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1.1　EDA技术及其发展1

1.1.1 EDA技术的涵义1

第1章　EDA技术概述1

1.1.2 EDA技术的发展史2

1.2 EDA设计流程3

1.3 EDA技术的主要内容及主要的EDA厂商6

1.3.1 EDA技术的主要内容6

1.3.2　主要EDA厂商概述8

1.4　常用的EDA工具9

1.5 EDA技术的发展趋势11

1.5.1　可编程器件的发展趋势11

1.5.2　软件开发工具的发展趋势12

1.5.3　输入方式的发展趋势13

1.6.2 EDA技术的应用场合14

1.6 EDA技术的应用14

1.6.1 EDA技术的应用形式14

本章小结15

思考题和习题16

第2章　VHDL硬件描述语言17

2.1 VHDL概述17

2.1.1　常用硬件描述语言简介17

2.1.2 VHDL及其优点17

2.1.3 VHDL程序设计约定19

2.1.4 VHDL程序设计举例19

2.2 VHDL程序基本结构20

2.2.1 实体21

2.2.2　结构体23

2.2.3　库26

2.2.4　程序包27

2.2.5　配置28

2.3 VHDL语言要素29

2.3.1 VHDL文字规则29

2.3.2 VHDL数据对象31

2.3.3 VHDL数据类型32

2.3.4　运算操作符34

2.3.5 VHDL语言结构体的描述方式36

2.4 VHDL顺序语句39

2.4.1　等待语句和断言语句39

2.4.2　赋值语句40

2.4.3　转向控制语句42

2.4.4　子程序调用语句47

2.4.5　返回语句48

2.5 VHDL并行语句49

2.5.1　进程语句49

2.5.2　块语句51

2.5.3　并行信号赋值语句52

2.5.4　并行过程调用语句54

2.5.5　元件例化语句55

2.5.6 生成语句56

本章小结59

思考题和习题60

第3章　Quartus Ⅱ软件及其应用63

3.1 Quartus Ⅱ的使用及设计流程63

3.1.1 Quartus Ⅱ的图形编辑输入法63

3.1.2 Quartus Ⅱ的文本编辑输入法71

3.2.1　创建工程和编辑设计文件72

3.2 Quartus Ⅱ设计正弦信号发生器72

3.2.2　编译75

3.2.3 正弦信号数据ROM定制77

3.2.4　仿真80

3.2.5　测试81

3.2.6　配置器件86

3.3 MATLAB/DSP Builder设计可控正弦信号发生器87

3.3.1　建立设计模型88

3.3.2 Simulink模型仿真92

3.3.3 SignalCompiler编译94

3.3.4　使用Quartus Ⅱ实现时序仿真95

3.3.5　使用Quartus Ⅱ进行硬件测试与硬件实现96

本章小结96

思考题和习题97

4.1.1　基本门电路98

第4章　VHDL应用实例98

4.1　组合逻辑电路设计98

4.1.2　译码器99

4.1.3　编码器101

4.1.4　数值比较器104

4.1.5　数据选择器104

4.1.6　算术运算电路106

4.1.7　三态门及总线缓冲器108

4.2　时序逻辑电路设计110

4.2.1 时钟信号和复位信号110

4.2.2　触发器112

4.2.3　寄存器和移位寄存器115

4.2.4　计数器119

4.2.5　序列信号发生器和检测器122

4.3　存储器设计124

4.3.1　只读存储器ROM125

4.3.2　随机存储器RAM126

4.4 状态机设计127

4.4.1　摩尔型状态机128

4.4.2　米立型状态机129

本章小结130

思考题和习题131

第5章　大规模可编程逻辑器件132

5.1　可编程逻辑器件概述132

5.2　简单可编程逻辑器件134

5.3　复杂可编程逻辑器件136

5.3.1 CPLD的基本结构136

5.3.2 Altera公司的器件137

5.4　现场可编程门阵列142

5.4.1 FPGA的整体结构143

5.4.2 Xilinx公司的FPGA器件144

5.4.3 FPGA的配置148

5.5　在系统可编程逻辑器件149

5.5.1 ispLSI/pLSI的结构149

5.5.2 Lattice公司ispLSI系列器件152

5.6 FPGA和CPLD的开发应用选择153

5.6.1 FPGA和CPLD的性能比较153

5.6.2 FPGA和CPLD的开发应用选择153

本章小结156

思考题和习题157

6.1.1 MAX+plus Ⅱ功能简介158

第6章　常用EDA工具软件158

6.1 Altera MAX+plus Ⅱ的使用158

6.1.2 MAX+plus Ⅱ设计流程161

