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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根本性的變化。可編程邏輯器件和EDA技術己廣泛應用于通信、工業自動化、智能儀表、圖像處理以及計算機等領域。因此，EDA技術是未來電子工程師必須掌握的技術。 全書共分10章，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以及邏輯電路和狀態機的設計。為提高讀者的工程設計能力，第6、7、8和9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，基礎章節配有習題，應用章節配有設計題。 本書取材廣泛，內容新穎并且重點突出，可作為高等院校電子信息工程、通信工程、計算機科學與技術、自動化和儀器儀表等信息類及相近專業的本科生或研究生教材使用，也可以作為從事工程設計工作的專業技術人員的參考書。
目次
第1章 緒論
1.1 EDA技術的含義
1.2 EDA技術發展歷程
1.2.1 20世紀70年代的計算機輔助設計CAD階段
1.2.2 20世紀80年代的計算機輔助工程設計CAE階段
1.2.3 20世紀90年代電子系統設計自動化EDA階段
1.3 EDA技術的主要內容
1.3.1 大規模可編程邏輯器件
1.3.2 硬件描述語言（HDL）
1.3.3 軟件開發工具
1.3.4 實驗開發系統
1.3.5 關于EDA技術的學習重點及學習方法
1.4 EDA軟件系統的構成
1.5 EDA工程設計流程
1.5.1 設計輸入
1.5.2 邏輯綜合和優化
1.5.3 目標器件的布線/適配
1.5.4 設計過程中的有關仿真
1.5.5 目標器件的編程/下載
1.5.6 硬件仿真/硬件測試
1.6 數字系統的設計方法簡介
1.7 數字系統的設計準則
1.8 EDA技術的應用展望
1.9 本章小結
1.10 思考和練習
第2章 大規模可編程邏輯器件
2.1 可編程邏輯器件概述
2.1.1 PLD的發展進程
2.1.2 PLD介紹
2.1.3 可編程邏輯器件的結構和分類
2.1.4 CPLD/FPGA相對于MCU的優勢
2.2 CPLD的結構與工作原理
2.2.1 CPLD的基本結構
2.2.2 Altera公司的器件產品
2.3 現場可編程門陣列FPGA
2.3.1 Xilinx Virtex系列器件性能特點
2.3.2 FPGA器件的結構描述
2.3.3 Xilinx公司的XC4000系列FPGA簡介
2.3.4 XC5000系列的LCA結構
2.3.5 Xilinx公司XC6200、XC8100系列FPGA簡介
2.4 FPGA的配置模式
2.4.1 主動串行配置模式
2.4.2 主動并行配置模式
2.4.3 外設配置模式
2.4.4 從動串行配置模式
2.4.5 菊花鏈配置模式
2.4.6 FPGA的配置流程
2.4.7 FPGA標識說明
2.5 FPGA和CPLD的開發應用選擇
2.6 本章小結
2.7 思考和練習
第3章 硬件描述語言VHDL的語法結構及編程
3.1 概述
3.1.1 什么是VHDL及VHDL語言的發展歷史
3.1.2 VHDL的作用
3.1.3 VHDL語言特點
3.1.4 VHDL與其他硬件描述語言的比較
3.1.5 VHDL的優點
3.1.6 VHDL程序設計約定
3.2 VHDL程序基本結構
3.2.1 VHDL設計簡述
3.2.2 結構體（ARCHITECTURE）
3.2.3 配置（CONFIGURATION）
3.2.4 庫、程序包
3.3 VHDL語言要素
3.3.1 VHDL文字規則
3.3.2 VHDL數據對象
3.3.3 VHDL數據類型
3.3.4 VHDL操作符
3.4 VHDL順序語句
3.4.1 對象與賦值語句
3.4.2 轉向控制語句
3.4.3 WAIT語句
3.4.4 子程序調用語句
3.4.5 返回語句（RETURN）
3.4.6 空操作語句（NULL）
3.4.7 其他語句和說明
3.5 VHDL并行語句
3.5.1 進程語句
3.5.2 塊語句
