EDA技术及应用教程PDF电子书下载

第一篇 理 论篇 3

第1章 绪论 3

1.1 EDA概述 3

1.1.1 EDA技术的发展历程 3

1.1.2 EDA技术的基本特征 3

1.1.3 EDA技术实现目标 4

1.1.4硬件描述语言（HDL） 5

1.1.5 EDA技术的基本工具 7

1.1.6 EDA技术的基本设计思路 10

1.1.7 EDA系统级设计开发流程 11

1.1.8 EDA技术的发展趋势 15

1.2数字系统硬件设计概述 17

1.2.1自底向上的设计 18

1.2.2自顶向下的设计 18

1.2.3自顶向下技术的设计流程及关键技术 19

1.2.4设计描述风格 22

习题 22

第2章VHDL语言程序的基本要素及基本结构 24

2.1 VHDL语言的命名规则 24

2.1.1数字型文字 24

2.1.2字符串型文字 25

2.1.3标识符 26

2.1.4下标名 26

2.1.5段名 27

2.1.6注释 27

2.2 V HDL语言的数据类型及运算操作符 28

2.2.1 VHDL语言的客体及其分类 28

2.2.2 VHDL语言的数据类型 32

2.2.3 VHDL语言的运算操作符 42

2.3 V HDL语言设计的基本单元及其构成 48

2.3.1实体说明 49

2.3.2构造体 52

2.4 VHDL构造体描述的几种方法 53

2.4.1行为描述 53

2.4.2数据流描述 54

2.4.3结构描述 55

2.5包集合、库及配置 56

2.5.1库 57

2.5.2包集合 59

2.5.3配置（CONFIGURATION） 62

2.6 VHDL子程序（SUBPROGRAM） 64

习题 69

第3章VHDL语言的主要描述语句 72

3.1顺序处理语句 72

3.1.1 WAIT语句 72

3.1.2断言（ASSERT）语句 77

3.1.3信号赋值语句 77

3.1.4变量赋值语句 78

3.1.5 IF语句 79

3.1.6 CASE语句 82

3.1.7 LOOP语句 87

3.1.8 NEXT语句 89

3.1.9 EXIT语句 90

3.1.10过程调用语句 91

3.2并发处理语句 92

3.2.1进程（PROCESS）语句 92

3.2.2并发信号赋值（Concurrent Signal Assignment）语句 93

3.2.3条件信号赋值（Conditional Signal Assignment）语句 94

3.2.4选择信号赋值（Selective Signal Assignment）语句 95

3.2.5并发过程调用（Concurrent Procedure Call）语句 97

3.2.6块（BLOCK）语句 97

3.2.7元件例化语句 100

3.2.8生成语句 104

3.3其他语句和说明 106

3.3.1属性（ATTRIBUTE）描述与定义语句 106

3.3.2文本文件操作 111

习题 113

第4章VHDL语言描述的典型电路设计 115

4.1组合逻辑电路设计 115

4.1.1编码器、译码器与选择器 115

4.1.2加法器、求补器 121

4.1.3三态门及总线缓冲器 124

4.2时序电路设计 127

4.2.1时钟信号和复位信号 127

4.2.2触发器 130

4.2.3寄存器 135

4.2.4计数器 140

4.3存储器 150

4.3.1存储器描述中的一些共性问题 151

4.3.2 ROM（只读存储器） 151

4.3.3 RAM（随机存储器） 153

4.3.4 FIFO（先进先出堆栈） 154

4.4有限状态机（FSM）设计 158

4.4.1一般状态机的设计 158

4.4.2状态值编码方式 168

4.4.3剩余状态与容错技术 169

4.5常用接口电路设计 169

4.5.1常用显示接口电路设计 169

4.5.2常用键盘接口电路设计 173

4.5.3常用AD转换接口电路设计 176

4.5.4 MCS-51单片机与FPGA/CPLD总线接口逻辑设计 178

