第1章 概述 1
1.1 EDA技术及其重要性 1
1.1.1 EDA技术的实例引入 1
1.1.2 EDA技术的概念 3
1.1.3 EDA技术的重要性 4
1.2 EDA技术的知识体系 4
1.2.1 可编程逻辑器件 5
1.2.2 硬件描述语言 6
1.2.3 EDA工具软件 7
1.3 EDA技术的特点和发展趋势 7
1.3.1 EDA技术的主要特点 7
1.3.2 EDA技术的发展趋势 10
1.4 专用集成电路 11
1.4.1 ASIC的概念和分类 11
1.4.2 可编程ASIC技术展望 12
本章小结 12
思考题与习题 13
第2章 可编程逻辑器件 14
2.1 概述 14
2.1.1 可编程逻辑器件的发展历程 14
2.1.2 可编程逻辑器件的分类 14
2.1.3 PLD的基本结构 16
2.1.4 PLD逻辑符号的画法和约定 17
2.2 简单PLD 17
2.2.1 PAL 18
2.2.2 GAL 22
2.3 CPLD和FPGA 25
2.3.1 CPLD的基本结构 26
2.3.2 FPGA的基本结构 27
2.3.3 Altera公司器件介绍 29
2.4 在系统可编程逻辑器件 30
2.4.1 在系统可编程技术的特点 30
2.4.2 ispLSI的结构及系列器件介绍 31
2.4.3 ispGDS介绍 40
2.5 FPGA和CPLD的应用选择 42
2.5.1 FPGA和CPLD的性能比较 42
2.5.2 FPGA和CPLD的选用依据 42
本章小结 45
思考题与习题 46
第3章 EDA工具软件与设计入门 47
3.1 EDA设计流程 47
3.1.1 设计输入 47
3.1.2 设计实现 49
3.1.3 设计仿真 50
3.1.4 编程或配置 50
3.2 CPLD和FPGA的编程与配置方法 51
3.2.1 CPLD的ISP方式编程 52
3.2.2 使用PC并行口配置FPGA 53
3.2.3 用专用配置器件配置FPGA 53
3.2.4 使用单片机配置FPGA 55
3.3 常用EDA工具软件 56
3.3.1 MAX+plus Ⅱ概述 57
3.3.2 Lattice公司设计软件概述 58
3.4 MAX+plus Ⅱ的原理图输入设计示例 59
3.4.1 一位全加器的设计 59
3.4.2 2位十进制计数译码电路的设计 68
3.4.3 总结与补充说明 71
本章小结 75
思考题与习题 75
第4章 VHDL硬件描述语言 76
4.1 VHDL概述 76
4.1.1 VHDL的优点 76
4.1.2 VHDL与Verilog、ABEL语言的比较 77
4.1.3 学习VHDL的注意事项 78
4.2 VHDL程序结构 79
4.2.1 简单VHDL程序举例 80
4.2.2 实体 81
4.2.3 结构体 84
4.2.4 库 88
4.2.5 程序包 91
4.2.6 配置 94
4.3 VHDL语言要素 96
4.3.1 文字规则 96
4.3.2 数据对象 99
4.3.3 数据类型 102
4.3.4 类型转换 106
4.3.5 操作符 108
4.4 VHDL顺序语句 112
4.4.1 IF语句 112
4.4.2 CASE语句 116
4.4.3 LOOP语句 118
4.4.4 NEXT语句 121
4.4.5 EXIT语句 122
4.4.6 WAIT语句 123
4.4.7 RETURN语句 123
4.4.8 NULL语句 124
4.5 VHDL并行语句 125
4.5.1 进程语句 125
4.5.2 并行信号赋值语句 127
4.5.3 块语句 129
4.5.4 元件例化语句 132
4.5.5 生成语句 134
4.6 子程序及子程序调用语句 135
4.6.1 子程序的定义 135
4.6.2 子程序的调用 137
4.6.3 子程序的重载 140
4.7 其他语句 143
4.7.1 断言语句 143
4.7.2 报告语句 143
4.7.3 属性语句 144
本章小结 147
思考题与习题 148
第5章 常用VHDL设计实例 152
5.1 组合逻辑电路设计 152
5.1.1 门电路的设计 152
5.1.2 常用组合电路的设计 154
5.2 时序逻辑电路设计 159
5.2.1 触发器设计 160
5.2.2 移位寄存器设计 162
5.2.3 计数器设计 164
5.3 状态机设计 167