3.5.3 并行信號賦值語句
3.5.4 并行過程調用語句
3.5.5 VHDL的層次化設計與元件聲明（COMPONENT）
3.5.6 元件例化語句
3.5.7 生成語句
3.6 子程序（SUBPROGRAM）
3.6.1 子程序聲明
3.6.2 子程序主體
3.6.3 重載函數
3.7 VHDL描述風格
3.7.1 行為描述
3.7.2 數據流描述
3.7.3 結構化描述
3.8 本章小結
3.9 思考和練習
第4章 常用EDA工具軟件操作指南
4.1 MAX+PLUS-Ⅱ軟件的安裝
4.1.1 概述
4.1.2 常用的設計輸入方法
4.1.3 MAX+PLUS-Ⅱ的特點
4.1.4 MAX+PLUS-Ⅱ安裝
4.1.5 MAX+PLUS-Ⅱ軟件組成
4.1.6 MAX+PLUS-Ⅱ的編輯規則
4.2 MAX+PLUS-Ⅱ操作指南
4.2.1 Ⅱ原理圖編輯工具
4.2.2 MAX+PLUS-Ⅱ原理圖編輯流程
4.2.3 其他設計輸入方法
4.2.4 設計項目的處理
4.2.5 設計項目的校驗
4.2.6 器件編程
4.3 MAX+PLUS-Ⅱ操作實例
4.3.1 源文件的編輯
4.3.2 系統的編譯、綜合和適配
4.3.3 系統的有關仿真
4.3.4 系統的編程下載
4.4 利用LPM兆功能塊的電路設計
4.4.1 常用LPM兆功能塊
4.4.2 基于LPM_COUNTER的數據分頻器設計
4.5 本章小結
4.6 思考和練習
第5章 基本邏輯電路設計
5.1 組合邏輯電路設計
5.1.1 基本門電路
5.1.2 三態門及總線緩沖器
5.1.3 單向總線驅動器
5.1.4 雙向總線緩沖器
5.2 時序邏輯電路設計
5.2.1 時序電路特殊信號描述
5.2.2 常用時序電路設計
5.2.3 寄存器和移位寄存器
5.2.4 計數器
5.2.5 序列信號發生器、檢測器
5.3 存儲器設計
5.3.1 只讀存儲器ROM
5.3.2 靜態數據存儲器SRAM
5.3.3 先進先出堆棧FIFO
5.4 狀態機的VHDL設計
5.4.1 狀態機概述
5.4.2 狀態機的特點
5.4.3 狀態機的基本結構和功能
5.4.4 一般狀態機的VHDL描述
5.4.5 摩爾狀態機的設計
5.4.6 米勒狀態機的VHDL設計
5.4.7 ONE-HOT狀態機
5.5 本章小結
5.6 思考和練習
第6章 CPLD/FPGA在數字系統中的應用
6.1 正負脈寬數控調制信號發生器的設計
6.1.1 設計思路
6.1.2 VHDL源程序
6.1.3 仿真結果
6.2 智能函數發生器的設計
6.2.1 智能函數發生器的設計思路
6.2.2 模塊及模塊功能
6.3 序列檢測器的設計
6.3.1 序列檢測器設計思路
6.3.2 VHDL源程序
6.3.3 仿真結果
6.4 數字頻率計的設計
6.4.1 數字頻率計設計思路
6.4.2 數字頻率計的VHDL源程序
6.5 數字秒表的設計
6.5.1 數字秒表設計思路
6.5.2 數字秒表的VHDL源程序
6.6 交通信號控制器的設計
6.6.1 交通信號控制器設計思路
6.6.2 VHDL源程序
6.6.3 系統的有關仿真
6.6.4 系統的硬件驗證
6.6.5 設計技巧分析
6.7 三層電梯控制器的設計
6.7.1 三層電梯控制器的功能
6.7.2 三層電梯控制器的設計思路
6.7.3 三層電梯控制器的綜合設計
6.7.4 三層電梯控制器的波形仿真分析
6.7.5 N層電梯控制器的設計技巧分析
6.8 本章小結
6.9 思考和練習
第7章 FPGA在通信工程中的實踐應用
7.1 二進制振幅鍵控（ASK）調制器與解調器設計
7.1.1 ASK信號調制原理
7.1.2 ASK信號解調原理
7.1.3 ASK調制VHDL程序
7.1.4 ASK解調VHDL程序
7.2 二進制頻移鍵控（FSK）調制器與解調器設計
7.2.1 FSK信號調制原理
7.2.2 FSK信號解調原理
7.2.3 FSK調制VHDL程序及仿真
7.2.4 FSK解調VHDL程序及仿真
7.3 二進制相位鍵控（PSK）調制器與解調器設計
7.3.1 基本概念
7.3.2 CPSK信號調制
7.3.3 DPSK信號調制
