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第1章 绪论1

1.1 EDA技术发展历程1

1.2 EDA技术的主要内容2

1.3 EDA技术的特点4

1.3.1 传统的设计方法4

1.3.2 EDA设计方法5

1.4 EDA设计流程6

1.5 常用的EDA软件工具8

1.6 EDA技术的发展趋势11

习题112

第2章 可编程逻辑器件13

2.1 概述13

2.1.1 PLD发展历程13

2.1.2 PLD分类14

2.2 SPLD的基本原理15

2.2.1 常用电路符号15

2.2.2 SPLD的原理与结构16

2.3 CPLD的结构与原理19

2.3.1 宏单元结构20

2.3.2 CPLD器件的结构20

2.3.3 CPLD产品简介23

2.4 FPGA的结构与工作原理26

2.4.1 FPGA的结构26

2.4.2 可编程逻辑模块28

2.4.3 查找表电路结构31

2.4.4 可编程互连34

2.4.5 可编程I/O模块36

2.4.6 FPGA中的专用元件37

2.4.7 Altera CycloneⅡ系列架构38

2.4.8 Xilinx Spartan-3E系列架构42

2.5 FPGA器件介绍46

2.5.1 Xilinx公司的代表产品46

2.5.2 Altera公司的Cyclone系列FPGA47

2.5.3 Lattice公司的FPGA49

2.6 CPLD/FPGA的发展趋势50

习题251

第3章 VHDL编程基础52

3.1 概述52

3.1.1 什么是VHDL52

3.1.2 VHDL的特点53

3.1.3 VHDL的设计流程54

3.2 VHDL程序基本结构54

3.2.1 案例介绍及知识要点55

3.2.2 实体说明56

3.2.3 结构体58

3.2.4 库61

3.2.5 程序包63

3.2.6 配置65

3.3 VHDL的语言要素66

3.3.1 VHDL的文字规则66

3.3.2 VHDL的数据对象68

3.3.3 VHDL的数据类型71

3.3.4 VHDL的操作符79

3.4 VHDL的顺序语句81

3.4.1 顺序赋值语句82

3.4.2 转向控制语句84

3.4.3 wait语句91

3.4.4 return语句92

3.4.5 null语句93

3.5 子程序94

3.5.1 函数94

3.5.2 过程97

3.5.3 函数和过程的总结99

3.6 VHDL的并发语句99

3.6.1 进程语句99

3.6.2 块语句103

3.6.3 并行信号赋值语句104

3.6.4 元件声明及元件例化语句107

3.6.5 生成语句109

3.7 VHDL的属性描述语句112

3.7.1 数值类属性112

3.7.2 函数类属性114

3.8 信号、变量与寄存器生成数量的关系116

3.9 VHDL语言的描述风格121

3.9.1 行为描述121

3.9.2 数据流描述121

3.9.3 结构化描述122

习题3123

第4章 基本逻辑电路设计127

4.1 基本门电路127

4.1.1 与门电路127

4.1.2 或门电路129

4.1.3 其他门电路130

4.2 组合逻辑电路设计131

4.2.1 编码器131

4.2.2 译码器133

4.2.3 加法器137

4.2.4 数据分配器140

4.2.5 三态门及总线缓冲器142

4.3 时序逻辑电路143

4.3.1 触发器144

4.3.2 锁存器148

4.3.3 寄存器151

4.3.4 计数器154

4.3.5 分频器159

4.3.6 信号发生和检测器161

4.3.7 存储器165

习题4168

第5章 Quartus Ⅱ软件基本应用169

5.1 Quartus Ⅱ的基本操作流程169

5.1.1 建立工程文件169

5.1.2 建立VHDL设计文件173

5.1.3 对设计文件进行编译173

5.1.4 引脚分配174

5.1.5 对设计文件进行仿真177

5.1.6 从设计文件到目标器件的加载180

5.1.7 原理图设计的方法181

5.2 简单的NiosⅡ系统设计184

5.2.1 SOPC概述184

5.2.2 基本的开发流程186

5.2.3 使用QuartusⅡ建立一个工程文件187

5.2.4 使用SOPC Builder建立一个简单的NiosⅡ硬件系统190

5.2.5 在Quartus Ⅱ中编译Nios Ⅱ硬件系统并生成其配置文件202

5.2.6 在Nios Ⅱ IDE中建立C/C＋＋工程并编写程序206

5.2.7 调试和运行程序211

习题5213

第6章 ISE 10.1开发软件的使用214

6.1 ISE 10.1的基本操作流程214

6.1.1 工程建立215

6.1.2 设计输入219

6.1.3 设计综合220

6.1.4 设计仿真220

6.1.5 引脚分配223

6.1.6 设计实现224

6.1.7 生成下载文件及目标板配置225

6.1.8 原理图设计输入228

6.2 EDK的基础应用230

6.2.1 EDK概述231

6.2.2 创建一个简单的XPS工程232

6.2.3 添加一个IP到硬件设计240

6.2.4 定制一个IP到硬件设计244

6.2.5 编写应用程序251

6.2.6 使用SDK工具和Chipscope进行软硬件协同调试256

习题6269

第7章 综合案例设计270

7.1 多功能数字钟的设计270

7.1.1 设计要求270

7.1.2 基本原理及设计方法270

7.1.3 VHDL实现271

7.1.4 波形仿真274

7.2 函数发生器的设计275

7.2.1 设计要求275

7.2.2 基本原理及设计方法275

7.2.3 VHDL实现276

7.3 交通灯的设计282

7.3.1 设计要求282

7.3.2 基本工作原理与设计方法282

7.3.3 VHDL实现283

7.4 数字频率计设计288

7.4.1 设计要求288

7.4.2 基本工作原理及设计方法288

7.4.3 VHDL实现290

第8章 EDA技术实验297

8.1 实验一 基于Quartus Ⅱ图形输入电路的设计297

8.2 实验二 含异步清零和同步使能的加法计数器299

8.3 实验三 数控分频器的设计301

8.4 实验四 可控脉冲发生器的设计301

8.5 实验五 基于VHDL的表决器的设计302

8.6 实验六 数据序列检测器的设计303

参考文献305