6.1.3 MAX+plus Ⅱ设计举例161

6.2 Xilinx Foundation的使用170

6.2.1 Foundation设计流程170

6.2.2 Foundation设计举例172

6.3 ModelSim的使用178

6.3.1 ModelSim的使用方法178

6.3.2 ModelSim与MAX+plus Ⅱ的接口182

6.3.3 ModelSim交互命令方式仿真183

6.3.4 ModelSim批处理工作方式184

本章小结184

思考题和习题185

第7章　EDA技术综合设计应用186

7.1　数字闹钟的设计186

7.1.1　系统的设计要求186

7.1.2　系统的总体设计187

7.1.3　闹钟控制器的设计189

7.1.4　译码器的设计193

7.1.5　键盘缓冲器（预置寄存器）的设计194

7.1.6　闹钟寄存器的设计195

7.1.7　时间计数器的设计196

7.1.8　显示驱动器的设计197

7.1.9　分频器的设计199

7.1.10　系统的整体组装200

7.2　多功能信号发生器的设计201

7.2.1　设计要求201

7.1.11　系统的硬件验证201

7.2.2　设计实现202

7.2.3　系统仿真206

7.3　序列检测器的设计207

7.3.1 设计思路207

7.3.2　VHDL程序实现208

7.3.3　硬件逻辑验证208

7.4　交通灯信号控制器的设计209

7.4.1 设计思路209

7.4.2 VHDL程序实现209

7.4.3　硬件逻辑验证210

7.5.1 设计思路211

7.5.2 VHDL程序实现211

7.5　空调系统有限状态自动机的设计211

7.6　电梯控制系统的设计212

7.6.1 设计要求212

7.6.2　设计实现212

7.6.3　系统仿真217

7.7　步进电机控制电路的设计217

7.7.1　步进电机的工作原理218

7.7.2　驱动电路的组成及VHDL实现219

7.8　智力竞赛抢答器的设计220

7.8.1　设计思路220

7.8.2 VHDL程序实现221

7.9　单片机与FPGA/CPLD总线接口的设计225

7.9.1　设计思路225

7.9.2 VHDL程序实现226

思考题和习题228

本章小结228

第8章　EDA实验开发系统231

8.1 GW48型EDA实验开发系统原理与使用231

8.1.1　系统性能及使用注意事项231

8.1.2　系统工作原理232

8.1.3　系统主板结构与使用方法233

8.2 GW48实验电路结构图239

8.2.1　实验电路信号资源符号图说明239

8.2.2　各实验电路结构图特点与适用范围简述239

8.3 GW48系统结构图信号名与芯片引脚对照表247

8.4 GWDVP-B电子设计竞赛应用板使用说明252

8.5 GW48型EDA实验开发系统使用实例254

思考题和习题257

本章小结257

第9章　EDA技术实验258

实验1　8位全加器的设计258

实验2　组合逻辑电路的设计260

实验3　触发器功能的模拟实现262

实验4　计数器的设计264

实验5　计数译码显示电路266

实验6　数字钟综合实验270

实验7 序列检测器的设计271

实验8　简易彩灯控制器274

实验9 正负脉宽数控调制信号发生器的设计275

实验10　数字秒表的设计278

实验11 交通灯信号控制器的设计281

实验12　模拟信号检测284

实验13 4位十进制频率计设计285

实验14 VGA显示器彩条信号发生器设计288

实验15 A/D转换控制器的设计292

实验16　音乐发生器的设计294

第10章　EDA技术在全国大学生电子设计竞赛中的应用300

10.1　等精度频率计设计300

10.1.1　系统设计要求300

10.1.2　系统组成300

10.1.3　工作原理301

10.1.4 FPGA开发的VHDL设计303

10.1.5　系统仿真306

10.1.6　系统测试与硬件验证307

10.1.7　设计技巧分析及系统扩展思路308

10.2.1　测相仪工作原理及实现309

10.2　测相仪设计309

10.2.2　系统测试310

10.3　基于DDS的数字移相正弦信号发生器设计311

10.3.1　系统设计要求311

10.3.2　系统设计方案311

10.3.3 DDS内部主要模块的VHDL程序实现312

10.3.4　系统仿真与硬件验证315

10.3.5　设计技巧分析与系统扩展思路317

10.4　逻辑分析仪设计318

10.4.1　设计任务318

10.4.2　设计基本要求318

10.4.3　设计实现319

附录　常用FPGA/CPLD管脚图322

参考文献325