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原理基础篇 2

第1章 现代电子系统设计原理 2

1.1现代电子设计技术概述 2

1.1.1数字系统及其一般结构 2

1.1.2数字系统设计的一般过程 3

1.2现代数字系统设计 3

1.2.1基于PLD的EDA设计 4

1.2.2基于MCU的设计 5

1.2.3基于SOC和SOPC的设计 6

第2章 EDA技术及VHDL语言 9

2.1 EDA技术简介 9

2.2常用EDA软件简介 9

2.2.1 ISE简介 9

2.2.2 Modelsim简介 10

2.2.3 ChipScope简介 10

2.3可编程逻辑器件简介 11

2.3.1可编程逻辑器件发展 11

2.3.2 FPGA概述 12

2.4 VHDL语言及其硬件逻辑描述方法 14

2.4.1 VHDL的基本语言结构 14

2.4.2库和程序包 15

2.4.3实体 16

2.4.4结构体 17

2.4.5配置 19

2.4.6 VHDL的基本语言要素 19

2.4.7 VHDL的基本语句 27

2.4.8基于VHDL的状态机设计 36

2.4.9 VHDL的描述风格 37

2.4.10 VHDL的测试基准 38

2.4.11 VHDL与EDA 38

2.4.12 VHDL特点总结 39

第3章 MCS-51原理及设计方法 40

3.1 MCS-51单片机简介 40

3.1.1 MCS-51单片机的硬件结构 40

3.1.2 MCS-51存储器的结构 41

3.1.3时钟与时序 51

3.1.4 MCS-51的引脚 51

3.1.5 MCS-51的复位 52

3.1.6 MCS-51的扩展设计 53

3.2 MCS-51单片机的指令与编程 53

3.2.1 MCS-51单片机的指令系统 53

3.3 Keil C51 58

3.3.1 Keil C51对ANSI C的扩展 58

3.4 C51程序设计 64

3.4.1 C语言程序结构 64

3.4.2使用C51的注意事项 67

第4章 基于MC8051核的SOPC 69

4.1 MC8051功能特点 69

4.2 MC8051结构与层次 69

4.3硬件定制 71

4.3.1并行I/O口 71

4.3.2定时器/计数器、串口和中断 72

4.3.3可选择的指令 72

4.3.4其他说明 73

4.4 MC8051核的使用方法简述 73

4.4.1单片机方式 73

4.4.2 SOPC方式 73

应用实践篇 76

第5章 实验硬件平台 76

5.1实验平台功能特点 76

5.2核心板电路分析 76

5.2.1核心板电路原理框图 77

5.2.2 FPGA主芯片 78

5.2.3时钟电路 78

5.2.4配置电路 79

5.2.5存储电路 81

5.2.6电源电路 82

5.2.7按键及LED电路 82

5.2.8七段数码管显示电路 83

5.2.9拨码开关电路 83

5.2.10 FPGA的I/O分配 83

5.2.11核心板与底板接口 84

5.3底板电路分析 85

5.3.1底板电源电路 86

5.3.2蜂鸣器电路 87

5.3.3液晶显示电路 87

5.3.4 16×16 LED点阵电路 88

5.3.5 RS—232串口电路 88

5.3.6红外通信电路 89

5.3.7 VGA接口电路 89

5.3.8 PS/2键盘和鼠标接口电路 90

5.3.9串行D/A电路 90

5.3.10串行A/D电路 91

5.3.11实时时钟电路 91

5.3.12数字温度传感器电路 92

5.3.13扩展I/O电路 92

5.3.14核心板与底板接口 92

5.3.15 底板跳线及接口 93

5.4本章小结 94

第6章 基本EDA实验 95

6.1准备工作 95

6.2实验项目 95

6.2.1 LED驱动 95

6.2.2 LED流水灯 108

6.2.3芯片内的逻辑分析仪ChipScope 114

6.2.4键控数码管静态显示 121

6.2.5数控分频器 124

6.2.6含异步清零和同步使能的4位加法计数器 130

6.2.7 8位硬件加法器 132

6.2.8 VGA彩色信号显示控制器 134

6.2.9 LCD显示驱动器 141

6.2.10 SRAM控制器 149

6.2.11 SPI接口Flash模块 M25P16 154

6.2.12通用异步收发器 167

