EDA技术与CPLD/FPGA开发应用简明教程

《EDA指必绿注输触技术与CPLD/FPGA开发应用简明教程(第二版)》是2013年9月26日清华大学出版社出版的图书，作者是刘爱荣、王振成、陈杨。

• 中文名 EDA技术与CPLD/FPGA开发应用简明教程
• 定价 45元
• 出版社 清华大学出版社
• 作者 刘爱荣、王振成、陈杨
• 出版时间 2013-9-26

内容简介

　　在信息技术高速发展的现代社会，电子系统的设计方法和设计手段已有了革命性的变化。可编程逻辑器件和EDA技术已广泛应用于通信、工业自动化、智能家电、智能交通、智能仪表、大屏幕、图像处理以及计算机等领域。因此，EDA技术是电子工程师必须掌握的技来自术。

　　全书共分12360百科章。本书根据课堂教学和实践的需要，详细介绍了EDA技术的基本知识、各大规模可编程逻辑器件CPLD/FPGA的结构原理、EDA开发工具的使用方法、VHDL语言的语法结构和编程技巧、宏功田端初练文百刑能模块的应用、状态机和S云口守望统OPC设计及应用。为提高读者的工程设计能力，第9~11章分别介呼严绍了CPLD/FPGA器件在数字系统、通信工程和计算机等领域的具体应用，并且运用大量综合性实例对各种关键技术进行了深入浅出的分析。此外，基础章节配有思考题，应用章节配有设计题，附录4配有实训内容、设计思路和实训步骤，为读者实训提供方便。

编辑推荐

　　《EDA技术与CPLD/FPGA开发应用简明教程(第2版)/高等学校计算机应用规划教材》取材广泛，内容由浅入深转防应凯脱展何、循序渐进并且重点突出，可作为高等院校电子信息工程、通信工程、计算机科学与技术、自动化和仪器仪表等信息类及相近专业的本科境施继花许啊常生或研究生教材使用，也可以作为从事工程设计工作的专业技术人员的参考书。

　　《EDA技术与CPLD/FPGA开发应用简明教程(第2版)/高等学校计算机应用规划教材》内容丰富、结构合理、思路清晰、语言流畅、示例翔实、方法步骤完整、实践性强。每一章的引言部分概述了本章的作用和意义。在每一章的正文中，结合所讲述的关键技术和难点，穿插了大量有实用价值的示例。每一章末尾都安排了有针对性的思考题和习题，思考题有助于读者存艺混小巩固所学的基本概念，习题有助于培养读者的实际动手能力、增强对基本概念的理解和实际应用能力。

