数字逻辑EDA设计与实践PDF电子书下载

第1章 EDA概述 1

1.1 EDA技术及其发展 1

1.1.1 EDA技术的发展历程 1

1.1.2 EDA技术的主要内容 2

1.1.3 EDA技术的发展趋势 3

1.2 硬件描述语言 3

1.3 EDA技术的层次化设计方法与流程 4

1.3.1 EDA技术的层次化设计方法 4

1.3.2 基于EDA技术的数字逻辑系统设计流程 6

1.4 EDA技术在“数字逻辑”课程中的应用 9

1.5 EDA软件简介 10

1.6 互联网上的EDA资源 11

习题 12

第2章 可编程逻辑基础 13

2.1 可编程逻辑器件的发展历程及特点 13

2.1.1 可编程逻辑器件的发展历程 13

2.1.2 可编程逻辑器件的特点 15

2.2 可编程逻辑器件的分类 15

2.2.1 按集成度分类 15

2.2.2 按编程特性分类 16

2.2.3 按结构分类 17

2.3 简单PLD原理 18

2.3.1 PLD中阵列的表示方法 18

2.3.2 PROM 19

2.3.3 PLA器件 20

2.3.4 PAL器件 21

2.3.5 GAL器件 21

2.4 CPLD 23

2.4.1 CPLD的基本结构 23

2.4.2 Altera公司MAX系列CPLD简介 24

2.5 FPGA 28

2.5.1 FPGA的基本结构 28

2.5.2 Altera公司FPGA系列FLEX 10K器件的结构 29

2.5.3 嵌入阵列块 30

2.5.4 逻辑阵列块 31

2.5.5 逻辑单元 31

2.5.6 快速通道互连 34

2.5.7 输入输出单元 34

2.6 可编程逻辑器件的发展趋势 35

2.6.1 下一代可编程逻辑器件硬件上的四大发展趋势 36

2.6.2 下一代EDA开发软件的发展趋势 39

2.7 Altera公司的CPLD/FPGA产品概述 42

习题 42

第3章 MAX+plus Ⅱ开发工具 44

3.1 MAX+plus Ⅱ的主要特点 44

3.2 MAX+plus Ⅱ软件设计流程 45

3.2.1 设计输入 45

3.2.2 设计处理 48

3.2.3 设计校验 50

3.2.4 器件编程 52

3.2.5 联机求助 52

3.3 MAX+plus Ⅱ在组合电路设计中的应用 52

3.3.1 建立图形设计文件 52

3.3.2 设计项目编译 55

3.3.3 设计项目校验 57

3.3.4 引脚锁定 59

3.3.5 器件编程下载与硬件测试 60

3.4 MAX+plus Ⅱ在时序逻辑电路设计中的应用 60

3.4.1 设计输入 60

3.4.2 设计项目校验 61

3.4.3 引脚锁定 62

3.4.4 器件编程下载与硬件测试 62

3.5 参数可设置Altera宏功能模块的应用 62

3.5.1 基于LPM_COUNTER的数控分频器设计 63

3.5.2 基于LPM_ROM的4位乘法器设计 65

3.5.3 基于Altera兆功能块的4位流水线加法器的设计 67

3.6 MAX+plus Ⅱ设计实例 72

3.7 实验 86

实验3-1 原理图输入设计8位加法器 86

实验3-2 4-16线译码器的EDA设计 87

实验3-3 计数器的EDA设计 88

实验3-4 原理图输入设计M=100十进制加法计数器 88

实验3-5 M序列脉冲发生器设计 90

习题 90

第4章 VHDL设计基础 92

4.1 VHDL的基本组成 92

4.1.1 实体 92

4.1.2 结构体 95

4.1.3 程序包 98

4.1.4 库 99

4.1.5 配置 100

4.2 VHDL语言的基本要素 103

4.2.1 VHDL语言的标识符 103

4.2.2 VHDL语言的客体 104

4.2.3 VHDL语言的数据类型 106

4.2.4 VHDL语言的运算操作符 111

4.3 VHDL语言的基本语句 113

4.3.1 顺序描述语句 113

4.3.2 并行语句 121

4.4 常见组合逻辑电路的VHDL设计 130

4.4.1 基本门电路设计 131

4.4.2 编码器、译码器、选择器 132

4.4.3 加法器 137

4.4.4 数值比较器 138

4.4.5 算术逻辑运算器 139

4.5 常见时序逻辑电路的VHDL设计 141

4.5.1 触发器 141

4.5.2 锁存器和寄存器 144

4.5.3 计数器 147

4.6 基于VHDL设计方法综合举例 151

4.6.1 移位相加8位乘法器的VHDL设计 151

4.6.2 序列计数器的设计 154

4.6.3 简易数字钟的设计 155

4.7 实验 158

实验4-1 应用VHDL完成简单组合电路设计 158

实验4-2 应用VHDL完成简单时序电路设计 159

实验4-3 设计含计数使能、异步复位和计数值并行预置功能的4位加法计数器 159

实验4-4 设计移位运算器 160