6.2.13红外收发 174

6.2.14 D/A转换芯片TLC5620的控制 176

6.2.15 A/D转换芯片TLC549的控制 184

6.2.16 PS/2键盘驱动 189

6.2.17 PS/2鼠标驱动 192

第7章 基本单片机实验 197

7.1准备工作 197

7.1.1 MC8051单片机定制与封装 197

7.1.2 MC8051单片机最小系统 198

7.1.3 8051单片机系统安装与使用 200

7.1.4实验操作与例程使用 201

7.2实验项目 201

7.2.1点亮LED灯 201

7.2.2简单的定时 204

7.2.3交流蜂鸣器 207

7.2.4数码管动态扫描显示 208

7.2.5加减计数器实验 212

7.2.6用PWM波控制LED亮度 214

7.2.7外部中断 216

7.2.8使用片外SRAM 217

7.2.9 16×16 LED点阵扫描显示 219

7.2.10液晶显示驱动 227

7.2.11红外收发 234

7.2.12实时时钟PCF8563 236

7.2.13 LM75A数字温度计 249

7.2.14 TLC5620串行DAC 254

7.2.15 TLC549串行ADC 256

第8章 综合实验题目 259

8.1实验准备 259

8.1.1 SOPC设计方式 259

8.1.2 SOPC方式下的MC8051 IP核 260

8.1.3 MC8051中地址空间安排 266

8.2多功能数字时钟 266

8.2.1实验背景 266

8.2.2实验目的 266

8.2.3实验任务 266

8.2.4实验要求 266

8.2.5实验指导 267

8.2.6思考与练习 273

8.3可远程控制的简易交通灯系统 274

8.3.1实验背景 274

8.3.2实验目的 274

8.3.3实验内容 274

8.3.4实验原理 274

8.3.5思考与练习 283

8.4频率测量仪 283

8.4.1实验目的 283

8.4.2实验内容 283

8.4.3实验要求 283

8.4.4实验指导 283

8.4.5思考与练习 290

8.5相位测量仪 290

8.5.1实验背景 290

8.5.2实验目的 290

8.5.3实验内容 290

8.5.4实验原理 291

8.5.5实验指导 293

8.5.6思考与练习 297

8.6打地鼠游戏实验 297

8.6.1实验背景 297

8.6.2实验目的 297

8.6.3实验任务 297

8.6.4实验要求 297

8.6.5实验指导 298

8.6.6思考与练习 309

8.7基于FPGA的语音录制与回放系统 309

8.7.1实验背景 309

8.7.2实验目的 309

8.7.3实验任务 309

8.7.4实验要求 310

8.7.5实验指导 310

8.7.6思考与练习 313

8.8基于LCD界面的电压监测系统 314

8.8.1实验背景 314

8.8.2实验目的 314

8.8.3实验任务 314

8.8.4实验要求 314

8.8.5实验指导 314

8.8.6思考与练习 314

8.9基于温度检测的监控系统 315

8.9.1实验背景 315

8.9.2实验目的 315

8.9.3实验任务 315

8.9.4实验要求 316

8.9.5实验指导 316

8.9.6思考与练习 316

信号处理篇 318

第9章 数字信号处理技术基础 318

9.1数字信号处理概述 318

9.2数字信号处理系统的结构 318

9.3基于FPGA的数字信号处理 319

9.4常用DSP模块及其IP核 319

9.4.1快速傅里叶变换 320

9.4.2 FIR滤波器 324

9.4.3 CORDIC模块 341

第10章 设计实验题目 344

10.1音频信号分析仪 344

10.1.1实验背景 344

10.1.2实验目的 344

10.1.3实验内容 344

10.1.4实验原理 344

10.1.5实验指导 345

10.1.6系统误差分析 351

10.1.7实验测试与结果 352

10.1.8思考与练习 352

10.2可调参数的FIR数字滤波器 352

10.2.1实验背景 352

10.2.2实验目的 353

10.2.3实验内容 353

10.2.4实验原理及指导 353

10.2.5系统实现 356

10.2.6系统测试 358

10.2.7思考与练习 359

参考文献 360