第1章 数字系统硬件设计概述 1
1.1 传统的系统硬件设计方法 1
1.2 利用硬件描述语言的硬件电路设计方法 4
习题与思考题 8
第2章 数字系统的算法描述 10
2.1 数字系统算法流程图描述 10
2.1.1 算法流程图的符号及描述方法 10
2.1.2 算法流程图描述数字系统实例 11
2.2 状态机及算法状态机图描述 14
2.2.1 状态机的分类及特点 14
2.2.2 算法状态机流程图的符号及描述方法 16
2.2.3 算法状态机图描述实例 17
2.2.4 算法流程图至状态图的变换方法 19
2.2.5 状态图至算法状态机图的变换方法 20
2.2.6 C语言流程图至算法状态机图的变换方法 22
习题与思考题 28
第3章 VHDL程序的基本结构 29
3.1 VHDL设计的基本单元及其构成 29
3.1.1 实体说明 29
3.1.2 构造体 32
3.2 VHDL构造体的子结构描述 34
3.2.1 BLOCK语句结构描述 34
3.2.2 PROCESS语句结构描述 36
3.2.3 SUBPROGRAM语句结构描述 38
3.3 库、包集合及配置 42
3.3.1 库 42
3.3.2 包集合 44
3.3.3 配置 46
习题与思考题 51
第4章 VHDL的数据类型与运算操作符 52
4.1 VHDL的客体及其分类 52
4.1.1 常数 52
4.1.2 变量 53
4.1.3 信号 54
4.1.4 信号和变量值代入的区别 54
4.1.5 文件 56
4.2 VHDL的数据类型 57
4.2.1 标准的数据类型 57
4.2.2 用户定义的数据类型 59
4.2.3 用户定义的子类型 63
4.2.4 数据类型的转换 63
4.2.5 数据类型的限定 64
4.2.6 IEEE标准“STD_LOGIC”和“STD_LOGIC_VECTOR” 65
4.3 VHDL的运算操作符 65
4.3.1 逻辑运算符 66
4.3.2 算术运算符 67
4.3.3 关系运算符 68
4.3.4 并置运算符 69
习题与思考题 70
第5章 VHDL构造体的描述方式 72
5.1 构造体的行为描述方式 72
5.1.1 代入语句 72
5.1.2 延时语句 74
5.1.3 多驱动器描述语句 75
5.1.4 GENERIC语句 77
5.2 构造体的寄存器传输（RTL）描述方式 79
5.2.1 RTL描述方式的特点 79
5.2.2 使用RTL描述方式应注意的问题 81
5.3 构造体的结构描述方式 85
5.3.1 构造体结构描述的基本框架 86
5.3.2 COMPONENT语句 89
5.3.3 COMPONENT_INSTANT语句 89
习题与思考题 90
第6章 VHDL的主要描述语句 91
6.1 顺序描述语句 91
6.1.1 WAIT语句 91
6.1.2 断言语句 95
6.1.3 信号代入语句 96
6.1.4 变量赋值语句 96
6.1.5 IF语句 97
6.1.6 CASE语句 99
6.1.7 LOOP语句 104
6.1.8 NEXT语句 106
6.1.9 EXIT语句 107
6.2 并发描述语句 108
6.2.1 进程语句 109
6.2.2 并发信号代入语句 109
6.2.3 条件信号代入语句 110
6.2.4 选择信号代入语句 111
6.2.5 并发过程调用语句 112
6.2.6 块语句 113
6.3 其他语句和有关规定的说明 117
6.3.1 命名规则和注解的标记 117
6.3.2 ATTRIBUTE（属性）描述与定义语句 118
6.3.3 GENERATE语句 138
习题与思考题 142
第7章 数值系统的状态模型 143
7.1 二态数值系统 143
7.2 三态数值系统 144
7.3 四态数值系统 144
7.4 九态数值系统 146
7.5 十二态数值系统 149
7.6 四十六态数值系统 150
习题与思考题 153
第8章 基本逻辑电路设计 154
8.1 组合逻辑电路设计 154
8.1.1 简单门电路 154
8.1.2 编、译码器与选择器 160
8.1.3 加法器与求补器 164
8.1.4 三态门与总线缓冲器 166
8.2 时序电路设计 170
8.2.1 时钟信号和复位信号 170
8.2.2 触发器 174
8.2.3 寄存器 180
8.2.4 计数器 185
习题与思考题 191
第9章 仿真与逻辑综合 192
9.1 仿真 192
9.1.1 仿真输入信息的产生 192
9.1.2 仿真△ 197
9.1.3 仿真程序模块的书写 199
9.2 逻辑综合 201
9.2.1 约束条件 202
9.2.2 属性描述 202
9.2.3 工艺库 203
9.2.4 逻辑综合的基本步骤 204
习题与思考题 206
第10章 数字系统的实际设计技巧 207
10.1 数字系统优化的基本方法 207
10.1.1 相同电路的处理 207
10.1.2 运算顺序的改变 209
10.1.3 常数运算的运用 209
10.1.4 相同运算电路的使用 210
10.1.5 优化的必要性及其工程实际意义 213
10.2 数字系统设计中的工程实际问题 214
10.2.1 提高系统工作速度的方法 214
10.2.2 缩小电路规模和降低功耗的方法 221
10.2.3 系统误操作的成因及其消除方法 227
10.2.4 非同步信号的控制方法 236
10.2.5 典型状态机状态编码的选择 239
习题与思考题 245
第11章 洗衣机洗涤控制电路设计实例 246
11.1 洗衣机洗涤控制电路的性能要求 246
11.2 洗衣机洗涤控制电路的结构 246
11.3 洗衣机洗涤控制电路的算法状态机图描述 248
11.4 洗衣机洗涤控制电路的VHDL描述 253
习题与思考题 264
第12章 微处理器接口芯片设计实例 265
12.1 可编程并行接口芯片设计实例 265
12.1.1 8255的引脚与内部结构 265
12.1.2 8255的工作方式及其控制字 266
12.1.3 8255的结构设计 268
12.1.4 8255芯片的VHDL描述 268
12.1.5 8255芯片VHDL描述模块的仿真 273
12.2 SCI串行接口芯片设计实例 274
12.2.1 SCI的引脚与内部结构 274
12.2.2 串行数据传送的格式与同步控制机构 275
12.2.3 SCI芯片的VHDL描述 276
12.2.4 SCI芯片VHDL描述模块的仿真 281
习题与思考题 282
第13章 VHDL 93版和87版的主要区别 283
13.1 VHDL93版的特点 283
13.2 87版到93版的移植问题 293
附录A VHDL文法介绍 294
附录B 属性说明 305
附录C VHDL标准包集合文件 307
参考文献 336