CPLD应用技术与数字系统设计

本书从数字系统设计的角度出发，简明而系统地介绍了可编程逻辑器件及其开发与应用技术。内容包括：在系统可编程逻辑器件的一般结构、原理，作为设计工具的硬件描述语言ABEL-HDL、VHDL，相关的EDA软件以及基于可编程逻辑器件的数字系统设计方法。在取材和编排上，力求理论联系实际、由浅入深、循序渐进。书中结合实际应用，对用ABEL-HDL和VHDL设计数字系统的方法做了详细讨论，并给出许多有代表性的实例。相关器件和EDA开发平台选取了国内广泛使用的 Lattice公司的ispLSI器件及其开发工具ispDesignEXPERT设计系统。 本书可作为高等院校电子、通信、自控、计算机类各专业的教材，也可作为上述学科及相关学科工程技术人员的参考书。

第1章 可编程逻辑器件简介 1.1 可编程逻辑器件的发展 1.2 可编程逻辑器件分类 1.2.1 可编程逻辑器件按集成度的分类 1.2.2 可编程逻辑器件按结构的分类 1.2.3 可编程逻辑器件按编程工艺的分类 1.3 PLD的基本结构 1.3.1 与或阵列 1.3.2 宏单元 1.4 FPGA的基本结构 1.4.1 查找表型FPGA的结构 1.4.2 多路开关型FPGA的结构 1.4.3 多级与非门型FPGA的结构 1.5 先进的编程和测试技术 1.5.1 在系统可编程技术 1.5.2 边界扫描测试技术 思考与练习 第2章 ispLSI器件的结构与原理 2.1 ispLSI器件概述 2.1.1 ispLSI器件简介 2.1.2 ispLSI器件的主要技术特性 2.2 ispLSI器件的结构与原理 2.2.1 万能逻辑块GLB（Generic Logic Block） 2.2.2 集总布线区GRP（Global Routing Pool） 2.2.3 输入/ 输出单元IOC（Input/Output Cell） 2.2.4 输出布线区ORP（Output Routing Pool） 2.2.5 时钟分配网络CDN（Clock Distribution Network） 2.2.6 宏模块结构（Megablock） 2.3 ispLSI 1016的主要性能指标和封装 2.3.1 ispLSI 1016的主要性能指标 2.3.2 ispLSI/pLSI 1016的封装和引脚定义 思考与练习 第3章 ispLSI器件的编程 3.1 在系统编程技术原理 3.1.1 ispLSI器件的编程结构 3.1.2 ISP状态机 3.1.3 ISP编程的定时关系 3.2 ISP器件的编程方式 3.2.1 通过PC的I/O口编程 3.2.2 利用用户目标系统或线路板上的单片机或微处理器编程 3.2.3 多个ISP器件的编程 3.3 互连的在系统编程 3.3.1 ispGDS的结构与原理 3.3.2 ispGDS器件的编程 思考与练习 第4章 ABEL-HDL 4.1 ABEL-HDL的基本元素与语法 4.1.1 字符集 4.1.2 标识符 4.1.3 字符串 4.1.4 注释 4.1.5 操作数 4.1.6 运算符、表达式和方程 4.1.7 集合 4.1.8 特殊常量值 4.1.9 块 4.1.10 变量及变量代换 4.2 ABEL-HDL的语言结构 4.2.1 基本结构 4.2.2 文件头部 4.2.3 定义段 4.2.4 逻辑描述段 4.2.5 测试向量段 4.2.6 结束段 4.3 指示字 思考与练习 第5章 VHDL简介 5.1 概述 5.2 VHDL程序结构 5.2.1 VHDL程序的基本结构 5.2.2 实体说明 5.2.3 结构体 5.2.4 配置 5.2.5 程序包和库 5.3 VHDL的基本元素 