数字系统设计实验教程

本书基于浙江大学电子电气基础课程改革的成果编写而成，通过实例与实验详细介绍数字系统设计的原理与方法。全书共7章，第1-3章主要讲解FPGA的结构与原理、数字系统的结构化设计方法、设计验证和设计实现；第4-7章以培养综合设计和创新能力为原则，通过精选的28个实验来训练ModelSim、ISE和chipScopePro等专用开发工具的使用，以及各类典型数字单元、接口和系统的设计。《数字系统设计实验教程》内容紧密联系教学与科研生产实践，实验内容强调基础性、实用性、系统性和趣味性，实验环境基于Xilinx公司的XUPVirtex-IIPro开发平台，并提供部分VerilogHDL程序和丰富的教学资源。本书可作为普通高等院校电子电气相关专业的数字电路与系统实验课教材，也可作为工程技术人员的参考书。

丛书序
总前言
前言
第1章FPGA与数字系统设计
1.1概述
1.2可编程逻辑器件基础
1.2.1可编程逻辑器件的发展历史
1.2.2FPGA芯片的结构
1.3基于FPGA的数字系统设计流程
1.4基于FPGA的数字系统调试
1.4.1数字系统的调试
1.4.2选择合适的FPGA调试方法
1.5实验平台开发的选择
1.5.1实验硬件平台的选择
1.5.2EDA软件的选择
1.6小结
思考题1
第2章数字系统设计方法
2.1数字系统的基本组成
2.2数字系统的结构化设计方法
2.2.1自顶而下的设计方法
2.2.2用ASM图设计控制器
2.3数字系统设计实例
2.3.1频率测量系统控制器的设计
2.3.2简易交通信号灯控制系统的设计
2.4小结
思考题2
第3章testbench的编写
3.1概述
3.2testbench的结构形式
3.2.1testbench的基本结构
3.2.2testbench结构实例详解
3.3常用的系统任务和系统函数
3.4testbench的激励和响应
3.4.1testbench的激励方式
3.4.2仿真结果分析方式
3.5常用激励信号的一些描述形式
3.6testbench实例
3.6.1组合乘法器实例
3.6.2PS2键盘接口电路实例
3.6.3SVGA显示接口电路实例
3.7小结
思考题3
第4章数字系统实验平台的使用
实验1ModelSim仿真软件的使用
实验2ISE软件的使用0
实验3ChipScopePro的逻辑分析实验
实验4ChipScopePro的VIO实验
实验5IP内核的使用实验
实验6ModelSim、ISE的后仿真实验
第5章数字系统设计的基础实验
实验7快速加法器的设计和应用
实验8浮点数加法器的设计
实验9乘法器的设计
实验10快速乘法器的设计
实验11异步输入的同步器和开关防颤动电路的设计
实验12SVGA显示接口实验
实验13PS2键盘接口实验
实验14PS2鼠标接口实验
第6章数字系统综合设计实验
实验15数字钟设计
实验16数字式秒表
实验17文本显示实验
实验18SVGA动态显示实验
实验19点灯游戏的设计
实验20直接数字频率合成技术(DDS)的设计与实现
实验21音乐播放实验
实验22低频数字式相位测量仪的设计
实验23全数字锁相环的设计
实验24基于FPGA的FIR数字滤波器的设计
实验25数字下变频器(DDC)的设计
实验2612C总线实验
第7章CPU设计
实验27多周期MIPS微处理器设计
实验28流水线MIPS微处理器设计
附录AXUPVirtex-IIPro开发系统的使用
A.1Virtex-IIProFPGA主芯片介绍
A.2电源供电模块
A.3时钟电路
A.4SVGA视频模块
A.5AC97音频编解码系统
A.6RS232串行接口模块
A.7PS2接口模块
A.8开关、按键和LED指示灯
A.9下载配置模块
A.10高速和低速的扩展连接器
附录BDigitlO型扩展板的使用
附录CASCII码表
附录DXilinx仿真库的建立
参考文献