EDA技术与VHDL基础

本书以QuartusⅡ9.1集成开发环境的使用为例，通过理论知识和实例讲解，让读者熟悉可编程逻辑器件的设计流程，同时介绍了VHDL、状态机设计、组合和时序逻辑电路设计和常用接口电路设计。
《EDA技术与VHDL基础(21世纪高等院校自动化类实用规划教材)》重点讲解基础知识，强调基础数字模块的设计与熟练应用。在内容编写上采用纵向和横向相结合的写法，纵向基础知识的学习穿插大量实例讲解，使学生建立VHDL知识体系的完整性；横向应用实例的学习穿插基础知识要点和设计经验讲解，使学生掌握理论知识的具体应用，从而帮助读者从不同角度认识VHDL，提高灵活运用的能力，建立自己的设计思路。
《EDA技术与VHDL基础(21世纪高等院校自动化类实用规划教材)》可作为高职高专电子信息类、计算机应用类等相关专业的教材或参考书，也可作为工程技术人员的参考书。
本书由杨健主编，岳绚、王永喜任副主编，胡玫参编。

第1章 EDA技术概述1
1.1 EDA技术2
1.1.1 EDA技术的概念2
1.1.2 EDA技术的特点2
1.1.3 EDA技术的发展2
1.2 EDA技术的知识体系3
1.2.1 EDA技术的主要内容3
1.2.2 可编程逻辑器件5
1.2.3 可编程逻辑语言5
1.2.4 EDA开发工具7
1.3 EDA设计流程8
1.3.1 设计输入8
1.3.2 综合9
1.3.3 适配9
1.3.4 仿真10
1.3.5 编程下载10
1.3.6 硬件验证11
1.4 EDA技术的设计方法11
1.4.1 基于VHDL的自顶向下的设计方法11
1.4.2 EDA设计方法与传统数字系统设计方法的比较11
1.4.3 基于IP的设计12
1.5 给初学者的学习建议13
本章小结14
习题14
第2章 可编程逻辑器件基础17
2.1 可编程逻辑器件概述18
2.1.1 数字集成电路的分类18
2.1.2 可编程逻辑器件的理论基础19
2.1.3 可编程逻辑器件的发展历程19
2.1.4 可编程逻辑器件的分类19
2.1.5 可编程逻辑器件的发展趋势22
2.2 简单PLD基本结构原理22
2.3 CPLD和FPGA的基本结构24
2.3.1 CPLD的基本结构25
2.3.2 FPGA的基本结构26
2.4 CPLD和FPGA的比较29
2.5 CPLD和FPGA的编程与配置技术30
2.5.1 Altera公司的下载电缆30
2.5.2 Altera公司FPGA器件的编程/配置模式31
2.6 可编程逻辑器件主要生产厂商及典型器件31
本章小结32
习题32
第3章 VHDL程序初步――程序结构35
3.1 初识VHDL程序36
3.2 VHDL体系结构概述38
3.2.1 VHDL体系结构38
3.2.2 库、程序包39
3.2.3 实体40
3.2.4 结构体43
3.2.5 配置44
3.3 结构体描述方式45
3.3.1 行为描述方式45
3.3.2 数据流描述方式46
3.3.3 结构描述方式48
3.4 D触发器的VHDL描述概述50
3.4.1 D触发器的VHDL描述50
3.4.2 不完整条件语句54
本章小结56
习题56
第4章 VHDL基础59
4.1 VHDL的语言要素60
4.1.1 VHDL文字规则60
4.1.2 数据对象62
4.1.3 VHDL数据类型67
4.1.4 VHDL数据类型转换69
4.1.5 VHDL运算符70
4.2 VHDL语句72
4.2.1 VHDL的顺序语句72
4.2.2 VHDL的并行语句86
4.2.3 VHDL的属性语句99
本章小结101
习题101
第5章 QuartusⅡ集成开发软件初步107
5.1 QuartusⅡ软件概述108
5.1.1 QuartusⅡ软件开发流程108
5.1.2 QuartusⅡ软件的特点108
5.1.3 QuartusⅡ软件的图形用户界面109
