EDA技術(shù)與VHDL編程

第1章 EDA概述 （1）1.1 EDA工程簡(jiǎn)介 （1）1.2 EDA技術(shù)的發(fā)展歷程和未來(lái)展望 （2）1.2.1 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）階段 （2）1.2.2 計(jì)算機(jī)輔助工程設(shè)計(jì)（CAE）階段 （3）1.2.3 現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（EDA）階段 （3）1.2.4 EDA技術(shù)的未來(lái)展望 （3）1.3 EDA技術(shù)的應(yīng)用 （4）1.3.1 PCB設(shè)計(jì) （5）1.3.2 ASIC設(shè)計(jì) （6）1.3.3 CPLD/FPGA設(shè)計(jì) （8）1.4 EDA工程的設(shè)計(jì)流程 （8）1.4.1 設(shè)計(jì)輸入 （9）1.4.2 邏輯綜合和優(yōu)化 （10）1.4.3 布局布線和適配 （11）1.4.4 工程設(shè)計(jì)的仿真 （11）1.4.5 目標(biāo)器件的編程和下載 （11）1.4.6 硬件電路的后仿真驗(yàn)證和測(cè)試 （12）1.5 EDA集成開發(fā)工具 （12）1.5.1 Quartus II （12）1.5.2 ISE+ModelSim （13）1.5.3 ispLEVER （14）1.5.4 其他開發(fā)工具 （15）1.6 EDA技術(shù)的學(xué)習(xí)重點(diǎn)和學(xué)習(xí)方法 （15）1.6.1 EDA技術(shù)的學(xué)習(xí)重點(diǎn) （15）1.6.2 EDA技術(shù)的學(xué)習(xí)方法 （16）本章小結(jié) （16）思考和練習(xí) （17）第2章 可編程邏輯器件 （19）2.1 可編程邏輯器件概述 （19）2.1.1 可編程邏輯器件的發(fā)展 （19）2.1.2 可編程邏輯器件的分類 （21）2.2 PLD內(nèi)部結(jié)構(gòu)的表示方法 （23）2.3 CPLD的基本結(jié)構(gòu)和工作原理 （24）2.3.1 CPLD的基本結(jié)構(gòu) （24）2.3.2 Lattice公司的CPLD （25）2.3.3 Altera公司的CPLD （28）2.4 FPGA的結(jié)構(gòu)和工作原理 （33）2.4.1 FPGA的基本結(jié)構(gòu) （34）2.4.2 Altera公司的FPGA （35）2.4.3 Xilinx公司的FPGA （39）2.5 FPGA的配置方式 （40）2.5.1 主動(dòng)串行配置 （41）2.5.2 主動(dòng)并行配置 （41）2.5.3 菊花鏈配置 （42）2.6 CPLD/FPGA的應(yīng)用選型 （43）2.6.1 器件邏輯資源的選擇 （43）2.6.2 芯片速度的選擇 （43）2.6.3 器件功耗的選擇 （43）2.6.4 器件封裝的選擇 （44）2.6.5 CPLD/FPGA的選擇 （44）本章小結(jié) （44）思考和練習(xí) （45）第3章 VHDL硬件描述語(yǔ)言 （47）3.1 硬件描述語(yǔ)言概述 （47）3.1.1 HDL硬件描述語(yǔ)言 （47）3.1.2 HDL語(yǔ)言的種類 （48）3.1.3 VHDL語(yǔ)言的特點(diǎn) （53）3.1.4 VHDL和Verilog的比較 （54）3.1.5 VHDL的硬件環(huán)境 （54）3.2 VHDL程序的基本結(jié)構(gòu) （55）3.2.1 VHDL的設(shè)計(jì)風(fēng)格 （55）3.2.2 VHDL設(shè)計(jì)簡(jiǎn)述 （57）3.2.3 VHDL的實(shí)體說(shuō)明 （61）3.2.4 VHDL的結(jié)構(gòu)體 （64）3.3 VHDL的基本詞法 （66）3.3.1 標(biāo)識(shí)符 （66）3.3.2 數(shù)據(jù)對(duì)象 （68）3.3.3 數(shù)據(jù)類型 （70）3.3.4 類型轉(zhuǎn)換 （74）3.3.5 運(yùn)算操作符 （75）3.4 VHDL的基本語(yǔ)句 （78）3.4.1 賦值語(yǔ)句 （79）3.4.2 IF語(yǔ)句 （81）3.4.3 CASE語(yǔ)句 （82）3.4.4 LOOP語(yǔ)句 （83）3.4.5 PROCESS進(jìn)程語(yǔ)句 （84）3.4.6 COMPONENT元件例化語(yǔ)句 （86）3.4.7 PORT MAP端口映射語(yǔ)句 （88）3.5 VHDL的描述風(fēng)格 （89）3.5.1 行為級(jí)描述 （89）3.5.2 數(shù)據(jù)流描述 （92）3.5.3 門級(jí)描述 （93）3.5.4 混合描述 （94）本章小結(jié) （95）思考和練習(xí) （95）第4章 Quartus II操作指南 （102）4.1 Quartus II基本設(shè)計(jì)流程 （102）4.1.1 創(chuàng)建工程 （102）4.1.2 編譯工程 （107）4.1.3 時(shí)序仿真 （109）4.1.4 Viewer工具 （114）4.1.5 引腳鎖定和下載 （116）4.2 嵌入式邏輯分析儀SignalTap II （116）4.2.1 SignalTap II的啟動(dòng) （117）4.2.2 調(diào)入待測(cè)信號(hào) （118）4.2.3 SignalTap II的參數(shù)設(shè)置 （118）4.2.4 SignalTap II文件的保存和編譯下載 （119）4.2.5 SignalTap II的采樣分析 （119）4.3 LPM-ROM宏模塊的使用 （119）4.3.1 LPM-ROM宏模塊的工作原理 （119）4.3.2 初始化數(shù)據(jù)文件 （120）4.3.3 定制LPM-ROM元件 （121）4.3.4 頂層文件的仿真測(cè)試 （125）本章小結(jié) （126）思考和練習(xí) （127）第5章 VHDL基本邏輯電路設(shè)計(jì) （129）5.1 組合邏輯電路設(shè)計(jì) （129）5.1.1 基本門電路的設(shè)計(jì) （129）5.1.2 三態(tài)門及總線緩沖器的設(shè)計(jì) （131）5.1.3 優(yōu)先編碼器的設(shè)計(jì) （134）5.1.4 譯碼器的設(shè)計(jì) （137）5.1.5 運(yùn)算器的設(shè)計(jì) （141）5.1.6 多路選擇器的設(shè)計(jì) （143）5.2 時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì) （145）5.2.1 觸發(fā)器的設(shè)計(jì) （145）5.2.2 寄存器的設(shè)計(jì) （149）5.2.3 計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì) （152）5.3 存儲(chǔ)器設(shè)計(jì) （154）5.3.1 只讀存儲(chǔ)器ROM的設(shè)計(jì) （154）5.3.2 靜態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器SRAM的設(shè)計(jì) （156）5.3.3 先進(jìn)先出堆棧FIFO的設(shè)計(jì) （157）5.4 狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì) （161）5.4.1 狀態(tài)機(jī)概述 （161）5.4.2 Moore狀態(tài)機(jī)的設(shè)計(jì) （162）5.4.3 Mealy狀態(tài)機(jī)的設(shè)計(jì) （165）5.4.4 容錯(cuò)狀態(tài)機(jī)的設(shè)計(jì) （167）本章小結(jié) （168）思考和練習(xí) （168）第6章 VHDL語(yǔ)句進(jìn)階 （173）6.1 并行語(yǔ)句 （173）6.1.1 塊語(yǔ)句（BLOCK） （173）6.1.2 生成語(yǔ)句（GENERATE） （176）6.1.3 報(bào)告語(yǔ)句（REPORT） （179）6.1.4 并行斷言語(yǔ)句（ASSERT） （181）6.1.5 過(guò)程調(diào)用語(yǔ)句（PROCEDURE） （182）6.2 順序語(yǔ)句 （183）6.2.1 WAIT語(yǔ)句 （183）6.2.2 NEXT語(yǔ)句 （185）6.2.3 EXIT語(yǔ)句 （186）6.2.4 NULL語(yǔ)句 （187）6.2.5 RETURN語(yǔ)句 （187）本章小結(jié) （188）思考和練習(xí) （189）第7章 VHDL的屬性描述和仿真延時(shí) （192）7.1 預(yù)定義屬性 （192）7.2 