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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PLD17

2.2.1 PAL18

2.2.2 GAL22

2.3 CPLD和FPGA25

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FPGA53

3.2.3 用专用配置器件配置FPGA53

3.2.4 使用单片机配置FPGA55

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.vhd181

6.1.2 创建源程序decl7s.vhd185

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