.4 建立文本编辑文件 32

2.3.5 建立存储器编辑器文件 33

2.4 Quartus Ⅱ 5.0设计项目的编译 36

2.4.1 设计综合 37

2.4.2 编译器窗口 37

2.4.3 编译器选项设置 39

2.4.4 引脚分配 45

2.4.5 启动编译器 47

2.4.6 查看适配结果 49

2.5 Quartus Ⅱ 5.0设计项目的仿真验证 53

2.5.1 创建一个仿真波形文件 53

2.5.2 设计仿真 56

2.5.3 仿真结果分析 57

2.6 时序分析 58

2.6.1 时序分析基本参数 58

2.6.2 指定时序要求 59

2.6.3 完成时序分析 62

2.6.4 查看时序分析结果 62

2.7 器件编程 63

2.7.1 完成器件编程 64

2.7.2 编程硬件驱动安装 66

第3章 VHDL语言程序设计 68

3.1 VHDL概述 68

3.1.1 常用硬件描述语言简介 68

3.1.2 VHDL及其优点 68

3.1.3 VHDL程序设计举例 70

3.2 VHDL程序基本结构 71

3.2.1 实体 72

3.2.2 结构体 74

3.2.3 库 85

3.2.4 程序包 87

3.2.5 配置 91

3.3 VHDL语言要素 94

3.3.1 VHDL语言数据对象及其分类 94

3.3.2 VHDL语言数据类型 98

3.3.3 VHDL语言运算操作符 104

3.4 VHDL语言顺序语句 109

3.4.1 赋值语句 110

3.4.2 条件语句 111

3.4.3 case语句 113

3.4.4 loop语句 127

3.4.5 next语句 129

3.4.6 exit语句 130

3.4.7 wait语句 132

3.4.8 顺序语句中子程序调用语句 134

3.4.9 返回语句 136

3.4.10 空操作语句 137

3.5 VHDL并行语句 137

3.5.1 条件信号代入语句 137

3.5.2 选择信号代入语句 139

3.5.3 元件例化语句 141

3.5.4 并行赋值语句（即信号代入语句） 142

3.5.5 生成语句 143

第4章 数字系统设计与实现 145

4.1 模为60的计数器设计与实现 145

4.1.1 建立图形文件 145

4.1.2 项目编译 146

4.1.3 项目仿真 146

4.2 时钟电路的设计与实现 148

4.2.1 文本编辑法设计模为24的计数电路 148

4.2.2 建立顶层clock文件与时钟电路设计 149

4.3 状态机电路设计与实现 151

4.3.1 有限状态机的编码规则 151

4.3.2 有限状态机的设计 151

4.3.3 有限状态机的VHDL设计 152

4.4 半整数分频器的设计 154

4.4.1 小数分频的基本原理 154

4.4.2 电路组成 154

4.4.3 半整数分频器设计 155

4.5 UART数据接收发送电路设计与实现 157

4.5.1 波特率的设定 158

4.5.2 数据发送 158

4.5.3 数据接收 159

4.5.4 UART程序设计 159

4.6 CPLD在人机接口中的设计与实现 166

4.6.1 接口电路分析与设计 166

4.6.2 接口电路的部分软件设计 168

4.7 并行8255接口电路设计与实现 170

4.7.1 并行8255接口电路结构分析 171

4.7.2 接口电路VHDL实际编程 172

第5章 提高电路设计效率的常用方法 202

5.1 引言 202

5.2 EAB单元的使用 202

5.2.1 EAB单元结构分析 202

5.2.2 EAB设计应用 204

5.3 芯片速度的优化 206

5.3.1 修改低层布局 206

5.3.2 合理使用CPLD资源 206

5.3.3 通过软件配置提高系统速度 207

5.4 使用LPM宏单元库 209

5.5 提高设计效率的综合应用 211

5.5.1 编程过程语法设计效率的提高 211

5.5.2 编程过程中数据类型应用与端口定义 215

第6章 大规模可编程逻辑器件 217

6.1 可编程逻辑器件概述 217

6.2 简单可编程逻辑器件 219

6.3 复杂可编程逻辑器件 220

6.3.1 CPLD的基本结构 221

6.3.2 Altera公司的器件 221

6.4 现场可编程门阵列 226

6.4.1 FPGA的整体结构 226

6.4.2 Xilinx公司的FPGA器件 227

6.4.3 FPGA的配置 230

6.5 在系统可编程逻辑器件 232

6.5.1 ispLSI/pLSI的结构 232

6.5.2 Lattice公司的ispLSI系列器件 234

6.6 FPGA和CPLD的开发应用选择 235

6.6.1 FPGA和CPLD的性能比较 235

6.6.2 FPGA和CPLD的开发应用选择 236

第7章 EDA技术综合设计应用 239

7.1 数字闹钟的设计 239

7.1.1 系统的设计要求 239

7.1.2 系统的总体设计 239

7.1.3 闹钟控制器的设计 241

7.1.4 译码器的设计 246

7.1.5 键盘缓冲器（预置寄存器）的设计 247

7.1.6 闹钟寄存器的设计 248

7.1.7 时间计数器的设计 249

7.1.8 显示驱动器的设计 251

7.1.9 分频器的设计 253

7.1.10 系统的整体组装 254

7.1.11 系统的硬件验证 255

7.2 多功能信号发生器的设计 256

7.2.1 设计要求 256

7.2.2 设计实现 256

7.3 序列检测器的设计 262

7.3.1 设计思路 262

7.3.2 VHDL程序实现 262

7.3.3 硬件逻辑验证 263

7.4 交通灯信号控制器的设计 263

7.4.1 设计思路 263

7.4.2 VHDL程序实现 264

7.4.3 硬件逻辑验证 265

7.5 电梯控制系统的设计 266

7.5.1 设计要求 266

7.5.2 设计实现 266

7.6 步进电动机控制电路的设计 271

7.6.1 步进电动机的工作原理 271

7.6.2 驱动电路的组成及VHDL实现 273

7.7 智力竞赛抢答器的设计 274

7.7.1 设计思路 274

7.7.2 VHDL程序实现 275

7.8 单片机与FPGA/CPLD总线接口的设计 279

7.8.1 设计思路 280

7.8.2 VHDL程序实现 281

第8章 EDA实验开发系统 284

8.1 GW48型EDA实验开发系统原理与使用 284

8.1.1 系统性能及使用注意事项 284

8.1.2 系统工作原理 285

8.1.3 系统主板结构与使用方法 286

8.2 GW48实验电路结构图 291

8.2.1 实验电路信号资源符号图说明 291

8.2.2 各实验电路结构图特点与适用范围简述 292

8.3 GW48系统结构图信号名与芯片引脚对照表 299

8.4 GWDVP-B电子设计竞赛应用板使用说明 303

8.5 GW48型EDA实验开发系统使用实例 305

第9章 EDA技术实验 309

实验1 8位全加器的设计 309

实验2 组合逻辑电路的设计 311

实验3 触发器功能的模拟实现 313

实验4 计数器的设计 315

实验5 计数译码显示电路 317

实验6 数字钟综合实验 321

实验7 序列检测器的设计 322

实验8 简易彩灯控制器 323

实验9 正负脉宽数控调制信号发生器的设计 325

实验10 A/D转换控制器的设计 327

参考文献 330