第1章 EDA概述 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技术的主要内容 2
1.1.3 EDA技术的发展趋势 3
1.2 硬件描述语言 4
1.2.1 硬件描述语言的起源 4
1.2.2 HDL语言的特征 5
1.3 EDA技术的层次化设计方法与流程 6
1.3.1 EDA技术的层次化设计方法 6
1.3.2 EDA技术的设计流程 8
1.4 EDA工具软件简介 11
1.4.1 Altera公司的EDA开发工具 12
1.4.2 Xilinx公司的EDA开发工具 13
1.4.3 其他仿真软件 14
1.5 IP核 15
1.6 互联网上的EDA资源 16
1.7 本章小结 17
1.8 思考与练习 18
第2章 可编程逻辑器件 19
2.1 可编程逻辑器件的发展历程及特点 19
2.1.1 可编程逻辑器件的发展历程 19
2.1.2 可编程逻辑器件的特点 20
2.2 可编程逻辑器件分类 21
2.2.1 按集成度分 21
2.2.2 按编程特性分 22
2.2.3 按结构分 23
2.3 简单PLD 23
2.3.1 PLD中阵列的表示方法 23
2.3.2 PROM 25
2.3.3 PLA器件 26
2.3.4 PAL器件 27
2.3.5 GAL器件 28
2.4 CPLD 29
2.4.1 传统的CPLD的基本结构 29
2.4.2 最新CPLD的基本结构 31
2.5 FPGA 32
2.5.1 传统FPGA的基本结构 32
2.5.2 最新FPGA的基本结构 34
2.6 可编程逻辑器件的发展趋势 35
2.6.1 先进工艺 35
2.6.2 处理器内核 36
2.6.3 硬核与结构化ASIC 37
2.6.4 低成本器件 38
2.7 本章小结 39
2.8 思考与练习 39
第3章 Quartus Ⅱ开发系统 41
3.1 Quartus Ⅱ简介 41
3.1.1 Quartus Ⅱ 13.0的特点 41
3.1.2 Quartus Ⅱ 13.0系统安装许可与技术支持 42
3.1.3 Quartus Ⅱ设计流程 43
3.2 Quartus Ⅱ 13.0设计入门 49
3.2.1 启动Quartus Ⅱ 13.0 49
3.2.2 设计输入 53
3.2.3 编译综合 59
3.2.4 硬件测试 63
3.3 基于原理图输入的Quartus Ⅱ设计 66
3.4 基于文本输入的Quartus Ⅱ设计 71
3.5 基于LPM可定制宏功能模块的Quartus Ⅱ设计 76
3.6 TimeQuest时序分析 87
3.6.1 时序分析的特点 87
3.6.2 时序分析的基本概念 88
3.6.3 使用TimeQuest时序分析器约束分析设计 91
3.7 嵌入式逻辑分析仪的使用 99
3.7.1 Quartus Ⅱ的SignalTap Ⅱ原理 99
3.7.2 SignalTap Ⅱ使用流程 100
3.7.3 在设计中嵌入SignalTap Ⅱ逻辑分析仪 100
3.8 实验 107
3.8.1 实验3-1： Quartus Ⅱ原理图输入设计法 107
3.8.2 实验3-2： 4-16线译码器的EDA设计 109
3.8.3 实验3-3：基于MSI芯片设计计数器 110
3.8.4 实验3-4： LPM宏功能模块的使用 111
3.8.5 实验3-5： Quartus Ⅱ设计正弦信号发生器 113
3.9 本章小结 115
3.10 思考与练习 116
第4章 VHDL设计基础 119
4.1 VHDL的基本组成 119
4.1.1 实体 119
4.1.2 构造体 122
4.1.3 程序包 126
4.1.4 库 127
4.1.5 配置 129
4.2 VHDL的基本要素 131
4.2.1 VHDL的标识符 131
4.2.2 VHDL的客体 132
4.2.3 VHDL的数据类型 134
4.2.4 VHDL的运算符 140
4.3 VHDL的基本语句 142
4.3.1 顺序语句 142
4.3.2 并行语句 150
4.4 实验 159
4.4.1 实验4-1：应用VHDL设计简单组合逻辑 159
4.4.2 实验4-2：算术加法运算电路的VHDL设计 162
4.4.3 实验4-3：应用V HDL完成简单时序电路设计 164
4.4.4 实验4-4：设计VHDL加法计数器 166
4.4.5 实验4-5：设计移位运算器 168
4.5 本章小结 171
4.6 思考与练习 173
第5章 基于Nios Ⅱ的Qsys软硬件设计 176
5.1 Qsys技术简介 176
5.1.1 SOPC简介 176
5.1.2 Qsys简介 177
5.1.3 Qsys的功能特点 178
5.2 Qsys设计流程 179
5.3 Qsys用户界面 180
5.3.1 系统元件页 180
5.3.2 系统选项 181
5.3.3 Qsys菜单命令简介 182
5.4 NiosⅡ处理器系统 183
5.4.1 NiosⅡ嵌入式处理器简介 183
5.4.2 基于NiosⅡ的软硬件开发流程 184
5.4.3 HAL系统库 186
5.4.4 使用HAL开发应用程序 187
5.5 基于Nios Ⅱ的Qsys开发实例 189
5.5.1 硬件部分 189
5.5.2 软件部分 202
5.6 实验 211
5.6.1 实验5-1：七段数码管显示实验 211
5.6.2 实验5-2：按键控制数码管递增实验 217
5.6.3 实验5-3：跑马灯实验 221
5.6.4 实验5-4：自定义PWM组件实验 223
5.7 本章小结 232
5.8 思考与练习 233
第6章 EDA技术的应用 244
6.1 组合逻辑电路的设计应用 244
6.1.1 编码器设计 244
6.1.2 译码器的设计 246
6.1.3 多路选择器的设计 249
6.1.4 加法器设计 251
6.1.5 数值比较器 255
6.1.6 算术逻辑运算器 256
6.2 时序逻辑电路的设计应用 258
6.2.1 触发器 258
6.2.2 锁存器和寄存器 262
6.2.3 计数器 266
6.3 状态机的设计 273
6.3.1 有限状态机的VHDL建模 274
6.3.2 Moore状态机VHDL设计 278
6.3.3 Mealy状态机VHDL设计 279
6.4 存储器的设计 281
6.4.1 ROM的设计 281
6.4.2 RAM的设计 282
6.4.3 FIFO的设计 284
6.5 EDA综合设计 285
6.5.1 简易数字钟的设计 285
6.5.2 出租车自动计费器EDA设计 288
6.5.3 数字密码锁EDA设计 293
6.6 本章小结 300
6.7 思考与练习 301
附录A DE2-115开发板引脚配置信息 307
参考文献 326