图书目录

　　第1章 EDA概述与可编程逻辑器件 1

　　1喜连绿.1 EDA技术 1

　　1.2 EDA技术发展历程 1

　　1.2.1 20世纪70年代的计算机辅助

　　设计CAD阶段 2

　　1来自.2.2 20世纪80年代的计算机辅助

　　工程设计CAE阶段 2

　　1.2.3 20世纪90年代电子系统设计

　　自动化EDA阶段 2

　　1.3 面向CPLD/FPGA的EDA技术

　　主要内容 3

　　1.3.1 大规模可编程逻辑器件 3

　　1.3.2 硬件描述语言(HDL) 4

　　1.3.3 软件开发360百科工具 5

　　1.3.4 实验开发系统 5

　　1.3.5 关于EDA技术的学习重点及

　　学习方法 6

　　1.4 EDA技术应用对象 6

　　1.4.1 可育孔星宗毛绝映置判什编程逻辑器件 7

　　1.4.2 半定制或全定制AS界队春鸡边更解决云IC 7

　　1.4.3 混合A医义适当画通架SIC 7

　　1.5 面向CPLD/F映杨官福苏积振试阶PGA的EDA开发

　　流程 7

　　1.5.1 设显川故计输入 8

　　1.5.2 逻辑综合和优化 9

　　后批1.5.3 适配(目标器件的布局布线) 9

　　1.5.4 仿真 10

　　1.5.5 目标器件的编程/下载 10

　　1.6 可编程没三从石的新需贵德亲逻辑器件 10

　　1.6.1 PLD的分类 11

　　1.6.2 PRO频诉M可编程原理 12

　　1.6.3 眼队GAL 14

　　1.7 CPLD的结构与可编程原理 纪纪15

　　1.7.1 CPLD的基本结构 15

　　1.7.2 逻辑阵列宏单元 16

　　四须父货治向例阿吃今常1.7.3 I/O控制模块 18

　　1.7.4 可编程连历背材总线阵列 20

　　1.8 FPGA的结构与可编程原理 21

　　1.8.1 FPGA的结构描述 21

　　1.8.2 查找表逻辑结构 22

　　1.8.3 Cyclone III系列器件与工作

　　原理 22

　　1.9 硬件测试技术 25

　　1.9.1 内部逻辑测试 25

　　1.9.2 JTAG边界扫描测试 26

　　1.10 FPGA/CPLD产品概述 26

　　1.10.1 Lattice公司制过没突刻超持没失乐的PLD器件 26

　　1.1气激需体术0.2 Xilinx公司的PLD器件 27

　　1.10.3 Altera操一鱼齐察法乱重方公司的PLD器件 28

　　1.11 编程与配置 30

　　1.12 数字系统的设计方法简介 31

　　1.12.1 数字系王大丝用上据石她那统的设计准则 32

　　1.12.2 数字系统设计的艺术 33

厂后担防　　1.13 Quartus II 33

　　1.14 IP核 35

　　1.15 EDA的发展趋势 35

　　1.16 本章小结 36

　　1.17 习题 37

　　第2章 原理图输入法逻辑电路设计

　　流程 38

　　2.1 原理图输入设计方法的特点 38

　　2.2 数字频率计设计任务导入 39

　　2.3 原理图输入方式基本设计

　　流程 39

　　2.3.1 建立工作库文件夹和存盘

　　原理图空文件 40

　　2.3.2 创建工程 41

　　2.3.3 功能简要分析 44

　　2.3.4 编译前设置 45

　　2.3.5 全程编译 46

　　2.3.6 时序仿真测试电路功能 48

　　2.4 引脚设置和编程下载 51

　　2.4.1 引脚锁定 51

　　2.4.2 配置文件下载 53

　　2.4.3 AS模式直接编程配置

　　器件 54

　　2.4.4 JTAG间接模式编程配置

　　器件 54

　　2.4.5 USB-Blaster编程配置器

　　安装方法 56

　　2.5 层次化设计 56

　　2.6 6位十进制频率计设计 59

　　2.6.1 时序控制器设计 60

　　2.6.2 顶层电路设计与测试 61

　　2.7 本章小结 61

　　2.8 习题 61

　　第3章 VHDL结构和要素 63

　　3.1 VHDL程序基本结构 63

　　3.1.1 实体(ENTITY) 64

　　3.1.2 结构体(ARCHITECTURE) 67

　　3.2 子程序(SUBPROGRAM) 69

　　3.2.1 函数(FUNCTION) 70

　　3.2.2 过程(PROCEDURE) 72

　　3.2.3 重载函数 74

　　3.2.4 转换函数 77

　　3.2.5 决断函数 78

　　3.3 VHDL库 78

　　3.3.1 库的种类 78

　　3.3.2 库的用法 79

　　3.4 VHDL程序包 80

　　3.4.1 程序包定义 80

　　3.4.2 预定义程序包 82

　　3.5 配置(CONFIGURATION) 84

　　3.6 VHDL文字规则 85

　　3.6.1 关键字 85

　　3.6.2 标识符 85

　　3.6.3 数字 86

　　3.6.4 字符和字符串 87

　　3.6.5 下标名及下标段名 87

　　3.6.6 注释 88

　　3.7 数据对象 88

　　3.7.1 变量(VARIABLE) 89

　　3.7.2 信号(SIGNAL) 89

　　3.7.3 常量(CONSTANT) 90

