第1章 绪论 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技术的基本特征 2
1.2 EDA技术的主要内容 3
1.2.1大规模可编程逻辑器件 4
1.2.2硬件描述语言 4
1.2.3软件开发系统 4
1.2.4硬件实验箱 4
1.3 EDA开发工具 5
1.4 EDA工程设计流程 6
1.4.1设计准备 6
1.4.2设计输入 6
1.4.3设计处理 7
1.4.4设计检验 7
1.4.5器件编程 7
1.5 EDA技术的应用现状及发展趋势 8
1.5.1 EDA技术的应用现状 8
1.5.2 EDA技术的发展趋势 8
1.5.3 SoPC技术 10
本章小结 11
习题与思考题 12
第2章 硬件基础 13
2.1概述 13
2.1.1可编程逻辑器件的发展历程 13
2.1.2 PLD的表示方法 15
2.1.3乘积项原理 16
2.1.4查找表原理 18
2.1.5可编程逻辑器件的分类 19
2.2简单可编程逻辑器件 20
2.3复杂可编程逻辑器件CPLD 22
2.3.1 CPLD的基本结构 22
2.3.2 Altera公司的CPLD器件 26
2.4现场可编程门阵列FPGA 28
2.4.1 FPGA的基本结构 28
2.4.2 Altera公司的FPGA器件 31
2.5可编程逻辑器件的编程与配置 33
2.5.1 CPLD器件的编程 34
2.5.2 FPGA器件的配置 35
2.6可编程逻辑器件的选择 39
2.6.1可编程逻辑器件选择的依据 39
2.6.2 FPGA与CPLD的比较 40
本章小结 42
习题与思考题 42
第3章 软件平台 43
3.1概述 43
3.2 Quartus Ⅱ 5.0软件安装 43
3.2.1系统配置要求 43
3.2.2 Quartus Ⅱ 5.0软件的安装 44
3.2.3 Quartus Ⅱ 5.0软件的授权 45
3.3文本输入设计方法 47
3.3.1创建工程 47
3.3.2设计输入 49
3.3.3项目编译 51
3.3.4仿真验证 53
3.3.5引脚分配 55
3.3.6器件编程 57
3.4原理图输入设计方法 58
3.4.1创建工程 58
3.4.2设计输入 61
3.4.3项目编译 63
3.4.4仿真验证 65
3.4.5引脚分配 67
3.4.6器件编程 69
3.5混合输入设计方法 69
3.5.1创建工程 69
3.5.2电路模块设计 70
3.5.3顶层设计 71
3.5.4仿真验证 73
3.5.5引脚分配 74
3.5.6器件编程 76
3.6调用宏功能模块设计方法 76
3.6.1宏功能模块概述 76
3.6.2文本方式调用功能模块 77
3.6.3图形方式调用功能模块 81
本章小结 84
习题与思考题 85
第4章 描述语言 86
4.1 VHDL标识符 86
4.2 VHDL数据对象 86
4.2.1常量 87
4.2.2变量 87
4.2.3信号 87
4.2.4三种数据对象的比较 88
4.3 VHDL数据类型 88
4.3.1标准的数据类型 88
4.3.2用户定义的数据类型 90
4.3.3数据类型的转换 92
4.4 VHDL运算符 93
4.4.1逻辑运算符 94
4.4.2算术运算符 95
4.4.3关系运算符 96
4.4.4连接运算符 97
本章小结 97
习题与思考题 97
第5章 VHDL程序结构 99
5.1实体 100
5.2构造体 102
5.3库 104
5.4程序包 105
5.5配置 106
本章小结 112
习题与思考题 112
第6章 VHDL描述语句 113
6.1顺序描述语句 113
6.1.1赋值语句 113
6.1.2 WAIT语句 114
6.1.3 IF语句 117
6.1.4 CASE语句 118
6.1.5 LOOP语句 119
6.1.6 NEXT语句 122
6.1.7 EXIT语句 123
6.1.8 RETURN语句 124
6.1.9 NULL（空）语句 125
6.1.10 ASSERT（断言）语句 126
6.2并行描述语句 127
6.2.1并行信号赋值语句 127
6.2.2进程语句 130
6.2.3块语句 132
6.2.4元件例化语句 135
6.2.5生成语句 138
6.2.6子程序语句 141
6.3属性描述与定义语句 148
6.3.1数值类属性 149
6.3.2函数类属性 151
6.3.3信号类属性 156
6.3.4数据类型类属性 159
6.3.5数据区间类属性 160
6.3.6用户白定义类属性 161
6.4文本文件操作语句 162
本章小结 164
习题与思考题 164
第7章 VHDL基本逻辑电路设计 165
7.1组合逻辑电路设计 165
7.1.1基本门电路 165
7.1.2数据选择器 170
7.1.3编码器和译码器 173
7.1.4加法器 181
7.1.5比较器 185
7.1.6态门和总线缓冲器 187
7.2时序逻辑电路设计 191
7.2.1时钟信号和复位信号 191
7.2.2触发器和锁存器 195
7.2.3计数器 200
7.2.4分频器 206
7.2.5寄存器 218
7.2.6存储器 224
7.3输入输出电路设计 232
7.3.1输入电路 232
7.3.2输出电路 240
7.4有限状态机设计 244
7.4.1一般有限状态机的设计 244
7.4.2 Moore型有限状态机 249
7.4.3 Mealy型有限状态机 254
7.4.4状态编码 257
本章小结 258
习题与思考题 258
第8章 数字系统设计实例 260
8.1数字密码锁电路设计 260
8.1.1系统设计要求 260
8.1.2系统设计 260
8.1.3模块设计与实现 261
8.1.4波形仿真 267
8.2 IIR滤波器电路设计 269
8.2.1概述 269
8.2.2 IIR滤波器设计方案 270
8.2.3 IIR滤波器实现 271
8.2.4 IIR滤波器的其他FPGA/CPLD实现方案 273
8.3简单电了琴电路设计 287
8.3.1系统设计要求 287
8.3.2系统设计 287
8.3.3模块设计与实现 289
8.3.4波形仿真 296
8.4交通信号灯控制器电路设计 298
8.4.1设计任务 298
8.4.2交通灯工作过程 299
8.4.3系统组成 299
8.4.4系统工作原理 300
8.4.5软件设计 301
8.4.6 VHDL源程序 303
本章小结 311
习题与思考题 311
参考文献 312