EDA技术及应用(第2版)

本书以实现电子系统设计为目标，介绍了电子系统设计中的主流技术——EDA技术。读者通过本书的学习，能够掌握EDA技术的基本知识、基于EDA技术的电子系统设计的流程、开发工具与设计方法。

本书系统地介绍电子系统设计的主流技术——EDA技术。全书共8章，分别为概述、CPLD/FPGA结构与工作原理、VHDL结构与要素、QuartusⅡ应用指南、VHDL基本语句、VHDL设计、EDA技术应用实例、EDA技术设计实验项目。本书旨在使读者掌握运用EDA技术进行电子系统设计的方法，形成并提升EDA设计能力。本书安排了大量例题、习题以及应用实例，每个设计都提供了完整的程序代码，程序均经过仿真验证。第7章给出5个大型EDA技术应用实例以及电子系统设计常用的码制转换设计示例，所有设计均完成硬件电路并且测试成功。本书可作为高等院校计算机类、电子信息类、自动化类以及相关专业的本科或研究生EDA课程教材，也可作为教师以及广大科技工作者的参考用书。

第1章概述
1.1EDA技术及其发展
1.1.1EDA技术的含义
1.1.2EDA技术的优势
1.1.3EDA技术的发展历程
1.2EDA技术四要素
1.2.1软件开发工具
1.2.2硬件描述语言
1.2.3大规模可编程逻辑器件
1.2.4实验开发系统
1.3EDA流程及工具
1.3.1源程序的编辑和输入
1.3.2逻辑综合和优化
1.3.3目标器件的布线/适配
1.3.4目标器件的编程/下载
1.3.5设计过程中的仿真
1.3.6硬件仿真/硬件测试
1.4IP核
1.4.1软核
1.4.2硬核
1.4.3固核
1.5EDA技术应用展望
1.5.1EDA技术应用于科研和新产品的开发
1.5.2EDA技术应用于专用集成电路的开发
习题
第2章CPLD/FPGA结构与工作原理
2.1CPLD
2.1.1CPLD的基本结构
2.1.2CPLD实现逻辑的基本原理
2.2FPGA
2.2.1主要内部资源
2.2.2FPGA的供电机制
2.2.3FPGA的配置
2.2.4器件的标识方法说明
2.3CPLD和FPGA的比较
习题
第3章VHDL结构与要素
3.1VHDL概述
3.1.1一个设计实例
3.1.2设计实例的说明与分析
3.2VHDL结构
3.2.1库、程序包和配置
3.2.2实体
3.2.3结构体
3.3端口模式
3.4数据类型
3.4.1VHDL的预定义数据类型
3.4.2IEEE预定义标准逻辑位与标准逻辑矢量
3.4.3其他预定义标准数据类型
3.4.4自行定义的数据类型
3.5数据对象
3.5.1常量
3.5.2变量
3.5.3信号
3.5.4常量、变量、信号的比较
3.5.5进程中的信号赋值与变量赋值
3.6操作符
3.6.1并置连接操作符
3.6.2逻辑操作符
3.6.3关系操作符
3.6.4算术操作符
3.6.5重载操作符
3.7转换函数
3.7.1常用转换函数
3.7.2转换函数的应用
3.8文字规则
3.8.1基本规则
3.8.2数字型文字
3.8.3字符串型文字
3.8.4标识符
3.8.5下标名及下标段名
3.8.6关键词
习题
第4章QuartusⅡ应用指南
4.1VHDL文本输入设计流程
4.1.1建立工程文件夹和编辑文本
4.1.2创建工程
4.1.3全程编译
4.1.4时序仿真
4.1.5应用网表观察器
4.1.6引脚锁定
4.1.7基于USBBlaster编程下载器的配置文件下载
4.2原理图输入设计方法
4.2.1输入设计项目和存盘
4.2.2将底层设计设置成可调用的元件
4.2.3全加器设计——顶层设计
