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EDA技術與CPLD/FPGA開發應用簡明教程(第二版)(簡體書)
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EDA技術與CPLD/FPGA開發應用簡明教程(第二版)(簡體書)

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商品簡介
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目次

商品簡介

在信息技術高速發展的現代社會,電子系統的設計方法和設計手段已有了革命性的變化。可編程邏輯器件和EDA技術已廣泛應用于通信、工業自動化、智能家電、智能交通、智能儀表、大屏幕、圖像處理以及計算機等領域。因此,EDA技術是電子工程師必須掌握的技術。
全書共分12章。本書根據課堂教學和實踐的需要,詳細介紹了EDA技術的基本知識、大規模可編程邏輯器件CPLD/FPGA的結構原理、EDA開發工具的使用方法、VHDL語言的語法結構和編程技巧、宏功能模塊的應用、狀態機和SOPC設計及應用。為提高讀者的工程設計能力,第9~11章分別介紹了CPLD/FPGA器件在數字系統、通信工程和計算機等領域的具體應用,并且運用大量綜合性實例對各種關鍵技術進行了深入淺出的分析。此外,基礎章節配有思考題,應用章節配有設計題,附錄4配有實訓內容、設計思路和實訓步驟,為讀者實訓提供方便。
本書對應的電子教案、實例源文件和參考答案可以到http://www.tupwk.com.cn/downpage/index.asp網站下載。

 

名人/編輯推薦

《高等學校計算機應用規劃教材:EDA技術與CPLD/FPGA開發應用簡明教程(第2版)》的目的是幫助讀者盡快掌握EDA技術,讓讀者學會應用硬件描述語言、原理圖和狀態圖的混合設計方法設計數字系統。