　　3.8 数据类型 91

　　3.8.1 VHDL预定义数据类型 91

　　3.8.2 用户自定义数据类型 96

　　3.8.3 数据类型转换 100

　　3.9 运算操作符 102

　　3.10 本章小结 105

　　3.11 习题 105

　　第4章 Quartus II应用深入 106

　　4.1 用VHDL设计十进制计数器

　　的步骤 106

　　4.1.1 建立工作库文件夹和编辑

　　设计文件 106

　　4.1.2 创建工程 108

　　4.1.3 编译前设置 110

　　4.1.4 全程编译 111

　　4.1.5 时序仿真 112

　　4.2 引脚锁定与硬件测试 115

　　4.2.1 引脚锁定 115

　　4.2.2 配置文件下载 117

　　4.2.3 AS模式编程配置器件 118

　　4.3 嵌入式逻辑分析仪使用方法 119

　　4.4 本章小结 123

　　4.5 习题 123

　　第5章 VHDL语言描述语句 125

　　5.1 VHDL语句概述 125

　　5.2 VHDL并行语句 126

　　5.2.1 并行信号赋值语句 127

　　5.2.2 进程语句(PROCESS) 132

　　5.2.3 块语句(BLOCK) 136

　　5.2.4 子程序的并行调用语句 137

　　5.2.5 元件例化语句

　　(COMPONENT) 138

　　5.2.6 生成语句(GENERATE) 141

　　5.3 VHDL顺序语句 143

　　5.3.1 顺序赋值语句 144

　　5.3.2 IF语句 146

　　5.3.3 CASE语句 149

　　5.3.4 LOOP语句 153

　　5.3.5 NULL语句 158

　　5.3.6 WAIT语句 159

　　5.4 VHDL程序设计难点解析 160

　　5.4.1 面向硬件的设计思维 161

　　5.4.2 组合电路和时序电路 163

　　5.4.3 可编程逻辑设计的基本

　　原则 164

　　5.4.4 设计思想和技巧 165

　　5.5 本章小结 166

　　5.6 习题 167

　　第6章基本逻辑电路设计 168

　　6.1组合逻辑电路设计 168

　　6.1.1基本门电路 168

　　6.1.2三态门及总线缓冲器 172

　　6.1.3单向总线驱动器 173

　　6.1.4双向总线缓冲器 174

　　6.2时序逻辑电路设计 174

　　6.2.1时序电路特殊信号描述 175

　　6.2.2常用时序电路设计 176

　　6.2.3寄存器和移位寄存器 179

　　6.2.4计数器 181

　　6.2.5序列信号发生器、

　　检测器 186

　　6.3存储器设计 189

　　6.3.1只读存储器(ROM) 189

　　6.3.2静态数据存储器(SRAM) 190

　　6.3.3先进先出堆栈(FIFO) 192

　　6.4本章小结 194

　　6.5习题 194

　　第7章CPLD/FPGA应用系统设计

　　实例 196

　　7.1键盘接口的FPGA设计 196

　　7.1.1设计要求 196

　　7.1.2设计分析 196

　　7.1.3设计实现 201

　　7.2LED数码管显示控制 202

　　7.2.1LED数码管工作原理 203

　　7.2.2静态LED数码管驱动原理

　　及其FPGA电路设计 203

　　7.2.3动态LED数码管驱动原理

　　及其FPGA电路设计 205

　　7.3序列检测器的设计 208

　　7.3.1序列检测器设计思路 208

　　7.3.2VHDL源程序 209

　　7.3.3仿真结果 210

　　7.4数字频率计的设计 210

　　7.4.1数字频率计设计思路 210

　　7.4.2数字频率计的VHDL

　　源程序 212

　　7.5数字秒表的设计 215

　　7.5.1数字秒表设计思路 215

　　7.5.2数字秒表的VHDL

　　源程序 216

　　7.6交通信号控制器的设计 219

　　7.6.1交通信号控制器设计

　　思路 219

　　7.6.2VHDL源程序 220

　　7.6.3系统的有关仿真 226

　　7.6.4系统的硬件验证 227

　　7.6.5设计技巧分析 227

　　7.7智能函数发生器的设计 227

　　7.7.1智能函数发生器的设计

　　思路 228

　　7.7.2模块及模块功能 228

　　7.8SPWM发生器设计 234

　　7.8.1SPWM信号产生的基本

　　原理 234

　　7.8.2设计方案 235

　　7.8.3设计的顶层原理图

　　和程序 236

　　7.8.4主要模块的VHDL

　　程序 236

　　7.9本章小结 240

　　7.10习题 240

　　第8章有限状态机的设计 243

　　8.1状态机的一般形式 243

　　8.1.1状态机的特点 244

　　8.1.2状态机的基本结构

　　和功能 244

　　8.1.3一般状态机的VHDL

　　描述 245

　　8.2摩尔状态机的设计 248

　　8.2.1多进程结构状态机 249

　　8.2.2单进程Moore型有限

　　状态机 253

　　8.2.3序列检测器之状态机

　　设计 255

　　8.3Mealy型有限状态机的设计 257