5.3.1 摩尔型状态机的设计 167
5.3.2 米里型状态机的设计 172
5.4 存储器设计 174
5.4.1 只读存储器 174
5.4.2 静态随机存储器 175
5.4.3 先入后出堆栈 176
5.5 特色实用电路设计 176
5.5.1 计数器型防抖动电路设计 176
5.5.2 积分分频器电路设计 177
本章小结 179
思考题与习题 180
第6章 MAX+plus Ⅱ使用进阶 181
6.1 MAX+plus Ⅱ的VHDL设计向导 181
6.1.1 创建源程序cnt4.vhd 181
6.1.2 创建源程序decl7s.vhd 185
6.1.3 完成顶层文件设计 186
6.1.4 顶层工程文件的处理 188
6.1.5 设计项目的其他信息和资源配置 191
6.2 LPM的调用方法 194
6.2.1 LPM的原理图调用方法 195
6.2.2 LPM的VHDL文本方式调用 199
6.3 波形输入设计方法 208
6.4 用MAX+plus Ⅱ优化设计 210
6.4.1 全局逻辑综合选项 210
6.4.2 局部逻辑综合选项 211
6.4.3 探针的使用 213
6.4.4 打包 214
6.5 其他设置 215
6.5.1 编程文件转换 215
6.5.2 MAX+plus Ⅱ的安装 216
本章小结 217
思考题与习题 218
第7章 Quartus Ⅱ软件及应用 219
7.1 Quartus Ⅱ软件的图形用户界面 219
7.1.1 工程导航区 220
7.1.2 状态区 220
7.1.3 信息区 221
7.1.4 工作区 221
7.1.5 快捷命令工具栏 222
7.2 Quartus Ⅱ软件的图形编辑输入法 222
7.2.1 创建工程设计项目 222
7.2.2 编辑设计原理图 224
7.2.3 设计编译 226
7.2.4 设计仿真 228
7.2.5 引脚锁定与编程下载 230
7.3 Quartus Ⅱ软件的文本编辑输入法 232
7.3.1 编辑设计文件 232
7.3.2 创建工程 232
7.3.3 编译 234
7.3.4 仿真 236
7.3.5 引脚锁定与下载 237
7.4 层次电路设计 238
7.4.1 顶层文件设计 238
7.4.2 创建各模块的下层设计文件 241
7.4.3 设计项目的编译仿真 243
7.4.4 层次显示 243
本章小结 243
思考题与习题 244
第8章 EDA技术综合应用设计实例 245
8.1 数字钟 245
8.1.1 数字钟的设计要求 245
8.1.2 数字钟的顶层结构 245
8.1.3 数字钟各模块的VHDL源程序设计 247
8.2 智力竞赛抢答器 253
8.2.1 抢答器的功能描述 253
8.2.2 抢答器的设计 254
8.3 交通灯控制器 257
8.3.1 交通灯控制器功能要求 257
8.3.2 交通灯控制器的设计 258
8.3.3 仿真波形 260
8.3.4 下载验证 260
8.4 8路彩灯控制器 261
8.4.1 8路彩灯控制器的功能要求 261
8.4.2 8路彩灯控制器的设计 261
8.4.3 下载验证 265
8.5 简易数字频率计 265
8.5.1 设计任务 265
8.5.2 数字频率计的设计 266
本章小结 269
思考题与习题 269
第9章 EDA实验开发系统与实验 272
9.1 GW48系列实验开发系统使用说明 272
9.1.1 GW48系统使用注意事项 272
9.1.2 GW48系统主板结构与使用方法 272
9.1.3 实验电路结构图 278
9.1.4 GW48-CK/GK/PK系统结构图信号与芯片引脚对照表 287
9.2 EDA实验 292
9.2.1 实验1——用原理图输入法设计4位全加器 292
9.2.2 实验2——计数译码显示电路设计 294
9.2.3 实验3——计数器的设计 297
9.2.4 实验4——简易彩灯控制器 299
9.2.5 实验5——用原理图输入法设计4位十进制计数译码器 301
9.2.6 实验6——用原理图输入法设计2位十进制频率计 301
9.2.7 实验7——序列检测器设计 303
9.2.8 实验8——用LPM设计8位数控分频器和4位乘法器 305
9.2.9 实验9——脉宽可调的方波信号发生器设计 305
9.2.10 实验10——“梁祝”乐曲演奏电路 309
参考文献 318