7.3.4 DPSK信號解調
7.3.5 DPSK調制方框圖及電路符號
7.4 UART接口設計
7.4.1 UART概述
7.4.2 UART系統FPGA接口電路
7.4.3 UART系統FPGA程序設計
7.5 本章小結
7.6 思考和練習
第8章 FPGA在DSP領域中的應用
8.1 快速加法器的設計
8.1.1 4位二進制并行加法器
8.1.2 8位二進制加法器的源程序
8.2 快速乘法器的設計
8.2.1 設計思路
8.2.2 快速乘法器VHDL源程序
8.3 數字濾波器的設計
8.3.1 數字濾波器概述
8.3.2 數字濾波器的原理分析
8.3.3 數字濾波器系統實現
8.3.4 數字濾波器系統原理框圖
8.3.5 數字濾波器頂層IIR模塊
8.3.6 數字濾波器的VHDL語言程序
8.3.7 數字濾波器系統性能測試
8.4 本章小結
8.5 思考和練習
第9章 FPGA在微機工程中的實踐應用
9.1 鍵盤接口設計
9.1.1 鍵盤工作原理
9.1.2 矩陣式按鍵概述
9.1.3 矩陣式按鍵FPGA描述
9.2 LED驅動器設計
9.2.1 LED數碼管工作原理
9.2.2 靜態LED數碼管驅動原理及其FPGA電路設計
9.2.3 動態LED數碼管驅動原理及其FPGA電路設計
9.3 D/A接口設計
9.3.1 D/A轉換器概述
9.3.2 典型D/A轉換器芯片DAC0832
9.3.3 FPGA與DAC0832接口電路原理圖
9.3.4 DAC0832接口電路時序
9.3.5 DAC0832接口電路程序
9.4 A/D接口設計
9.4.1 A/D轉換器概述
9.4.2 典型A/D轉換器芯片ADC0809
9.4.3 A/D接口設計
9.4.4 ADC0809 VHDL采樣控制程序設計
9.5 本章小結
9.6 思考和練習
第10章 CPLD/FPGA實驗
10.1 實驗要求
10.1.1 概述
10.1.2 實驗報告的撰寫
10.2 實驗內容
10.2.1 實驗一：簡單邏輯電路設計與仿真
10.2.2 實驗二：全加器設計、仿真與下載
10.2.3 實驗三：分頻電路與12歸1電路設計
10.2.4 實驗四：利用硬件描述語言進行數字鐘設計
10.2.5 實驗五：串行掃描顯示電路設計
10.2.6 實驗六：復雜數字鐘設計與掃描顯示
10.2.7 實驗七：智力競賽搶答器的設計
10.2.8 實驗八：數字頻率計的設計
10.2.9 實驗九：交通燈信號控制器的設計
附錄A VHDL程序設計的語法結構
附錄B 利用WWW進行EDA資源的檢索
主要參考文獻
1.1 EDA技術的含義
1.2 EDA技術發展歷程
1.2.1 20世紀70年代的計算機輔助設計CAD階段
1.2.2 20世紀80年代的計算機輔助工程設計CAE階段
1.2.3 20世紀90年代電子系統設計自動化EDA階段
1.3 EDA技術的主要內容
1.3.1 大規模可編程邏輯器件
1.3.2 硬件描述語言（HDL）
1.3.3 軟件開發工具
1.3.4 實驗開發系統
1.3.5 關于EDA技術的學習重點及學習方法
1.4 EDA軟件系統的構成
1.5 EDA工程設計流程
1.5.1 設計輸入
1.5.2 邏輯綜合和優化
1.5.3 目標器件的布線/適配
1.5.4 設計過程中的有關仿真
1.5.5 目標器件的編程/下載
1.5.6 硬件仿真/硬件測試
1.6 數字系統的設計方法簡介
1.7 數字系統的設計準則
1.8 EDA技術的應用展望
1.9 本章小結
1.10 思考和練習
第2章 大規模可編程邏輯器件
2.1 可編程邏輯器件概述
2.1.1 PLD的發展進程
2.1.2 PLD介紹
2.1.3 可編程邏輯器件的結構和分類
2.1.4 CPLD/FPGA相對于MCU的優勢
2.2 CPLD的結構與工作原理
2.2.1 CPLD的基本結構
2.2.2 Altera公司的器件產品
2.3 現場可編程門陣列FPGA
2.3.1 Xilinx Virtex系列器件性能特點
2.3.2 FPGA器件的結構描述
2.3.3 Xilinx公司的XC4000系列FPGA簡介
2.3.4 XC5000系列的LCA結構