目次

第1章EDA概述與可編程邏輯器件1
1.1EDA技術1
1.2EDA技術發展歷程1
1.2.120世紀70年代的計算機輔助
設計CAD階段2
1.2.220世紀80年代的計算機輔助
工程設計CAE階段2
1.2.320世紀90年代電子系統設計
自動化EDA階段2
1.3面向CPLD/FPGA的EDA技術
主要內容3
1.3.1大規模可編程邏輯器件3
1.3.2硬件描述語言(HDL)4
1.3.3軟件開發工具5
1.3.4實驗開發系統5
1.3.5關于EDA技術的學習重點及
學習方法6
1.4EDA技術應用對象6
1.4.1可編程邏輯器件7
1.4.2半定制或全定制ASIC7
1.4.3混合ASIC7
1.5面向CPLD/FPGA的EDA開發
流程7
1.5.1設計輸入8
1.5.2邏輯綜合和優化9
1.5.3適配(目標器件的布局布線)9
1.5.4仿真10
1.5.5目標器件的編程/下載10
1.6可編程邏輯器件10
1.6.1PLD的分類11
1.6.2PROM可編程原理12
1.6.3GAL14
1.7CPLD的結構與可編程原理15
1.7.1CPLD的基本結構15
1.7.2邏輯陣列宏單元16
1.7.3I/O控制模塊18
1.7.4可編程連線陣列20
1.8FPGA的結構與可編程原理21
1.8.1FPGA的結構描述21
1.8.2查找表邏輯結構22
1.8.3CycloneIII系列器件與工作
原理22
1.9硬件測試技術25
1.9.1內部邏輯測試25
1.9.2JTAG邊界掃描測試26
1.10FPGA/CPLD產品概述26
1.10.1Lattice公司的PLD器件26
1.10.2Xilinx公司的PLD器件27
1.10.3Altera公司的PLD器件28
1.11編程與配置30
1.12數字系統的設計方法簡介31
1.12.1數字系統的設計準則32
1.12.2數字系統設計的藝術33
1.13QuartusII33
1.14IP核35
1.15EDA的發展趨勢35
1.16本章小結36
1.17習題37
第2章原理圖輸入法邏輯電路設計
流程38
2.1原理圖輸入設計方法的特點38
2.2數字頻率計設計任務導入39
2.3原理圖輸入方式基本設計
流程39
2.3.1建立工作庫文件夾和存盤
原理圖空文件40
2.3.2創建工程41
2.3.3功能簡要分析44
2.3.4編譯前設置45
2.3.5全程編譯46
2.3.6時序仿真測試電路功能48
2.4引腳設置和編程下載51
2.4.1引腳鎖定51
2.4.2配置文件下載53
2.4.3AS模式直接編程配置
器件54
2.4.4JTAG間接模式編程配置
器件54
2.4.5USB—Blaster編程配置器
安裝方法56
2.5層次化設計56
2.66位十進制頻率計設計59
2.6.1時序控制器設計60
2.6.2頂層電路設計與測試61
2.7本章小結61
2.8習題61
第3章VHDL結構和要素63
3.1VHDL程序基本結構63
3.1.1實體(ENTITY)64
3.1.2結構體(ARCHITECTURE)67
3.2子程序(SUBPROGRAM)69
3.2.1函數(FUNCTION)70
3.2.2過程(PROCEDURE)72
3.2.3重載函數74
3.2.4轉換函數77
3.2.5決斷函數78
3.3VHDL庫78
3.3.1庫的種類78
3.3.2庫的用法79
3.4VHDL程序包80
3.4.1程序包定義80
3.4.2預定義程序包82
3.5配置(CONFIGURATION)84
3.6VHDL文字規則85
3.6.1關鍵字85
3.6.2標識符85
3.6.3數字86
3.6.4字符和字符串87
3.6.5下標名及下標段名87
3.6.6注釋88
3.7數據對象88
3.7.1變量(VARIABLE)89
3.7.2信號(SIGNAL)89
3.7.3常量(CONSTANT)90
3.8數據類型91
3.8.1VHDL預定義數據類型91
3.8.2用戶自定義數據類型96
3.8.3數據類型轉換100
3.9運算操作符102
3.10本章小結105
3.11習題105
第4章QuartusII應用深入106
4.1用VHDL設計十進制計數器
的步驟106
4.1.1建立工作庫文件夾和編輯
設計文件106
4.1.2創建工程108
4.1.3編譯前設置110
4.1.4全程編譯111
4.1.5時序仿真112
4.2引腳鎖定與硬件測試115
4.2.1引腳鎖定115
4.2.2配置文件下載117
4.2.3AS模式編程配置器件118
4.3嵌入式邏輯分析儀使用方法119
4.4本章小結123
4.5習題123
第5章VHDL語言描述語句125
5.1VHDL語句概述125
5.2VHDL并行語句126
5.2.1并行信號賦值語句127
5.2.2進程語句(PROCESS)132
5.2.3塊語句(BLOCK)136
5.2.4子程序的并行調用語句137
5.2.5元件例化語句
(COMPONENT)138
5.2.6生成語句(GENERATE)141
5.3VHDL順序語句143
5.3.1順序賦值語句144
5.3.2IF語句146
5.3.3CASE語句149
5.3.4LOOP語句153
5.3.5NULL語句158
5.3.6WAIT語句159
5.4VHDL程序設計難點解析160
5.4.1面向硬件的設計思維161
5.4.2組合電路和時序電路163
5.4.3可編程邏輯設計的基本
原則164
5.4.4設計思想和技巧165
5.5本章小結166
5.6習題167
第6章基本邏輯電路設計168
6.1組合邏輯電路設計168
6.1.1基本門電路168
6.1.2三態門及總線緩沖器172
6.1.3單向總線驅動器173
6.1.4雙向總線緩沖器174
6.2時序邏輯電路設計174
6.2.1時序電路特殊信號描述175
6.2.2常用時序電路設計176
6.2.3寄存器和移位寄存器179
6.2.4計數器181
6.2.5序列信號發生器、
檢測器186
6.3存儲器設計189
6.3.1只讀存儲器(ROM)189
6.3.2靜態數據存儲器(SRAM)190
6.3.3先進先出堆棧(FIFO)192
6.4本章小結194
6.5習題194
第7章CPLD/FPGA應用系統設計
實例196
