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第1章 Quartus Ⅱ开发流程 1

1.1 知识目标 1

1.2 能力目标 1

1.3 章节任务 1

1.4 Quartus Ⅱ软件综述 1

1.5 设计输入 8

1.6 约束输入 9

1.6.1 使用分配编辑器（Assignments Editor） 10

1.6.2 使用引脚规划器（Pin Planner） 13

1.6.3 使用Settings对话框 13

1.7 综合 16

1.7.1 使用Quartus Ⅱ软件集成综合 17

1.7.2 控制综合 17

1.7.3 第三方综合工具 21

1.8 布局布线 21

1.8.1 设置布局布线参数 22

1.8.2 反向标注分配 25

1.9 仿真 26

1.9.1 指定仿真器设置 27

1.9.2 建立矢量源文件 28

1.9.3 第三方仿真工具 31

1.10 编程与配置 32

1.10.1 建立编程文件 32

1.10.2 器件编程和配置 35

第2章 Quartus Ⅱ的使用 38

2.1 知识目标 38

2.2 能力目标 38

2.3 章节任务 38

2.4 原理图和图表模块编辑 38

2.4.1 内附逻辑函数 39

2.4.2 编辑规则 40

2.4.3 原理图和图表模块编辑工具 42

2.4.4 原理图编辑流程 43

2.5 文本编辑 59

2.6 混合编辑（自底向上） 66

2.7 混合编辑（自顶向下） 70

第3章 VHDL硬件描述语言 75

3.1 知识目标 75

3.2 能力目标 75

3.3 章节任务 75

3.4 VHDL语言简介 75

3.5 VHDL语言设计实体的基本结构 77

3.6 VHDL语言要素 82

3.6.1 VHDL数据对象 82

3.6.2 VHDL数据类型 86

3.6.3 IEEE预定义标准逻辑位与矢量及用户自定义数据类型 88

3.6.4 VHDL操作符 91

3.6.5 VHDL的程序包 94

3.7 VHDL顺序语句 95

3.7.1 赋值语句 96

3.7.2 IF语句 97

3.7.3 Case语句 99

3.7.4 LOOP语句 100

3.7.5 NEXT语句 103

3.7.6 EXIT语句 103

3.7.7 WAIT语句 104

3.7.8 NULL语句 104

3.7.9 RETURN语句 105

3.8 VHDL并行语句 105

3.8.1 进程（PROCESS）语句 106

3.8.2 并行信号赋值语句 107

3.8.3 方块（Block）语句 109

3.8.4 元件例化语句 110

3.8.5 生成（GENERATE）语句 115

3.9 VHDL子程序 116

3.9.1 过程的定义和调用 116

3.9.2 函数的定义和调用 118

3.10 VHDL的描述风格 120

3.10.1 VHDL行为描述方式 120

3.10.2 数据流描述方式 122

3.10.3 结构级描述方式 123

第4章 门电路设计范例 128

4.1 知识目标 128

4.2 能力目标 128

4.3 本章 任务 128

4.4 与非门电路 128

4.5 或非门电路 131

4.6 异或门电路 133

4.7 三态门电路 135

4.8 单向总线缓冲器 137

4.9 双向总线缓冲器 138

第5章 组合逻辑电路设计范例 140

5.1 学习目标 140

5.2 能力目标 140

5.3 本章 任务 140

5.4 编码器 141

5.4.1 8线-3线编码器 141

5.4.2 8线-3线优先编码器 143

5.5 译码器 146

5.5.1 3线-8线译码器 147

5.5.2 BCD-7段显示译码器 148

5.6 数据选择器 151

5.6.1 4选1数据选择器 151

5.6.2 8选1数据选择器 152

5.7 数据分配器 153

5.8 数值比较器 154

5.9 加法器 156

5.9.1 半加器 156

5.9.2 全加器 158

5.9.3 4位全加器 159

5.10 减法器 160

5.10.1 半减器 160

5.10.2 全减器 161

5.10.3 4位全减器 162

第6章 寄存器、存储器、锁存器和触发器的VHDL描述 165

6.1 知识目标 165

6.2 能力目标 165

6.3 本章 任务 165

6.4 寄存器 166

6.4.1 寄存器的引入方法 166

6.4.2 常规寄存器的引入 166

6.5 移位寄存器 169

6.5.1 双向移位寄存器 169

6.5.2 串入／串出移位寄存器 171