4.2.4原理图设计中总线的应用
习题
第5章VHDL基本语句
5.1顺序语句
5.1.1顺序赋值语句
5.1.2IF语句
5.1.3CASE语句
5.1.4LOOP语句
5.1.5NEXT语句
5.1.6EXIT语句
5.1.7WAIT语句
5.2并行语句
5.2.1并行信号赋值语句
5.2.2进程语句
5.2.3元件例化语句
5.2.4生成语句
习题
第6章VHDL设计
6.1基于CPLD/FPGA的数字电路设计中的几个问题
6.1.1建立和保持时间
6.1.2竞争和冒险
6.1.3复位与置位
6.1.4关于延时
6.1.5VHDL应用技巧
6.2VHDL描述风格
6.2.1结构描述
6.2.2数据流描述
6.2.3行为描述
6.3组合逻辑电路设计
6.3.1门电路
6.3.2译码器
6.3.3全加器
6.3.4数据选择器
6.3.5比较器
6.3.6总线缓冲器
6.4时序逻辑电路设计
6.4.1触发器
6.4.2数码寄存器和移位寄存器
6.4.3计数器
6.4.4m序列发生器
6.5状态机的VHDL设计
6.5.1状态机设计法的优势
6.5.2状态机的形式
6.5.3状态机的基本结构
6.5.4一般状态机的VHDL设计
6.5.5一个状态机的设计实例
6.6LPM定制
6.6.1定制ROM
6.6.2定制PLL
6.6.3定制RAM
习题
第7章EDA技术应用实例
7.1温湿度自动监控系统设计
7.1.1系统设计方案
7.1.2温湿度数据采集的控制——DHT11的驱动
7.1.3BCD十六进制译码器设计
7.1.4液晶显示器的驱动
7.1.5系统时钟信号与液晶使能信号的产生
7.1.6系统顶层设计
7.2电机传动控制模拟系统设计
7.2.1系统设计要求
7.2.2程序设计与注释
7.3自动售货机控制系统设计
7.3.1系统设计要求
7.3.2系统分析
7.3.3秒脉冲的产生
7.3.4自动售货机主控模块设计
7.3.5显示模块设计
7.3.6系统顶层设计
7.4多功能音乐播放器设计
7.4.1系统设计方案
7.4.2分频模块
7.4.3选曲模块设计
7.4.4地址发生器设计
7.4.5定制简谱数据的ROM
7.4.6简谱转换成分频数
7.4.7数控分频和占空比调整设计
7.4.8基于点阵显示屏的曲名显示
7.4.9系统顶层设计
7.5数字测频系统设计
7.5.1系统设计方案
7.5.2时序信号产生
7.5.38位十进制计数器设计
7.5.4数据锁存
7.5.5量程按键选择输出
7.5.6输出显示
7.5.7顶层设计及相关讨论
7.6码制转换设计
7.6.1二进制码转换为8421BCD码
7.6.2二进制码与格雷码的转换
第8EDA技术设计实验项目
8.1设计一：8位数码扫描显示电路
8.1.1设计目的
8.1.2设计内容及要求
8.1.3设计原理
8.1.4思考
8.2设计二：直流电动机的PWM控制
8.2.1设计目的
8.2.2设计内容及要求
8.2.3设计原理
8.2.4思考
8.3设计三：基于VHDL状态机的A/D采样控制电路设计
8.3.1设计目的
8.3.2设计内容及要求
8.3.3设计原理
8.3.4思考
8.4设计四：硬件乐曲演奏电路及扩展设计——音乐播放器
8.4.1设计目的
8.4.2设计内容及要求
8.4.3设计原理
8.4.4思考
8.5设计五：四人抢答电路与八路彩灯控制器
8.5.1设计目的
8.5.2设计内容及要求
8.5.3设计原理
8.5.4思考
8.6设计六：信号灯控制系统设计
8.6.1设计目的
8.6.2设计内容及要求
8.6.3设计原理
8.6.4思考
参考文献