习题 182

第5章 系统设计 185

5.1系统层次化设计 185

5.1.1系统层次化设计思路简介 185

5.1.2利用VHDL语言实现系统层次化设计 186

5.1.3利用图形输入法和VHDL语言混合输入实现系统层次化设计 193

5.1.4系统层次化设计应用举例 197

5.2应用系统设计举例 205

5.2.1多功能数字钟设计 205

5.2.2数据采集系统设计 216

5.3 SOPC技术简介 222

5.3.1 SOPC简介 222

5.3.2 IP模块 224

习题 227

第6章 仿真与实现 228

6.1仿真 228

6.1.1仿真方法 229

6.1.2测试（平台）程序的设计方法 229

6.1.3仿真输入信息的产生 233

6.1.4仿真结果的处理 236

6.2逻辑综合 238

6.2.1约束条件 239

6.2.2工艺库 240

6.2.3逻辑综合的基本步骤 241

6.3设计实现 243

6.3.1设计实现载体 243

6.3.2设计实现过程 250

6.3.3设计实现与逻辑综合的关系 251

6.4优化设计 252

6.4.1算法优化 252

6.4.2代码优化 255

6.4.3综合过程中的优化 256

6.4.4其他设计技巧 257

习题 262

第二篇 实 践篇 265

第7章Xilinx软件基本操作 265

7.1 Xilinx软件流程 265

7.1.1 Xilinx软件介绍 265

7.1.2软件流程 266

7.1.3原理图输入方式 278

7.2 IP核的应用 282

7.3时序约束与时序分析初步 288

7.3.1时序分析 289

7.3.2时序约束 291

7.3.3时序约束的实施 293

7.3.4时序分析报告 294

第8章VHDL设计实验 298

8.1 Xilinx ISE14.1软件的基本应用实验 298

8.1.1 ISE软件的基本应用 298

8.1.2实验要求 309

8.2基础实验 309

8.2.1编码器 309

8.2.2七段数码管显示译码 311

8.2.3移位寄存器 312

8.2.4计数器 314

8.2.5售货机 315

8.2.6交通灯控制器 316

8.3综合实验 318

8.3.1多功能数字钟实验 318

8.3.2乘法器实验 319

8.4设计型实验 320

8.4.1智力竞赛抢答器设计 320

8.4.2电子琴设计 321

8.4.3电子乒乓球游戏系统 321

8.4.4数字密码锁设计 323

8.4.5数据采集与检测系统 324

8.4.6任意波形发生器设计 324

8.4.7量程自动转换的数字式频率计 325

8.4.8电梯自动控制器 326

8.4.9 8×8点阵汉字显示综合实验 327

8.4.10 FIR滤波器的设计 328

第9章FPGA硬件电路设计 331

9.1 FPGA硬件系统组成 331

9.1.1 FPGA硬件系统 331

9.1.2 FPGA引脚 331

9.2电源电路 333

9.2.1 FPGA电源指标要求 333

9.2.2电源解决方案 334

9.2.3 FPGA系统板电源设计实例 335

9.3 FPGA配置电路 337

9.3.1 Xilinx FPGA配置概述 338

9.3.2 FPGA的常用配置电路 339

9.4存储器接口电路设计 342

9.4.1高速SDRAM存储器 342

9.4.2异步SRAM （ASRAM）存储器 342

9.4.3 Flash存储器 343

9.4.4 DDR2存储器 343

9.5人机界面电路设计 345

9.5.1 PS2键盘/鼠标接口 345

9.5.2按键与开关 348

9.5.3显示接口 348

9.6处理器的接口设计 351

9.6.1串行接口 351

9.6.2并行接口 353

9.7时钟和复位电路 353

9.7.1时钟电路 353

9.7.2复位电路 354

附录A Quartus Ⅱ 9.0简明教程 356

附录B基础实验程序 365

参考文献 369