6.5.3 串入／并出移位寄存器 173

6.5.4 并入／串出移位寄存器 174

6.6 只读存储器（ROM） 175

6.7 随机存储器（RAM） 177

6.8 堆栈 178

6.9 FIFO 181

6.10 锁存器 183

6.11 RS触发器 185

6.12 JK触发器 186

6.13 D触发器 188

6.14 T触发器 189

第7章 计数器、信号发生器和分频器的VHDL描述 191

7.1 知识目标 191

7.2 能力目标 191

7.3 章节任务 191

7.4 计数器 192

7.4.1 计数器的分类 192

7.4.2 计数器设计时的注意事项 192

7.4.3 基本计数器的设计 193

7.5 可变模计数器 201

7.5.1 无置数端的可变模计数器 202

7.5.2 有置数端的可变模计数器 203

7.6 顺序脉冲发生器的设计 204

7.7 序列信号发生器 205

7.8 分频器的设计 206

7.8.1 偶数分频器 206

7.8.2 奇数分频器 210

7.8.3 半整数分频器 216

第8章 数字系统设计范例 218

8.1 知识目标 218

8.2 能力目标 218

8.3 章节要求 218

8.4 数字系统的基本结构 218

8.5 数字系统的设计方法 219

8.6 数字系统设计的一般过程 221

8.7 数字系统的设计准则 222

8.8 数字系统设计范例 224

8.8.1 跑马灯设计 224

8.8.2 8位数码扫描显示电路设计 227

8.8.3 4×4键盘扫描电路设计 229

8.8.4 数字频率计 232

8.8.5 乒乓球游戏机 236

8.8.6 交通控制器 242

8.8.7 数字钟 249

8.8.8 自动售货机 256

8.8.9 出租车计费器 263

8.8.10 电梯控制器 270

第9章 可参数化宏模块及IP核的使用 279

9.1 知识目标 279

9.2 能力目标 279

9.3 章节任务 279

9.4 ROM、RAM、FIFO的使用 279

9.4.1 ROM的使用 279

9.4.2 RAM的过程使用 286

9.4.3 FIFO的使用 288

9.5 乘法器、锁相环的使用 290

9.5.1 乘法器的使用 290

9.5.2 锁相环的使用 293

9.6 正弦波信号发生器 295

9.7 NCO IP核的使用 296

第10章 DSP Builder设计范例 300

10.1 知识目标 300

10.2 能力目标 300

10.3 章节任务 300

10.4 DSP Builder简介及使用方法 300

10.5 伪随机序列发生器 304

10.6 DDS 311

10.7 ASK及FSK调制器 317

10.7.1 ASK（Amplitude Shift Keying）调制器 317

10.7.2 FSK（Frequency Shift Keying）调制器 321

第11章 基于FPGA的射频热疗系统的设计 325

11.1 知识目标 325

11.2 能力目标 325

11.3 章节任务 325

11.4 肿瘤热疗的生物学与物理学技术概论 325

11.5 温度场特性的仿真 329

11.6 射频热疗系统设计 329

11.7 系统硬件电路设计 330

11.7.1 硬件整体结构 330

11.7.2 高精度数字温度传感器DS18B20 331

11.7.3 ACEX 1K系列的FPGA器件的特点 336

11.7.4 ACEX 1K器件的配置电路设计 338

11.7.5 电源电路 339

11.7.6 驱动电路设计 340

11.8 软件实现 343

11.8.1 系统软件设计电路图 345

11.8.2 温度测量模块 345

11.8.3 指定温度设置模块 348

11.8.4 控制算法的选择及设计 351

11.8.5 信号调制 363

11.8.6 温度显示模块 364

11.8.7 分频模块 368

11.9 温度场测量与控制的实验 370

11.9.1 实验材料及方法 370

11.9.2 实验结果 371

11.9.3 实验结果分析 374

11.10 结论 374

第12章 基于FPGA的直流电动机伺服系统的设计 375

12.1 知识目标 375

12.2 能力目标 375

12.3 章节任务 375

12.4 电机控制发展情况 375

12.5 系统控制原理 376

12.6 算法设计 378

12.7 系统硬件设计原理 380

12.8 系统软件设计原理 388

12.9 系统调试及结果分析 399

12.10 结论 405

参考文献 406