实验4-5 循环冗余校验模块设计 161

习题 162

第5章 Quartus Ⅱ开发系统 166

5.1 Quartus Ⅱ简介 166

5.1.1 Quartus Ⅱ的特点 166

5.1.2 Quartus Ⅱ系统安装许可与技术支持 172

5.1.3 Quartus Ⅱ设计流程 172

5.2 Quartus Ⅱ设计入门 183

5.2.1 Quartus Ⅱ的启动 184

5.2.2 设计输入 187

5.2.3 编译综合 191

5.2.4 仿真测试 192

5.2.5 硬件测试 195

5.3 Quartus Ⅱ设计技巧 197

5.3.1 基于原理图输入的数字逻辑电路的Quartus Ⅱ设计 197

5.3.2 基于VHDL文本输入的数字逻辑电路的Quartus Ⅱ设计 210

5.3.3 基于LPM可定制宏功能模块的数字逻辑电路的Quartus Ⅱ设计 219

5.3.4 基于混合输入方式的数字逻辑电路的Quartus Ⅱ设计 228

5.4 实验 233

实验5-1 Quartus Ⅱ原理图输入设计法 233

实验5-2 Quartus Ⅱ的VHDL文本输入设计法 233

实验5-3 8位流水加法器的EDA设计 234

实验5-4 Quartus Ⅱ设计正弦信号发生器 235

实验5-5 用EP1C6Q240C8器件设计一个4位十进制数字显示的频率计电路 236

习题 237

第6章 数字系统的EDA设计 239

6.1 数字系统的EDA层次化设计方法 240

6.1.1 设计的层次 240

6.1.2 自顶向下方法的含义 242

6.1.3 自底向上方法的含义 243

6.2 数字钟的EDA设计 243

6.2.1 设计要求 243

6.2.2 功能描述 244

6.2.3 数字钟的层次化设计方案 244

6.2.4 数字钟的顶层设计和仿真 250

6.2.5 硬件测试 250

6.3 数字式频率计的EDA设计 252

6.3.1 设计要求 252

6.3.2 原理描述 252

6.3.3 频率计的层次化设计方案 253

6.3.4 频率计电路项层原理图的设计和仿真 258

6.3.5 硬件测试 259

6.4 乐曲硬件演奏电路EDA设计 260

6.4.1 设计要求 260

6.4.2 原理描述 260

6.4.3 乐曲硬件演奏电路的层次化设计方案 261

6.4.4 乐曲硬件演奏电路顶层电路的设计和仿真 265

6.4.5 硬件测试 266

6.5 基于流水线技术的数字相关器EDA设计 267

6.5.1 设计要求 267

6.5.2 原理说明 267

6.5.3 数字相关器电路的层次化设计 269

6.5.4 编译设计和时序仿真 271

6.5.5 性能分析 271

6.6 红绿灯交通信号控制器EDA设计 271

6.6.1 设计要求 271

6.6.2 系统组成 271

6.6.3 红绿灯交通信号控制器的层次化设计方案 272

6.6.4 红绿灯交通信号控制器顶层电路的设计和仿真 278

6.6.5 硬件测试 280

6.7 出租车自动计费器EDA设计 280

6.7.1 设计要求 280

6.7.2 原理描述 281

6.7.3 层次化设计方案 281

6.7.4 出租车自动计费器顶层电路的设计和仿真 285

6.7.5 硬件测试 286

6.8 多功能算术逻辑运算单元的EDA设计 286

6.8.1 设计要求 286

6.8.2 原理描述 287

6.8.3 多功能算术逻辑运算单元层次化设计方案 288

6.8.4 多功能算术逻辑运算单元的顶层设计和仿真 289

6.8.5 硬件测试 290

6.9 MTI雷达三脉冲可变结构的数字对消器的EDA设计 291

6.9.1 设计要求 291

6.9.2 原理描述 292

6.9.3 三脉冲可变结构对消器层次化设计方案 293

6.9.4 三脉冲可变结构对消器的顶层电路设计和仿真 297

6.10 数字系统设计课题选编 298

6.10.1 数字系统设计课题一 多功能运算器EDA设计 298

6.10.2 数字系统设计课题二 时序发生器EDA设计 299

6.10.3 数字系统设计课题三 设计一个具有3种信号灯的交通信号控制系统 301

6.10.4 数字系统设计课题四 设计一个基于FPGA芯片的弹道计时器 303

6.10.5 数字系统设计课题五 设计一个基于FPGA芯片的汽车尾灯控制器 305

6.10.6 数字系统设计课题六 数字密码锁EDA设计 307

6.10.7 数字系统设计课题七 电梯控制器VHDL设计 309

6.10.8 数字系统设计课题八 自动售饮料控制器VHDL设计 311

6.10.9 数字系统设计课题九 电子抢答器EDA设计 312

6.10.10 数字系统设计课题十 简易微处理器的VHDL设计 314

附录A GW48EDA系统使用说明 320

A.1 概述 320

A.2 实验电路结构图 320

附录B 电子资源说明 334

参考文献 335