EDA技術(shù)與CPLD/FPGA開發(fā)應(yīng)用簡明教程（第二版）

第1章  EDA概述與可編程邏輯器件
1.1  EDA技術(shù)
1.2  EDA技術(shù)發(fā)展歷程
1.2.1  20世紀70年代的計算機輔助
設(shè)計CAD階段
1.2.2  20世紀80年代的計算機輔助
工程設(shè)計CAE階段
1.2.3  20世紀90年代電子系統(tǒng)設(shè)計
自動化EDA階段
1.3  面向CPLD/FPGA的EDA技術(shù)
主要內(nèi)容
1.3.1  大規(guī)模可編程邏輯器件
1.3.2  硬件描述語言(HDL)
1.3.3  軟件開發(fā)工具
1.3.4  實驗開發(fā)系統(tǒng)
1.3.5  關(guān)于EDA技術(shù)的學習重點及
學習方法
1.4  EDA技術(shù)應(yīng)用對象
1.4.1  可編程邏輯器件
1.4.2  半定制或全定制ASIC
1.4.3  混合ASIC
1.5  面向CPLD/FPGA的EDA開發(fā)
流程
1.5.1  設(shè)計輸入
1.5.2  邏輯綜合和優(yōu)化
1.5.3  適配(目標器件的布局布線)
1.5.4  仿真
1.5.5  目標器件的編程/下載
1.6  可編程邏輯器件
1.6.1  PLD的分類
1.6.2  PROM可編程原理
1.6.3  GAL
1.7  CPLD的結(jié)構(gòu)與可編程原理
1.7.1  CPLD的基本結(jié)構(gòu)
1.7.2  邏輯陣列宏單元
1.7.3  I/O控制模塊
1.7.4  可編程連線陣列
1.8  FPGA的結(jié)構(gòu)與可編程原理
1.8.1  FPGA的結(jié)構(gòu)描述
1.8.2  查找表邏輯結(jié)構(gòu)
1.8.3  Cyclone III系列器件與工作
原理
1.9  硬件測試技術(shù)
1.9.1  內(nèi)部邏輯測試
1.9.2  JTAG邊界掃描測試
1.10  FPGA/CPLD產(chǎn)品概述
1.10.1  Lattice公司的PLD器件
1.10.2  Xilinx公司的PLD器件
1.10.3  Altera公司的PLD器件
1.11  編程與配置
1.12  數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計方法簡介
1.12.1  數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計準則
1.12.2  數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計的藝術(shù)
1.13  Quartus II
1.14  IP核
1.15  EDA的發(fā)展趨勢
1.16  本章小結(jié)
1.17  習題
第2章  原理圖輸入法邏輯電路設(shè)計
流程
2.1  原理圖輸入設(shè)計方法的特點
2.2  數(shù)字頻率計設(shè)計任務(wù)導(dǎo)入
2.3  原理圖輸入方式基本設(shè)計
流程
2.3.1  建立工作庫文件夾和存盤
原理圖空文件
2.3.2  創(chuàng)建工程
2.3.3  功能簡要分析
2.3.4  編譯前設(shè)置
2.3.5  全程編譯
2.3.6  時序仿真測試電路功能
2.4  引腳設(shè)置和編程下載
2.4.1  引腳鎖定
2.4.2  配置文件下載
2.4.3  AS模式直接編程配置
器件
2.4.4  JTAG間接模式編程配置
器件
2.4.5  USB-Blaster編程配置器
安裝方法
2.5  層次化設(shè)計
2.6  6位十進制頻率計設(shè)計
2.6.1  時序控制器設(shè)計
2.6.2  頂層電路設(shè)計與測試
2.7  本章小結(jié)
2.8  習題
第3章  VHDL結(jié)構(gòu)和要素
3.1  VHDL程序基本結(jié)構(gòu)
3.1.1  實體(ENTITY)
3.1.2  結(jié)構(gòu)體(ARCHITECTURE)
3.2  子程序(SUBPROGRAM)
3.2.1  函數(shù)(FUNCTION)
3.2.2  過程(PROCEDURE)
3.2.3  重載函數(shù)
3.2.4  轉(zhuǎn)換函數(shù)
3.2.5  決斷函數(shù)
3.3  VHDL庫
3.3.1  庫的種類
3.3.2  庫的用法
3.4  VHDL程序包
3.4.1  程序包定義
3.4.2  預(yù)定義程序包
3.5  配置(CONFIGURATION)
3.6  VHDL文字規(guī)則
3.6.1  關(guān)鍵字
3.6.2  標識符
3.6.3  數(shù)字
3.6.4  字符和字符串
3.6.5  下標名及下標段名
3.6.6  注釋
3.7  數(shù)據(jù)對象
3.7.1  變量(VARIABLE)
3.7.2  信號(SIGNAL)
3.7.3  常量(CONSTANT)
3.8  數(shù)據(jù)類型
3.8.1  VHDL預(yù)定義數(shù)據(jù)類型