5.3.1 标识符 5.3.2 数据对象 5.3.3 数据类型 5.3.4 属性 5.3.5 VHDL的表达式与运算符 5.4 VHDL的基本描述语句 5.4.1 顺序语句 5.4.2 并行语句 5.4.3 子程序 思考与练习 第6章 ispDesignEXPERT及其应用 6.1 可编程逻辑器件设计的一般方法 6.1.1 开发工具 6.1.2 器件设计的一般方法 6.2 ispDesignEXPERT设计软件 6.2.1 ispDesignEXPERT系统的设计环境 6.2.2 ispDesignEXPERT软件的基本命令 6.3 ispDesignEXPERT设计软件的应用 6.3.1 创建新项目 6.3.2 电路原理图的输入 6.3.3 ABEL-HDL文件的输入 6.3.4 建立顶层设计文件 6.3.5 层次化操作 6.3.6 编译和设计的实现 6.3.7 逻辑功能仿真（逻辑模拟） 6.3.8 时序仿真 6.3.9 仿真调试 6.3.10 引脚锁定 6.3.11 ISP器件的编程 6.4 VHDL输入设计方式 6.4.1 VHDL文件的输入 6.4.2 VHDL源程序的综合 6.4.3 仿真测试 6.4.4 引脚锁定和器件的编程 6.5 ispDesignEXPERT的文件后缀及含义 思考与练习 第7章 采用ISP器件的数字系统设计 7.1 采用ISP器件的数字系统设计方法 7.1.1 数字系统的设计过程 7.1.2 数字系统设计的基本方法 7.2 组合逻辑电路的设计 7.2.1 运用ABEL-HDL设计组合逻辑电路 7.2.2 运用VHDL设计组合逻辑电路 7.3 时序逻辑电路的设计 7.3.1 运用ABEL-HDL设计时序逻辑电路 7.3.2 运用VHDL设计时序逻辑电路 7.4 测试向量序列的编写 7.4.1 编写测试向量序列的基本方法 7.4.2 编写测试向量的技巧 7.5 数字系统设计 7.5.1 系统设计 7.5.2 采用电路原理图/ABEL-HDL描述系统功能 7.5.3 编译、仿真测试与适配 7.5.4 采用ABEL-HDL描述系统功能 7.5.5 采用电路原理图/VHDL描述系统功能 7.5.6 采用VHDL描述系统功能（一） 7.5.7 采用VHDL描述系统功能(二) 思考与练习 第8章 数字系统设计实例 8.1 智力竞赛抢答器的设计 8.1.1 抢答器的功能描述 8.1.2 抢答器的设计 8.1.3 采用电路原理图/ABEL-HDL描述的抢答器的设计 8.1.4 仿真与测试 8.1.5 采用ABEL-HDL描述的抢答器的设计 8.1.6 采用VHDL描述的抢答器的设计 8.2 交通信号灯控制器的设计 8.2.1 交通信号灯控制器的功能描述 8.2.2 交通信号灯控制器的设计 8.2.3 采用电路原理图/ABEL-HDL描述的交通信号灯控制器的设计 8.2.4 仿真与测试 8.2.5 采用VHDL描述的交通信号灯控制器的设计 8.3 简易电子乐器的设计 8.3.1 乐曲演奏电路的基本原理 8.3.2 简易电子乐器的功能描述 8.3.3 电子萨克斯管的设计 8.3.4 采用电路原理图/ABEL-HDL描述的电子萨克斯管的设计 8.3.5 采用VHDL描述的电子萨克斯管的设计 8.4 数字频率计的设计 8.4.1 数字频率计的功能描述 8.4.2 简易数字频率计的设计 8.4.3 采用电路原理图描述的简易数字频率计的设计 8.4.4 采用VHDL描述的简易数字频率计的设计 8.5 FIR数字滤波器的设计 8.5.1 FIR数字滤波器结构简介 8.5.2 FIR滤波器的设计方案 8.5.3 采用VHDL描述的FIR滤波器的设计 思考与练习 参考文献