数字系统设计方法与实践

由万国春、童美松编著的《数字系统设计方法与 实践》主要介绍了数字系统设计方面的设计方法及其 工程应用，以工程实践为导向，借鉴国际知名大学电 气电子专业的培养方法，并结合编者的教学和项目实 践及多年积累的资料编写而成。参考Xil—inx公司的 官方文档，并吸收国内外相关专业技术文献的精华， 提炼其核心知识体系，让每一个读者都能在本书中有 所了解、掌握与提高，为培养卓越工程师奠定坚实基 础。 本书根据数字系统设计课程教学的要求，以提高 数字电路设计能力和创新能力为目的，主要阐述了： ①基于Xilinx FPGA的数字系统开发相关知识；②运 用VHDL硬件描述语言进行设计的要求并辅于设计案例 ；③不同难易程度的综合设计实例以培养综合设计创 新能力。书中内容紧紧围绕教学与实践创新，实验设 计案例具有实用性和层次化递增的特点。实验基于 Xilinx公司的XUP Virtex-ⅡPro硬件开发平台和ISE 10.1软件开发平台，提供VHDL/Verilog HDL参考源 码。

前言 第一章 数字系统设计与FPGA 1.1 数字系统设计自动化技术的发展历程 1.2 数字系统的设计流程 1.3 基于FPGA的数字系统设计 1.3.1 可编程逻辑器件的发展历史 1.3.2 基于FPGA的数字系统设计流程 第二章 现场可编程门阵列FPGA 2.1 FPGA的结构和工作原理 2.2 Xilinx产品概述 2.2.1 Spartan系列 2.2.2 Virtex系列 2.3 FPGA的配置 2.4 实验平台的选择 第三章 XilinxISE开发套件 3.1 ISE 10.1开发流程 3.1.1 设计输入 3.1.2 仿真 3.1.3 添加约束 3.1.4 综合 3.1.5 实现 3.1.6 iMPACT编程与配置 3.2 ISE离级组件 3.2.1 在线逻辑分析仪(ChipScopePro) 3.2.2 平面布局规划器(PlanAhead) 3.2.3 时序分析器(TimingAnalyzer) 3.2.4 布局规划器(Floorplanner) 3.2.5 功耗分析工具(XPower) [设计实践] 3-1 ChipScopePro的逻辑分析实验 第四章 基本数字电路的VHDL设计 4.1 组合逻辑电路的VHDL设计 4.1.1 加法器 4.1.2 多路选择器 4.1.3 编码器与译码器 [设计实践] 4-1 快速加法器的设计 4-2 4×4 乘法器的设计 4-3 ChipScopePro的VIO实验 4.2 时序电路的VHDL设计 4.2.1 基础时序元件 4.2.2 计数器的VHDL设计 4.2.3 堆栈与FIFO 4.2.4 多边沿触发问题 [设计实践] 4-4 奇数与半整数分频器设计 4-5 DCM模块设计实例 4.3 有限状态机的VHDL设计 4.3.1 VHDL状态机的一般形式 4.3.2 有限状态机的一般设计方法 4.3.3 有限状态机的VHDL描述 [设计实践] 4-6 交通灯控制器 4-7 乒乓游戏设计 第五章 FPGA开发设计方法 5.1 FPGA系统设计的基本原则 5.1.1 面积与速度的平衡互换原则 5.1.2 硬件可实现原则 5.2 FPGA中的同步设计” 5.3 FPGA中的时钟设计 5.3.1 全局时钟 5.3.2 门控制时钟 5.3.3 多级逻辑时钟 5.3.4 行波时钟 5.3.5 多时钟系统 5.4 FPGA系统设计的常用技巧 5.4.1 乒乓操作 5.4.2 串并／并串转换 5.4.3 流水线设计 [设计实践] 5-1 32位流水线加法器的设计 第六章 综合设计实例 6.1 数码管扫描显示电路 6.2 八位除法器的设计 6.3 Virtex—ⅡPro的SVGA显示控制器设计 第七章 数字系统综合实验 7.1 数字时钟设计 7.2 直接数字频率合成技术(DDS)的设计与实现 7.3 音乐播放器实验 7.4 基于FPGA的FIR数字滤波器的设计 7.5 数字下变频器(DDC)的设计 第八章 CPU设计 附录一 Vivado设计套件 附录1.1 单一的、共享的、可扩展的数据模型 附录1.2 标准化XDC约束文件——SDC 附录1.3 多维度解析布局器 附录1.4 IP封装器、集成器和目录 附录1.5 VivadoHLS把ESL带入主流 附录1.6 其他特性 附录二 XUPVirtex—ⅡPro开发系统的使用 附录2.1 Virtex—ⅡProFPGA主芯片介绍 附录2.2 电源供电模块 附录2.3 时钟电路 附录2.4 SVGA视频模块 附录2.5 AC97音频解码模块 附录2.6 RS232串行接口模块 附录2.7 PS2接口模块 附录2.8 开关、按键和LED指示灯 附录2.9 下载配置模块 附录2.10 高速和低速的扩展连接器 附录三 通用型开发板底板普及板V11.0.1的使用 参考文献