7.1鍵盤接口的FPGA設計196
7.1.1設計要求196
7.1.2設計分析196
7.1.3設計實現201
7.2LED數碼管顯示控制202
7.2.1LED數碼管工作原理203
7.2.2靜態LED數碼管驅動原理
及其FPGA電路設計203
7.2.3動態LED數碼管驅動原理
及其FPGA電路設計205
7.3序列檢測器的設計208
7.3.1序列檢測器設計思路208
7.3.2VHDL源程序209
7.3.3仿真結果210
7.4數字頻率計的設計210
7.4.1數字頻率計設計思路210
7.4.2數字頻率計的VHDL
源程序212
7.5數字秒表的設計215
7.5.1數字秒表設計思路215
7.5.2數字秒表的VHDL
源程序216
7.6交通信號控制器的設計219
7.6.1交通信號控制器設計
思路219
7.6.2VHDL源程序220
7.6.3系統的有關仿真226
7.6.4系統的硬件驗證227
7.6.5設計技巧分析227
7.7智能函數發生器的設計227
7.7.1智能函數發生器的設計
思路228
7.7.2模塊及模塊功能228
7.8SPWM發生器設計234
7.8.1SPWM信號產生的基本
原理234
7.8.2設計方案235
7.8.3設計的頂層原理圖
和程序236
7.8.4主要模塊的VHDL
程序236
7.9本章小結240
7.10習題240
第8章有限狀態機的設計243
8.1狀態機的一般形式243
8.1.1狀態機的特點244
8.1.2狀態機的基本結構
和功能244
8.1.3一般狀態機的VHDL
描述245
8.2摩爾狀態機的設計248
8.2.1多進程結構狀態機249
8.2.2單進程Moore型有限
狀態機253
8.2.3序列檢測器之狀態機
設計255
8.3Mealy型有限狀態機的設計257
8.4狀態機圖形編輯設計方法260
8.5狀態編碼262
8.5.1直接輸出型編碼263
8.5.2順序編碼265
8.5.3一位熱碼狀態編碼266
8.6非法狀態處理266
8.6.1程序直接導引法267
8.6.2狀態編碼監測法268
8.7三層電梯控制器的設計268
8.7.1三層電梯控制器的功能269
8.7.2三層電梯控制器的設計
思路269
8.7.3三層電梯控制器的綜合
設計269
8.7.4三層電梯控制器的波形
仿真274
8.7.5N層電梯控制器的設計
技巧分析274
8.8本章小結275
8.9習題275
第9章宏功能模塊與IP應用277
9.1宏功能模塊概述277
9.1.1知識產權核的應用277
9.1.2使用MegaWizardPlug—In
Manager278
9.1.3在QuartusII中對宏功能模塊
進行例化279
9.1.4宏功能模塊LPM計數器
的使用方法279
9.2存儲器模塊的定制與應用284
9.2.1存儲器初始化文件生成284
9.2.2定制LPM_ROM元件287
9.3在系統存儲器單元讀寫
編輯器290
9.4RAM定制292
9.4.1RAM定制和調用292
9.4.2對LPM_RAM仿真測試294
9.4.3VHDL的存儲器描述及相關
屬性295
9.4.4存儲器配置文件屬性定義
和結構設置296
9.5FIFO定制298
9.68051單片機IP核應用299
9.7本章小結301
9.8習題301
第10章FPGA在DSP領域中
的應用303
10.1快速加法器的設計303
10.1.14位二進制并行加法器303
10.1.28位二進制加法器
的源程序304
10.2快速乘法器的設計305
10.2.1設計思路305
10.2.2快速乘法器VHDL
源程序306
10.3數字濾波器的設計311
10.3.1數字濾波器概述311
10.3.2數字濾波器的原理
分析312
10.3.3數字濾波器系統實現313
10.3.4數字濾波器系統原理
框圖313
10.3.5數字濾波器頂層IIR
模塊314
10.3.6數字濾波器的VHDL
語言程序314
10.3.7數字濾波器系統性能
測試316
10.4本章小結316
10.5習題317
第11章FPGA在通信工程中
的應用319
11.1二進制振幅鍵控(ASK)調制器
與解調器設計319
11.1.1ASK信號調制原理319
11.1.2ASK信號解調原理320
11.1.3ASK調制VHDL程序321
11.1.4ASK解調VHDL程序323
11.2二進制頻移鍵控(FSK)調制器
與解調器設計324
11.2.1FSK信號調制原理324
11.2.2FSK信號解調原理325
11.2.3FSK調制VHDL程序及
仿真326
11.2.4FSK解調VHDL程序及
仿真327
11.3二進制相位鍵控(PSK)調制器
與解調器設計329
11.3.1基本概念329
11.3.2CPSK信號調制331
11.3.3DPSK信號調制332
11.3.4DPSK信號解調333
11.3.5DPSK調制方框圖及電路
符號334
11.4UART接口設計336
11.4.1UART概述336
11.4.2UART系統FPGA接口
電路337
11.4.3UART系統FPGA程序
設計337
11.5本章小結337
11.6習題338

第12章SOPC系統開發技術340
12.1NiosII32位RSIC嵌入式
處理器340
12.1.1NiosII結構340
12.1.2NiosII處理器的特點343
12.1.3NiosII處理器的優勢343
12.2基于NiosⅡ的SOPC開發
流程345
12.2.1NiosII系統設計流程345
12.2.2Avalon總線外設347
12.2.3Avalon總線信號351
12.2.4自定制指令353
12.2.5HAL系統庫354
12.3SOPC系統設計示例355
12.3.1基于NiosIILED控制
的硬件系統設計356
12.3.2基于NiosIIIDE環境
LED控制的軟件設計367
12.4本章小結370
12.5習題371
附錄1VHDL程序設計的語法結構373
附錄2VHDL語言關鍵詞和保留字377
附錄3VHDL預定義程序包及縮略詞
匯表379
附錄4實驗及實訓項目382
參考文獻422

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