第1章 概述 1
1.1 EDA技术 1
1.1.1 EDA技术的发展史 2
1.1.2 EDA与电子系统设计 3
1.1.3 EDA软件平台 4
1.2 EDA技术的基本特征及工具 6
1.2.1 EDA技术的研究范畴 6
1.2.2 EDA技术的基本特征 7
1.2.3 EDA的基本工具 8
1.3 硬件描述语言简介 10
1.4 可编程ASIC及发展趋势 11
1.4.1 专用集成电路ASIC简介 12
1.4.2 集成电路的设计流程 13
1.4.3 可编程ASIC的特点 16
1.4.4 可编程ASIC发展趋势 17
1.5 IP核与SOC设计 19
1.5.1 IP核 19
1.5.2 IP核的复用技术 20
1.5.3 SOC设计技术 22
1.5.4 软／硬件协同设计 23
1.6 EDA技术的发展趋势 25
本章小结 26
习题 26
第2章 可编程逻辑器件 28
2.1 可编程逻辑器件的分类 28
2.2 可编程逻辑器件的编程元件 30
2.2.1 熔丝型开关 31
2.2.2 反熔丝型开关 32
2.2.3 浮栅编程元件 32
2.2.4 基于SRAM的编程元件 34
2.3 边界扫描测试技术 34
2.4 CPLD/FPGA的基本结构及特点 36
2.4.1 CPLD的基本结构与特点 36
2.4.2 FPGA的基本结构与特点 40
2.4.3 CPLD与FPGA的比较 45
2.5 CPLD/FPGA主流器件介绍 46
2.5.1 Altera的CPLD系列 46
2.5.2 Xilinx的CPLD系列 48
2.5.3 Altera的FPGA系列 49
2.5.4 Xilinx的FPGA系列 51
2.6 编程与配置 53
2.6.1 JTAG方式的CPLD编程 54
2.6.2 PC并行口的FPGA配置 55
2.6.3 FPGA专用配置器件 56
本章小结 59
习题 59
第3章 CPLD/FPGA开发工具——QuartusⅡ 60
3.1 QuartusⅡ概述 60
3.1.1 QuartusⅡ的特性 60
3.1.2 QuartusⅡ设计流程 61
3.1.3 QuartusⅡ的主界面 64
3.2 新建一个设计工程 67
3.2.1 转换MAX+PLUSⅡ设计 68
3.2.2 使用“New Project Wizard”命令新建工程 69
3.2.3 设计输入 70
3.3 编译与仿真工具 71
3.3.1 编译工具 72
3.3.2 仿真工具 76
3.3.3 时序分析工具 78
3.4 编程下载 80
3.4.1 指定器件和分配引脚 80
3.4.2 配置器件 83
3.5 设计优化及其他设置 83
3.5.1 面积与速度的优化 84
3.5.2 时序约束及设置 84
3.5.3 适配设置 84
3.5.4 功率分析 85
3.6 器件库和参数化宏功能模块 85
3.6.1 元件库和宏单元库 85
3.6.2 自定制宏功能模块 92
3.6.3 嵌入式存储器和锁相环模块 94
3.6.4 滤波器FIR 100
3.7 嵌入式逻辑分析仪的硬件测试 104
3.8 嵌入式系统设计 106
3.8.1 用SOPC Builder创建SOPC设计 107
3.8.2 用DSP Builder创建DSP设计 110
本章小结 112
习题 113
第4章 硬件描述语言AHDL 114
4.1 AHDL的基本元素 114
4.2 基本的AHDL设计结构 120
4.2.1 子设计段 121
4.2.2 逻辑段 121
4.2.3 变量段 122
4.2.4 AHDL模板 125
4.3 函数模块及其引用 125
4.4 AHDL的描述语句 131
4.4.1 文本编辑语句 131
4.4.2 逻辑设计语句 133
4.5 数字单元电路的设计实例 138
4.5.1 组合逻辑电路 138
4.5.2 寄存器和计数器 143
4.5.3 有限状态机设计 147
4.5.4 综合逻辑电路 148
本章小结 155
习题 155
第5章 硬件描述语言VHDL 156
5.1 VHDL基本结构 156
5.1.1 多路选择器的VHDL描述 156
5.1.2 实体 158
5.1.3 结构体 160
5.1.4 库、程序包及配置 161
5.2 VHDL语法规则 164
5.2.1 文字规则 164
5.2.2 数据对象 166
5.2.3 数据类型 169
5.2.4 VHDL操作符 175
5.2.5 VHDL属性描述 176
5.3 VHDL中的顺序语句 179
5.3.1 赋值语句 179
5.3.2 流程控制语句 180
5.3.3 WAIT语句 185
5.3.4 断言语句 186
5.4 VHDL中的并行语句 186
5.4.1 进程语句 187
5.4.2 并行信号赋值语句 188
5.4.3 块语句 190