2.3.5 Xilinx公司XC6200、XC8100系列FPGA簡介
2.4 FPGA的配置模式
2.4.1 主動串行配置模式
2.4.2 主動并行配置模式
2.4.3 外設配置模式
2.4.4 從動串行配置模式
2.4.5 菊花鏈配置模式
2.4.6 FPGA的配置流程
2.4.7 FPGA標識說明
2.5 FPGA和CPLD的開發應用選擇
2.6 本章小結
2.7 思考和練習
第3章 硬件描述語言VHDL的語法結構及編程
3.1 概述
3.1.1 什么是VHDL及VHDL語言的發展歷史
3.1.2 VHDL的作用
3.1.3 VHDL語言特點
3.1.4 VHDL與其他硬件描述語言的比較
3.1.5 VHDL的優點
3.1.6 VHDL程序設計約定
3.2 VHDL程序基本結構
3.2.1 VHDL設計簡述
3.2.2 結構體（ARCHITECTURE）
3.2.3 配置（CONFIGURATION）
3.2.4 庫、程序包
3.3 VHDL語言要素
3.3.1 VHDL文字規則
3.3.2 VHDL數據對象
3.3.3 VHDL數據類型
3.3.4 VHDL操作符
3.4 VHDL順序語句
3.4.1 對象與賦值語句
3.4.2 轉向控制語句
3.4.3 WAIT語句
3.4.4 子程序調用語句
3.4.5 返回語句（RETURN）
3.4.6 空操作語句（NULL）
3.4.7 其他語句和說明
3.5 VHDL并行語句
3.5.1 進程語句
3.5.2 塊語句
3.5.3 并行信號賦值語句
3.5.4 并行過程調用語句
3.5.5 VHDL的層次化設計與元件聲明（COMPONENT）
3.5.6 元件例化語句
3.5.7 生成語句
3.6 子程序（SUBPROGRAM）
3.6.1 子程序聲明
3.6.2 子程序主體
3.6.3 重載函數
3.7 VHDL描述風格
3.7.1 行為描述
3.7.2 數據流描述
3.7.3 結構化描述
3.8 本章小結
3.9 思考和練習
第4章 常用EDA工具軟件操作指南
4.1 MAX+PLUS-Ⅱ軟件的安裝
4.1.1 概述
4.1.2 常用的設計輸入方法
4.1.3 MAX+PLUS-Ⅱ的特點
4.1.4 MAX+PLUS-Ⅱ安裝
4.1.5 MAX+PLUS-Ⅱ軟件組成
4.1.6 MAX+PLUS-Ⅱ的編輯規則
4.2 MAX+PLUS-Ⅱ操作指南
4.2.1 Ⅱ原理圖編輯工具
4.2.2 MAX+PLUS-Ⅱ原理圖編輯流程
4.2.3 其他設計輸入方法
4.2.4 設計項目的處理
4.2.5 設計項目的校驗
4.2.6 器件編程
4.3 MAX+PLUS-Ⅱ操作實例
4.3.1 源文件的編輯
4.3.2 系統的編譯、綜合和適配
4.3.3 系統的有關仿真
4.3.4 系統的編程下載
4.4 利用LPM兆功能塊的電路設計
4.4.1 常用LPM兆功能塊
4.4.2 基于LPM_COUNTER的數據分頻器設計
4.5 本章小結
4.6 思考和練習
第5章 基本邏輯電路設計
5.1 組合邏輯電路設計
5.1.1 基本門電路
5.1.2 三態門及總線緩沖器
5.1.3 單向總線驅動器
5.1.4 雙向總線緩沖器
5.2 時序邏輯電路設計
5.2.1 時序電路特殊信號描述
5.2.2 常用時序電路設計
5.2.3 寄存器和移位寄存器
5.2.4 計數器
5.2.5 序列信號發生器、檢測器
5.3 存儲器設計
5.3.1 只讀存儲器ROM
5.3.2 靜態數據存儲器SRAM
5.3.3 先進先出堆棧FIFO
5.4 狀態機的VHDL設計
5.4.1 狀態機概述
5.4.2 狀態機的特點
5.4.3 狀態機的基本結構和功能
5.4.4 一般狀態機的VHDL描述
5.4.5 摩爾狀態機的設計
5.4.6 米勒狀態機的VHDL設計
5.4.7 ONE-HOT狀態機
5.5 本章小結
5.6 思考和練習
第6章 CPLD/FPGA在數字系統中的應用
6.1 正負脈寬數控調制信號發生器的設計
6.1.1 設計思路
6.1.2 VHDL源程序
6.1.3 仿真結果
6.2 智能函數發生器的設計
6.2.1 智能函數發生器的設計思路
6.2.2 模塊及模塊功能
6.3 序列檢測器的設計