數(shù)值類屬性函數(shù) （193）7.2.1 數(shù)值類型屬性函數(shù) （193）7.2.2 數(shù)值數(shù)組屬性函數(shù) （194）7.2.3 數(shù)值塊屬性函數(shù) （194）7.3 函數(shù)屬性 （196）7.3.1 函數(shù)類型屬性 （196）7.3.2 函數(shù)數(shù)組屬性 （197）7.3.3 函數(shù)信號(hào)屬性 （199）7.4 信號(hào)（SIGNAL）屬性 （201）7.4.1 帶DELAYED（time）屬性的信號(hào)SIGNAL （201）7.4.2 帶STABLE（time）屬性的信號(hào)SIGNAL （201）7.4.3 帶QUIET（time）屬性的信號(hào)SIGNAL （202）7.4.4 帶TRANSACTION屬性的信號(hào)SIGNAL （203）7.5 數(shù)據(jù)類型的屬性函數(shù) （203）7.6 數(shù)據(jù)區(qū)間的屬性函數(shù) （204）7.7 VHDL的設(shè)計(jì)仿真 （205）7.7.1 仿真的概念 （205）7.7.2 仿真延遲 （206）7.7.3 仿真周期 （207）7.8 時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)化器（TDC）的設(shè)計(jì) （209）7.8.1 時(shí)間數(shù)字轉(zhuǎn)化器（TDC）的應(yīng)用 （209）7.8.2 TDC的工作原理 （209）7.8.3 TDC的分類 （210）7.8.4 延時(shí)鏈結(jié)構(gòu)TDC在FPGA上的實(shí)現(xiàn) （213）本章小結(jié) （218）思考和練習(xí) （218）第8章 VHDL層次化程序設(shè)計(jì) （220）8.1 層次化程序設(shè)計(jì)方法 （220）8.2 庫(kù)和程序包 （221）8.2.1 庫(kù) （221）8.2.2 程序包 （222）8.2.3 常用的程序包 （223）8.3 文件輸入/輸出程序包 （227）8.3.1 TEXTIO程序包語(yǔ)法 （227）8.3.2 TEXTIO程序包的過(guò)程函數(shù) （228）8.3.3 TEXTIO程序包的調(diào)用 （229）8.4 元件的配置 （229）8.4.1 默認(rèn)連接和默認(rèn)配置 （230）8.4.2 元件配置 （232）8.5 子程序 （235）8.6 重載 （235）8.6.1 函數(shù)重載 （236）8.6.2 運(yùn)算符重載 （237）8.6.3 別名（替換名） （238）本章小結(jié) （238）思考和練習(xí) （239）第9章 VH9.2.2 數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程 9.3 數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例 9.3.1 7段數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì) 9.3.2 鍵盤接口的設(shè)計(jì) 9.3.3 DAC接口的設(shè)計(jì) 9.3.4 AD(：接口的設(shè)計(jì) 9.3.5 八音盒的設(shè)計(jì) 9.3.6 UAllT接口的設(shè)計(jì) 本章小結(jié) 實(shí)驗(yàn)練習(xí) 第10章 VHDL在通信和DSP系統(tǒng)中的應(yīng)用 10.1 通信與DSP系統(tǒng)概述 10.2 通信與DSP系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例 10.2.1 ASK調(diào)制解調(diào)器的設(shè)計(jì) 10.2.2 快速加法器的設(shè)計(jì) 10.2.3 快速乘法器的設(shè)計(jì) 10.2.4 cORDI(：極坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì) 10.2.5 FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì) 10.2.6 IIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì) 本章小結(jié) 實(shí)驗(yàn)練習(xí)