3.8.2  用戶自定義數(shù)據(jù)類型
3.8.3  數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換
3.9  運算操作符
3.10  本章小結(jié)
3.11  習題
第4章  Quartus II應(yīng)用深入
4.1  用VHDL設(shè)計十進制計數(shù)器
的步驟
4.1.1  建立工作庫文件夾和編輯
設(shè)計文件
4.1.2  創(chuàng)建工程
4.1.3  編譯前設(shè)置
4.1.4  全程編譯
4.1.5  時序仿真
4.2  引腳鎖定與硬件測試
4.2.1  引腳鎖定
4.2.2  配置文件下載
4.2.3  AS模式編程配置器件
4.3  嵌入式邏輯分析儀使用方法
4.4  本章小結(jié)
4.5  習題
第5章  VHDL語言描述語句
5.1  VHDL語句概述
5.2  VHDL并行語句
5.2.1  并行信號賦值語句
5.2.2  進程語句(PROCESS)
5.2.3  塊語句(BLOCK)
5.2.4  子程序的并行調(diào)用語句
5.2.5  元件例化語句
(COMPONENT)
5.2.6  生成語句(GENERATE)
5.3  VHDL順序語句
5.3.1  順序賦值語句
5.3.2  IF語句
5.3.3  CASE語句
5.3.4  LOOP語句
5.3.5  NULL語句
5.3.6  WAIT語句
5.4  VHDL程序設(shè)計難點解析
5.4.1  面向硬件的設(shè)計思維
5.4.2  組合電路和時序電路
5.4.3  可編程邏輯設(shè)計的基本
原則
5.4.4  設(shè)計思想和技巧
5.5  本章小結(jié)
5.6  習題
第6章  基本邏輯電路設(shè)計
6.1  組合邏輯電路設(shè)計
6.1.1  基本門電路
6.1.2  三態(tài)門及總線緩沖器
6.1.3  單向總線驅(qū)動器
6.1.4  雙向總線緩沖器
6.2  時序邏輯電路設(shè)計
6.2.1  時序電路特殊信號描述
6.2.2  常用時序電路設(shè)計
6.2.3  寄存器和移位寄存器
6.2.4  計數(shù)器
6.2.5  序列信號發(fā)生器、
檢測器
6.3  存儲器設(shè)計
6.3.1  只讀存儲器(ROM)
6.3.2  靜態(tài)數(shù)據(jù)存儲器(SRAM)
6.3.3  先進先出堆棧(FIFO)
6.4  本章小結(jié)
6.5  習題
第7章  CPLD/FPGA應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計
實例
7.1  鍵盤接口的FPGA設(shè)計
7.1.1  設(shè)計要求
7.1.2  設(shè)計分析
7.1.3  設(shè)計實現(xiàn)
7.2  LED數(shù)碼管顯示控制
7.2.1  LED數(shù)碼管工作原理
7.2.2  靜態(tài)LED數(shù)碼管驅(qū)動原理
及其FPGA電路設(shè)計
7.2.3  動態(tài)LED數(shù)碼管驅(qū)動原理
及其FPGA電路設(shè)計
7.3  序列檢測器的設(shè)計
7.3.1  序列檢測器設(shè)計思路
7.3.2  VHDL源程序
7.3.3  仿真結(jié)果
7.4  數(shù)字頻率計的設(shè)計
7.4.1  數(shù)字頻率計設(shè)計思路
7.4.2  數(shù)字頻率計的VHDL
源程序
7.5  數(shù)字秒表的設(shè)計
7.5.1  數(shù)字秒表設(shè)計思路
7.5.2  數(shù)字秒表的VHDL
源程序
7.6  交通信號控制器的設(shè)計
7.6.1  交通信號控制器設(shè)計
思路
7.6.2  VHDL源程序
7.6.3  系統(tǒng)的有關(guān)仿真
7.6.4  系統(tǒng)的硬件驗證
7.6.5  設(shè)計技巧分析
7.7  智能函數(shù)發(fā)生器的設(shè)計
7.7.1  智能函數(shù)發(fā)生器的設(shè)計
思路
7.7.2  模塊及模塊功能
7.8  SPWM發(fā)生器設(shè)計
7.8.1  SPWM信號產(chǎn)生的基本
原理
7.8.2  設(shè)計方案
7.8.3  設(shè)計的頂層原理圖
和程序
7.8.4  主要模塊的VHDL
程序
7.9  本章小結(jié)
7.10  習題
第8章  有限狀態(tài)機的設(shè)計
8.1  狀態(tài)機的一般形式
8.1.1  狀態(tài)機的特點
8.1.2  狀態(tài)機的基本結(jié)構(gòu)
和功能
8.1.3  一般狀態(tài)機的VHDL
描述
8.2  摩爾狀態(tài)機的設(shè)計
8.2.1  多進程結(jié)構(gòu)狀態(tài)機
8.2.2  單進程Moore型有限
狀態(tài)機
8.2.3  序列檢測器之狀態(tài)機
設(shè)計
8.3  Mealy型有限狀態(tài)機的設(shè)計
8.4  狀態(tài)機圖形編輯設(shè)計方法
8.5  狀態(tài)編碼
