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高等院校信息与通信工程系列教材 1

绪论 1

思考题与练习题 9

第1篇 电子系统算法设计与仿真 13

第1章系统级设计与仿真概论 13

1.1系统技术要求与建模 13

1.1.1电子系统的技术要求 13

1.1.2系统模型的建立 16

1.2系统级仿真 19

1.2.1 SystemView动态系统设计、分析和仿真软件 19

1.2.2 MATLAB 21

1.3系统级综合 23

1.3.1综合 23

1.3.2优化 24

思考题与练习题 25

第2章MATLAB及其在EDA技术中的应用 26

2.1 MATLAB概述 26

2.1.1 MATLAB的功能和特点 26

2.1.2 MATLAB的工具箱 27

2.1.3 MATLAB的工作环境 28

2.2 MATLAB的基本功能及举例 32

2.2.1基本知识 32

2.2.2数组与矩阵的算术运算 37

2.2.3关系运算、逻辑运算与数组函数 42

2.2.4矩阵函数 45

2.2.5多项式运算 48

2.2.6基本绘图功能 51

2.3 Simulink简介 57

2.3.1概述 57

2.3.2基本操作 58

2.3.3建立系统模型及仿真 60

2.4 MATLAB工具箱 61

2.4.1概述 61

2.3.4专用Xilinx模块库 61

2.4.2控制系统工具箱 62

2.4.3信号处理工具箱 69

思考题与练习题 1 76

2.4.4通信工具箱 83

2.5 MATLAB应用实例 93

2.5.1控制要求及算法设计 93

2.5.2控制模型的设计与封装 93

思考题与练习题 94

第2篇数字系统芯片设计与综合 99

第3章现代数字系统设计概论 99

3.1概述 99

3.2.1原理图设计 100

3.2数字系统的设计方法 100

3.2.2程序语言设计 101

3.2.3 状态机设计 102

3.2.5利用IP模块的设计 102

3.2.4功能模块参数化设计 102

3.2.6基于平台的设计 103

3.3 IP设计与应用 104

3.3.1 IP核 104

3.3.2 IP核的种类与应用 104

3.3.3 系统芯片和IP核复用 107

3.4.2片上系统的系统芯片与设计技术 109

3.4.1片上系统的基本概念 109

3.4片上系统技术 109

3.4.3使可配置片上系统得以实现的FPGA平台 118

思考题与练习题 126

第4章硬件设计描述语言VHDL基础 128

4.1概述 128

4.2 VHDL程序基本结构 129

4.2.1实体说明 129

4.2.2结构体 131

4.2.3包集合、库及配置 137

4.3 VHDL语言的数据格式 141

4.3.1 VHDL语言的对象及其分类 141

4.3.2 VHDL语言的数据类型 143

4.3.3 VHDL语言的运算操作符 147

4.4 VHDL语言的基本描述语句 149

4.4.1顺序描述语句 149

4.4.2并发描述语句 159

4.5 VHDL语言的描述方式 163

4.5.1结构体的行为描述方式 163

4.5.2结构体的数据流描述方式 165

4.5.3结构体的结构描述方式 167

4.6一位总线温度传感器控制接口设计 170

4.6.1单总线的基本原理 170

4.6.2程序设计 173

5.1.1可编程ASIC器件概述 178

第5章可编程ASIC器件 178

5.1概述 178

5.1.2可编程ASIC器件分类及特点 180

5.2 PLD器件 182

5.2.1可编程阵列逻辑器件 182

5.2.2可编程通用逻辑器件 184

5.3复杂可编程逻辑器件 188

5.3.1基于乘积项的CPLD基本结构 189

5.3.2基于查找表的CPLD电路结构 193

5.4.1 FPGA的基本结构 201

5.4现场可编程门阵列FPGA 201

5.4.2 FPGA的电路结构 203

5.4.3 SpartanⅡ/Virtex系列FPGA 209

5.5编程技术 224

5.5.1编程原理简介 224

5.5.2编程模式 225

5.5.3编程流程 227

思考题与练习题 228

第6章数字系统的设计与综合 229

6.1概述 229

6.2高级综合 233

6.2.1功能性模型化程序 234

6.2.2数据 235

6.2.3 由数据流图到数据通道控制器 236

6.2.4控制 240

6.2.5数据和控制 243

6.3寄存器转移级综合 245

6.3.1电平敏感的锁存器 246

6.3.2沿敏感的触发器 248

6.3.3组合逻辑 250

6.3.4约束 254

6.3.5 FPGA的综合 256

6.3.6同步系统的时序 259

思考题与练习题 262

第7章可编程ASIC开发平台 264

7.1概述 264

7.2 Xilinx ISE5.1i集成开发环境 265

7.2.1 Xilinx ISE5.1i的安装 266

7.2.2 Xilinx ISE5.1i软件简介 273

7.2.3利用Xilinx ISE5.1i设计的简易跑表 277

7.3其他软件开发平台 304

7.3.1 ispEXPERT软件平台简介 304

7.3.2 Altera QuartusⅡ软件平台简介 309

7.4硬件实验平台与设计实验 313

7.4.1TPG_FPGA实验系统 313

7.4.2基于VHDL的数字逻辑电路实验 314

思考题与练习题 315

第8章复杂模块设计与跨平台设计 317

8.1 系统级设计与片上系统设计带来的挑战 317

8.2 Xilinx公司的System Generator for DSP软件 318

8.2.1概述 318

8.2.2 System Generator软件的安装 319

8.2.3 Xilinx BlockSet模块库 321

8.2.4 System Generator软件的设计流程 331

8.2.5设计实例 332

8.3 Altera DSPBuilder 338

8.4.1功能要求 340

8.4一个模拟简单智能宠物的设计实现 340

8.4.2方案设计 341

8.4.3设计整合 359

思考题与练习题 364

第3篇系统电路设计与测试 367

第9章 系统电路的设计方法 367

9.1系统电路设计 368

9.1.1无源元件的高频特性 370

9.1.2数字逻辑的有源元件及其噪声 371

9.1.3系统电路设计技术 375

9.2.1电路原理图的设计 379

9.2系统电路设计与仿真概论 379

9.2.2 PCB板的设计 381

9.2.3电路板的制作与加工 382

思考题与练习题 385

第10章 系统电路板设计 386

10.1 Protel 99 SE软件简介及安装 386

10.1.1 Protel 99 SE软件简介 386

10.1.2 Protel 99 SE软件安装 386

10.2原理图绘制 387

10.2.1启动原理图的设计环境 387

10.2.2工作环境的管理 389

10.2.3文档图纸参数的设置 391

10.2.4元器件到工作平面上的放置 394

10.2.5电路原理图的绘制 398

10.2.6使用画图工具的绘图 400

10.2.7电气法则测试 400

10.2.8网络表的生成 401

10.3制作原理图元器件 404

10.3.1原理图元器件库编辑服务器 405

10.3.2元器件管理器工具 405

10.3.3常用画图工具栏介绍 406

10.3.4元器件的制作 407

10.4印制板设计 409

10.4.1印制板设计基础 409

10.4.2绘制印制电路板 410

10.4.3印制电路板的自动设计 414

10.5元器件封装设计 426

10.6设计实例 432

10.6.1完整原理图的设计 432

10.6.2 PCB板的设计 442

思考题与练习题 448

附录A MATLAB函数库和命令级分类索引 449

附录B Protel符号库和封装库 466

附录C硬件开发实验箱 469

附录D基于VHDL的数字逻辑电路实验 471

参考文献 513