6.3.1 序列檢測器設計思路
6.3.2 VHDL源程序
6.3.3 仿真結果
6.4 數字頻率計的設計
6.4.1 數字頻率計設計思路
6.4.2 數字頻率計的VHDL源程序
6.5 數字秒表的設計
6.5.1 數字秒表設計思路
6.5.2 數字秒表的VHDL源程序
6.6 交通信號控制器的設計
6.6.1 交通信號控制器設計思路
6.6.2 VHDL源程序
6.6.3 系統的有關仿真
6.6.4 系統的硬件驗證
6.6.5 設計技巧分析
6.7 三層電梯控制器的設計
6.7.1 三層電梯控制器的功能
6.7.2 三層電梯控制器的設計思路
6.7.3 三層電梯控制器的綜合設計
6.7.4 三層電梯控制器的波形仿真分析
6.7.5 N層電梯控制器的設計技巧分析
6.8 本章小結
6.9 思考和練習
第7章 FPGA在通信工程中的實踐應用
7.1 二進制振幅鍵控（ASK）調制器與解調器設計
7.1.1 ASK信號調制原理
7.1.2 ASK信號解調原理
7.1.3 ASK調制VHDL程序
7.1.4 ASK解調VHDL程序
7.2 二進制頻移鍵控（FSK）調制器與解調器設計
7.2.1 FSK信號調制原理
7.2.2 FSK信號解調原理
7.2.3 FSK調制VHDL程序及仿真
7.2.4 FSK解調VHDL程序及仿真
7.3 二進制相位鍵控（PSK）調制器與解調器設計
7.3.1 基本概念
7.3.2 CPSK信號調制
7.3.3 DPSK信號調制
7.3.4 DPSK信號解調
7.3.5 DPSK調制方框圖及電路符號
7.4 UART接口設計
7.4.1 UART概述
7.4.2 UART系統FPGA接口電路
7.4.3 UART系統FPGA程序設計
7.5 本章小結
7.6 思考和練習
第8章 FPGA在DSP領域中的應用
8.1 快速加法器的設計
8.1.1 4位二進制并行加法器
8.1.2 8位二進制加法器的源程序
8.2 快速乘法器的設計
8.2.1 設計思路
8.2.2 快速乘法器VHDL源程序
8.3 數字濾波器的設計
8.3.1 數字濾波器概述
8.3.2 數字濾波器的原理分析
8.3.3 數字濾波器系統實現
8.3.4 數字濾波器系統原理框圖
8.3.5 數字濾波器頂層IIR模塊
8.3.6 數字濾波器的VHDL語言程序
8.3.7 數字濾波器系統性能測試
8.4 本章小結
8.5 思考和練習
第9章 FPGA在微機工程中的實踐應用
9.1 鍵盤接口設計
9.1.1 鍵盤工作原理
9.1.2 矩陣式按鍵概述
9.1.3 矩陣式按鍵FPGA描述
9.2 LED驅動器設計
9.2.1 LED數碼管工作原理
9.2.2 靜態LED數碼管驅動原理及其FPGA電路設計
9.2.3 動態LED數碼管驅動原理及其FPGA電路設計
9.3 D/A接口設計
9.3.1 D/A轉換器概述
9.3.2 典型D/A轉換器芯片DAC0832
9.3.3 FPGA與DAC0832接口電路原理圖
9.3.4 DAC0832接口電路時序
9.3.5 DAC0832接口電路程序
9.4 A/D接口設計
9.4.1 A/D轉換器概述
9.4.2 典型A/D轉換器芯片ADC0809
9.4.3 A/D接口設計
9.4.4 ADC0809 VHDL采樣控制程序設計
9.5 本章小結
9.6 思考和練習
第10章 CPLD/FPGA實驗
10.1 實驗要求
10.1.1 概述
10.1.2 實驗報告的撰寫
10.2 實驗內容
10.2.1 實驗一：簡單邏輯電路設計與仿真
10.2.2 實驗二：全加器設計、仿真與下載
10.2.3 實驗三：分頻電路與12歸1電路設計
10.2.4 實驗四：利用硬件描述語言進行數字鐘設計
10.2.5 實驗五：串行掃描顯示電路設計
10.2.6 實驗六：復雜數字鐘設計與掃描顯示
10.2.7 實驗七：智力競賽搶答器的設計
10.2.8 實驗八：數字頻率計的設計
10.2.9 實驗九：交通燈信號控制器的設計
附錄A VHDL程序設計的語法結構
附錄B 利用WWW進行EDA資源的檢索
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