5.4.4 元件例化语句 191
5.4.5 生成语句 192
5.5 子程序 195
5.5.1 函数 195
5.5.2 过程 197
5.5.3 子程序重载 198
5.6 状态机的VHDL设计 200
5.6.1 状态机的基本结构 201
5.6.2 状态转移图 201
5.6.3 状态机的VHDL描述 202
5.6.4 状态机的图形编辑设计 208
5.6.5 状态编码与状态分配 209
5.6.6 剩余状态与容错技术 212
5.7 数字电路设计 212
5.7.1 VHDL的描述风格 212
5.7.2 组合逻辑电路 215
5.7.3 时序逻辑电路 221
本章小结 224
习题 225
第6章 硬件描述语言Verilog HDL 227
6.1 Verilog HDL概述 227
6.1.1 不同抽象级别的Verilog HDL模型 227
6.1.2 Verilog HDL模型的基本单元——模块 228
6.1.3 逻辑仿真 230
6.2 Verilog HDL的语法 232
6.2.1 语法约定 232
6.2.2 数据类型 233
6.2.3 模块端口 236
6.3 结构描述形式 236
6.4 数据流描述形式 238
6.4.1 连续赋值语句assign 238
6.4.2 表达式和运算符 238
6.5 行为描述形式 241
6.5.1 过程结构 242
6.5.2 过程赋值语句 243
6.5.3 时序控制 244
6.5.4 流控制 245
6.5.5 任务与函数 247
6.6 数字电路设计实例 249
6.6.1 组合逻辑电路设计 249
6.6.2 时序逻辑电路设计 251
6.6.3 有限状态机设计 252
本章小结 257
习题 257
第7章 数字系统设计及实例 259
7.1 数字系统概述 259
7.1.1 数字系统的概念 259
7.1.2 数字系统的基本结构 260
7.1.3 数字系统设计的特点 261
7.1.4 数字系统的设计方法 265
7.2 数字系统的描述方法 267
7.2.1 方框图和定时图 267
7.2.2 算法流程图 268
7.2.3 ASM图 271
7.3 数字系统的实现 275
7.3.1 数据处理单元 276
7.3.2 控制单元 280
7.4 FPGA系统的设计优化 284
7.4.1 资源优化 285
7.4.2 速度优化 291
7.4.3 系统的同步设计 298
7.4.4 优化设置与分析 306
7.5 移位相加8位硬件乘法器 309
7.5.1 硬件乘法器的设计思想 309
7.5.2 硬件乘法器的实现 310
7.6 十字路口交通信号的控制系统 312
7.6.1 系统的功能要求 312
7.6.2 控制器算法设计及实现 313
7.7 数据采集系统设计 318
7.7.1 系统的功能要求和设计思想 318
7.7.2 ADC控制模块设计 320
7.8 多功能函数信号发生器 322
7.8.1 信号发生器的功能和设计思想 322
7.8.2 各功能模块设计 323
7.9 数字频率计设计 328
7.9.1 频率测量方法和原理 328
7.9.2 系统要求和结构 328
7.9.3 数字频率计实现 329
本章小结 333
习题 333
第8章 FPGA综合设计实践 334
8.1 VGA图像显示的设计与应用 334
8.1.1 VGA显示接口和标准时序 335
8.1.2 系统的功能要求和设计思想 337
8.1.3 各功能模块的设计 339
8.2 PS/2键盘接口设计与VGA显示 349
8.2.1 PS/2接口及键盘扫描码 349
8.2.2 设计要求 352
8.2.3 各功能模块的实现 353
8.3 PS/2鼠标接口设计与VGA显示 361
8.3.1 PS/2鼠标的工作模式和数据格式 361
8.3.2 功能要求和设计思想 363
8.3.3 各功能模块的设计 364
8.4 通用异步收发器设计与VGA显示 374
8.4.1 通用异步收发器原理及接口 374
8.4.2 系统的功能要求 375
8.4.3 各功能模块的设计 375
8.5 单线（1-Wire）温度测量与LCD1602显示 383
8.5.1 DS18B20数字温度传感器 383
8.5.2 字符型LCD1602 387
8.5.3 功能要求和设计思想 390
8.5.4 各功能模块的设计 391
8.6 SPI接口总线及应用 399
8.6.1 SPI接口及协议 399
8.6.2 串行A/D芯片ADS7822 401
8.6.3 串行D/A芯片DAC7513 405
8.7 I2C总线及应用 409
8.7.1 I2C总线接口 409
8.7.2 AT24C02器件的数据读写 411
本章小结 420
习题 420
参考文献 421