5.2 原理图编辑方法109
5.2.1 半加器电路输入与编辑110
5.2.2 半加器的综合116
5.2.3 半加器的仿真117
5.2.4 半加器的编程下载124
5.3 用文本编辑方法设计编码器130
5.3.1 8线-3线编码器的文本输入与编辑131
5.3.2 综合与仿真132
5.3.3 生成符号文件和RTL阅读器132
5.4 ModelSim软件应用133
5.4.1 ModelSim软件的使用方法133
5.4.2 使用ModelSim仿真QuartusⅡ已有文件138
5.4.3 ModelSim的时序仿真138
本章小结139
习题139
第6章 VHDL设计方法143
6.1 自底向上混合设计――六十进制计数器设计144
6.2 自顶向下混合设计148
6.2.1 十六进制计数译码显示电路设计148
6.2.2 一位全加器的自顶向下混合设计155
本章小结158
习题158
第7章 有限状态机设计159
7.1 有限状态机概述160
7.1.1 有限状态机的概念和分类160
7.1.2 有限状态机的状态转换图161
7.1.3 有限状态机的设计流程161
7.1.4 有限状态机的VHDL描述162
7.2 Moore型状态机166
7.2.1 三进程描述166
7.2.2 双进程描述168
7.2.3 单进程描述169
7.3 Mealy型状态机171
7.4 设计实例――十字路口交通灯控制器172
7.5 Quartus软件状态图输入法175
本章小结178
习题179
第8章 宏功能模块及应用181
8.1 QuartusⅡ宏功能模块概述182
8.2 宏功能模块定制管理器183
8.2.1 宏功能模块定制管理器的使用183
8.2.2 8位加法计数器的定制183
8.2.3 宏功能模块定制管理器文件187
8.3 宏功能模块的应用187
8.3.1 Arithmetic宏功能模块187
8.3.2 Gates宏功能模块191
8.3.3 I/O宏功能模块193
8.3.4 Memory Compiler宏功能模块197
本章小结203
习题204
第9章 VHDL基本逻辑电路设计205
9.1 基本组合逻辑电路设计206
9.1.1 门电路设计206
9.1.2 编码器设计209
9.1.3 译码器设计213
9.1.4 加、减法器设计220
9.1.5 双向电路和三态控制电路设计223
9.1.6 ROM设计225
9.1.7 乘法器设计227
9.2 基本时序逻辑电路设计229
9.2.1 触发器设计229
9.2.2 移位寄存器设计234
9.2.3 计数器设计237
9.2.4 分频器设计242
本章小结248
习题248
第10章 接口电路设计251
10.1 LED控制电路设计252
10.1.1 基础知识252
10.1.2 12路彩灯控制器的设计252
10.1.3 彩灯控制电路的设计254
10.2 蜂鸣器控制电路设计256
10.2.1 基础知识256
10.2.2 蜂鸣器控制电路的设计257
10.3 拨码开关控制电路设计260
10.3.1 基础知识260
10.3.2 拨码开关控制电路的设计261
10.4 按键消抖电路设计263
10.4.1 同步整形消抖电路的设计263
10.4.2 计数法消抖电路的设计264
10.5 数码管控制电路设计266
10.5.1 基础知识266
10.5.2 静态数码管显示电路的设计267
10.5.3 动态数码管扫描显示电路的设计270
10.6 矩阵键盘控制电路设计274
10.6.1 基础知识274
10.6.2 矩阵键盘扫描电路的设计275
10.7 8×8点阵显示控制电路设计279
10.7.1 基础知识279
10.7.2 行扫描8×8点阵数码管显示电路的设计280
10.7.3 列扫描16×16点阵数码管显示电路的设计282
本章小结286
习题286
参考文献