8.5.1  直接輸出型編碼
8.5.2  順序編碼
8.5.3  一位熱碼狀態(tài)編碼
8.6  非法狀態(tài)處理
8.6.1  程序直接導(dǎo)引法
8.6.2  狀態(tài)編碼監(jiān)測法
8.7  三層電梯控制器的設(shè)計
8.7.1  三層電梯控制器的功能
8.7.2  三層電梯控制器的設(shè)計
思路
8.7.3  三層電梯控制器的綜合
設(shè)計
8.7.4  三層電梯控制器的波形
仿真
8.7.5  N層電梯控制器的設(shè)計
技巧分析
8.8  本章小結(jié)
8.9  習題
第9章  宏功能模塊與IP應(yīng)用
9.1  宏功能模塊概述
9.1.1  知識產(chǎn)權(quán)核的應(yīng)用
9.1.2  使用MegaWizard Plug-In
Manager
9.1.3  在Quartus II中對宏功能模塊
進行例化
9.1.4  宏功能模塊LPM計數(shù)器
的使用方法
9.2  存儲器模塊的定制與應(yīng)用
9.2.1  存儲器初始化文件生成
9.2.2  定制LPM_ROM元件
9.3  在系統(tǒng)存儲器單元讀寫
編輯器
9.4  RAM定制
9.4.1  RAM定制和調(diào)用
9.4.2  對LPM_RAM仿真測試
9.4.3  VHDL的存儲器描述及相關(guān)
屬性
9.4.4  存儲器配置文件屬性定義
和結(jié)構(gòu)設(shè)置
9.5  FIFO定制
9.6  8051單片機IP核應(yīng)用
9.7  本章小結(jié)
9.8  習題
第10章  FPGA在DSP領(lǐng)域中
的應(yīng)用
10.1  快速加法器的設(shè)計
10.1.1  4位二進制并行加法器
10.1.2  8位二進制加法器
的源程序
10.2  快速乘法器的設(shè)計
10.2.1  設(shè)計思路
10.2.2  快速乘法器VHDL
源程序
10.3  數(shù)字濾波器的設(shè)計
10.3.1  數(shù)字濾波器概述
10.3.2  數(shù)字濾波器的原理
分析
10.3.3  數(shù)字濾波器系統(tǒng)實現(xiàn)
10.3.4  數(shù)字濾波器系統(tǒng)原理
框圖
10.3.5  數(shù)字濾波器頂層IIR
模塊
10.3.6  數(shù)字濾波器的VHDL
語言程序
10.3.7  數(shù)字濾波器系統(tǒng)性能
測試
10.4  本章小結(jié)
10.5  習題
第11章  FPGA在通信工程中
的應(yīng)用
11.1  二進制振幅鍵控(ASK)調(diào)制器
與解調(diào)器設(shè)計
11.1.1  ASK信號調(diào)制原理
11.1.2  ASK信號解調(diào)原理
11.1.3  ASK調(diào)制VHDL程序
11.1.4  ASK解調(diào)VHDL程序
11.2  二進制頻移鍵控(FSK)調(diào)制器
與解調(diào)器設(shè)計
11.2.1  FSK信號調(diào)制原理
11.2.2  FSK信號解調(diào)原理
11.2.3  FSK調(diào)制VHDL程序及
仿真
11.2.4  FSK解調(diào)VHDL程序及
仿真
11.3  二進制相位鍵控(PSK)調(diào)制器
與解調(diào)器設(shè)計
11.3.1  基本概念
11.3.2  CPSK信號調(diào)制
11.3.3  DPSK信號調(diào)制
11.3.4  DPSK信號解調(diào)
11.3.5  DPSK調(diào)制方框圖及電路
符號
11.4  UART接口設(shè)計
11.4.1  UART概述
11.4.2  UART系統(tǒng)FPGA接口
電路
11.4.3  UART系統(tǒng)FPGA程序
設(shè)計
11.5  本章小結(jié)
11.6  習題 第12章  SOPC系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)
12.1  Nios II 32位RSIC嵌入式
處理器
12.1.1  Nios II結(jié)構(gòu)
12.1.2  Nios II處理器的特點
12.1.3  Nios II處理器的優(yōu)勢
12.2  基于NiosⅡ的SOPC開發(fā)
流程
12.2.1  Nios II系統(tǒng)設(shè)計流程
12.2.2  Avalon總線外設(shè)
12.2.3  Avalon總線信號
12.2.4  自定制指令
12.2.5  HAL系統(tǒng)庫
12.3  SOPC系統(tǒng)設(shè)計示例
12.3.1  基于Nios II LED控制
的硬件系統(tǒng)設(shè)計
12.3.2  基于Nios II IDE環(huán)境
LED控制的軟件設(shè)計
12.4  本章小結(jié)
12.5  習題
附錄1  VHDL程序設(shè)計的語法結(jié)構(gòu)
附錄2  VHDL語言關(guān)鍵詞和保留字
附錄3  VHDL預(yù)定義程序包及縮略詞
匯表
附錄4  實驗及實訓(xùn)項目
參考文獻