　　8.4状态机图形编辑设计方法 260

　　8.5状态编码 262

　　8.5.1直接输出型编码 263

　　8.5.2顺序编码 265

　　8.5.3一位热码状态编码 266

　　8.6非法状态处理 266

　　8.6.1程序直接导引法 267

　　8.6.2状态编码监测法 268

　　8.7三层电梯控制器的设计 268

　　8.7.1三层电梯控制器的功能 269

　　8.7.2三层电梯控制器的设计

　　思路 269

　　8.7.3三层电梯控制器的综合

　　设计 269

　　8.7.4三层电梯控制器的波形

　　仿真 274

　　8.7.5N层电梯控制器的设计

　　技巧分析 274

　　8.8本章小结 275

　　8.9习题 275

　　第9章宏功能模块与IP应用 277

　　9.1宏功能模块概述 277

　　9.1.1知识产权核的应用 277

　　9.1.2使用MegaWizardPlug-In

　　Manager 278

　　9.1.3在QuartusII中对宏功能模块

　　进行例化 279

　　9.1.4宏功能模块LPM计数器

　　的使用方法 279

　　9.2存储器模块的定制与应用 284

　　9.2.1存储器初始化文件生成 284

　　9.2.2定制LPM_ROM元件 287

　　9.3在系统存储器单元读写

　　编辑器 290

　　9.4RAM定制 292

　　9.4.1RAM定制和调用 292

　　9.4.2对LPM_RAM仿真测试 294

　　9.4.3VHDL的存储器描述及相关

　　属性 295

　　9.4.4存储器配置文件属性定义

　　和结构设置 296

　　9.5FIFO定制 298

　　9.68051单片机IP核应用 299

　　9.7本章小结 301

　　9.8习题 301

　　第10章FPGA在DSP领域中

　　的应用 303

　　10.1快速加法器的设计 303

　　10.1.14位二进制并行加法器 303

　　10.1.28位二进制加法器

　　的源程序 304

　　10.2快速乘法器的设计 305

　　10.2.1设计思路 305

　　10.2.2快速乘法器VHDL

　　源程序 306

　　10.3数字滤波器的设计 311

　　10.3.1数字滤波器概述 311

　　10.3.2数字滤波器的原理

　　分析 312

　　10.3.3数字滤波器系统实现 313

　　10.3.4数字滤波器系统原理

　　框图 313

　　10.3.5数字滤波器顶层IIR

　　模块 314

　　10.3.6数字滤波器的VHDL

　　语言程序 314

　　10.3.7数字滤波器系统性能

　　测试 316

　　10.4本章小结 316

　　10.5习题 317

　　第11章FPGA在通信工程中

　　的应用 319

　　11.1二进制振幅键控(ASK)调制器

　　与解调器设计 319

　　11.1.1ASK信号调制原理 319

　　11.1.2ASK信号解调原理 320

　　11.1.3ASK调制VHDL程序 321

　　11.1.4ASK解调VHDL程序 323

　　11.2二进制频移键控(FSK)调制器

　　与解调器设计 324

　　11.2.1FSK信号调制原理 324

　　11.2.2FSK信号解调原理 325

　　11.2.3FSK调制VHDL程序及

　　仿真 326

　　11.2.4FSK解调VHDL程序及

　　仿真 327

　　11.3二进制相位键控(PSK)调制器

　　与解调器设计 329

　　11.3.1基本概念 329

　　11.3.2CPSK信号调制 331

　　11.3.3DPSK信号调制 332

　　11.3.4DPSK信号解调 333

　　11.3.5DPSK调制方框图及电路

　　符号 334

　　11.4UART接口设计 336

　　11.4.1UART概述 336

　　11.4.2UART系统FPGA接口

　　电路 337

　　11.4.3UART系统FPGA程序

　　设计 337

　　11.5本章小结 337

　　11.6习题 338

　　第12章SOPC系统开发技术 340

　　12.1NiosII32位RSIC嵌入式

　　处理器 340

　　12.1.1NiosII结构 340

　　12.1.2NiosII处理器的特点 343

　　12.1.3NiosII处理器的优势 343

　　12.2基于NiosⅡ的SOPC开发

　　流程 345

　　12.2.1NiosII系统设计流程 345

　　12.2.2Avalon总线外设 347

　　12.2.3Avalon总线信号 351

　　12.2.4自定制指令 353

　　12.2.5HAL系统库 354

　　12.3SOPC系统设计示例 355

　　12.3.1基于NiosIILED控制

　　的硬件系统设计 356

　　12.3.2基于NiosIIIDE环境

　　LED控制的软件设计 367

　　12.4本章小结 370

　　12.5习题 371

　　附录1VHDL程序设计的语法结构 373

　　附录2VHDL语言关键词和保留字 377

　　附录3VHDL预定义程序包及缩略词

　　汇表 379

　　附录4实验及实训项目 382

　　参考文献 422