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第1章　绪论1

1.1 EDA技术的含义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1

1.2.2 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 EDA技术的主要内容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　软件开发工具4

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5

1.4　EDA软件系统的构成6

1.5 EDA工程设计流程7

1.5.1　设计输入7

1.5.2　逻辑综合和优化8

1.5.3 目标器件的布线／适配9

1.5.4　设计过程中的有关仿真9

1.5.5 目标器件的编程／下载10

1.5.6　硬件仿真／硬件测试10

1.6　数字系统的设计方法简介10

1.7　数字系统的设计准则11

1.8　EDA技术的应用展望12

1.9　本章小结13

1.10　思考和练习13

第2章　大规模可编程逻辑器件14

2.1　可编程逻辑器件概述14

2.1.1　PLD的发展进程14

2.1.2　PLD介绍15

2.1.3　可编程逻辑器件的结构和分类17

2.1.4 CPLD/FPGA相对于MCU的优势19

2.2 CPLD的结构与工作原理20

2.2.1 CPLD的基本结构20

2.2.2 Altera公司的器件产品26

2.3　现场可编程门阵列FPGA40

2.3.1　Xilinx Virtex系列器件性能特点40

2.3.2　FPGA器件的结构描述40

2.3.3　Xilinx公司的XC4000系列FPGA简介42

2.3.4　XC5000系列的LCA结构45

2.3.5　Xilinx公司XC6200、XC8100系列FPGA简介48

2.4　FPGA的配置模式49

2.4.1　主动串行配置模式50

2.4.2　主动并行配置模式50

2.4.3　外设配置模式51

2.4.4　从动串行配置模式52

2.4.5　菊花链配置模式52

2.4.6　FPGA的配置流程53

2.4.7　FPGA标识说明54

2.5　FPGA和CPLD的开发应用选择55

2.6　本章小结59

2.7　思考和练习59

第3章　硬件描述语言VHDL的语法结构及编程60

3.1 概述60

3.1.1　什么是VHDL及VHDL语言的发展历史60

3.1.2 VHDL的作用61

3.1.3 VHDL语言特点61

3.1.4 VHDL与其他硬件描述语言的比较61

3.1.5 VHDL的优点62

3.1.6 VHDL程序设计约定63

3.2 VHDL程序基本结构63

3.2.1 VHDL设计简述64

3.2.2　结构体（ARCHITECTURE）67

3.2.3　配置（CONFIGURATION）69

3.2.4　库、程序包72

3.3　VHDL语言要素78

3.3.1　VHDL文字规则78

3.3.2　VHDL数据对象80

3.3.3　VHDL数据类型83

3.3.4　VHDL操作符94

3.4　VHDL顺序语句98

3.4.1　对象与赋值语句99

3.4.2　转向控制语句101

3.4.3　WAIT语句112

3.4.4　子程序调用语句114

3.4.5　返回语句（RETURN）116

3.4.6　空操作语句（NULL）117

3.4.7　其他语句和说明118

3.5　VHDL并行语句125

3.5.1　进程语句127

3.5.2　块语句132

3.5.3　并行信号赋值语句135

3.5.4　并行过程调用语句137

3.5.5　VHDL的层次化设计与元件声明（COMPONENT）139

3.5.6　元件例化语句140

3.5.7　生成语句142

3.6　子程序（SUBPROGRAM）148

3.6.1　子程序声明148

3.6.2　子程序主体149

3.6.3　重载函数151

3.7　VHDL描述风格153

3.7.1　行为描述153

3.7.2　数据流描述154

3.7.3　结构化描述155

3.8　本章小结156

3.9　思考和练习156

第4章　常用EDA工具软件操作指南158

4.1　MAX+PLUSⅡ软件的安装158

4.1.1　概述158

4.1.2　常用的设计输入方法159

4.1.3　MAX+PLUSⅡ的特点159

4.1.4　MAX+PLUSⅡ安装160

4.1.5　MAX+PLUSⅡ软件组成162

4.1.6　MAX+PLUSⅡ的编辑规则164

4.2 MAX+PLUSⅡ操作指南165

4.2.1　原理图编辑工具165

4.2.2　MAX+PLUSⅡ原理图编辑流程165

4.2.3　其他设计输入方法170

4.2.4　设计项目的处理170

4.2.5　设计项目的校验174

4.2.6　器件编程179

4.3　MAX+PLUSⅡ操作实例182

4.3.1　源文件的编辑182

4.3.2　系统的编译、综合和适配185

4.3.3　系统的有关仿真186

4.3.4　系统的编程下载189

4.4　利用LPM兆功能块的电路设计190

4.4.1　常用LPM兆功能块190

4.4.2　基于LPM_COUNTER的数据分频器设计193

4.5　本章小结194

4.6　思考和练习194

第5章　基本逻辑电路设计195

5.1　组合逻辑电路设计195

5.1.1　基本门电路195

5.1.2　三态门及总线缓冲器200

5.1.3　单向总线驱动器201

5.1.4　双向总线缓冲器201

5.2　时序逻辑电路设计202

5.2.1　时序电路特殊信号描述202

5.2.2　常用时序电路设计204

5.2.3　寄存器和移位寄存器207

5.2.4　计数器209

5.2.5　序列信号发生器、检测器216

5.3　存储器设计220

5.3.1　只读存储器ROM220

5.3.2　静态数据存储器SRAM221

5.3.3　先进先出堆栈FIFO223

5.4 状态机的VHDL设计226

5.4.1　状态机概述226

5.4.2　状态机的特点226

5.4.3　状态机的基本结构和功能227

5.4.4　一般状态机的VHDL描述228

5.4.5　摩尔状态机的设计231

5.4.6　米勒状态机的VHDL设计233

5.4.7　ONE-HOT状态机235

5.5　本章小结236

5.6　思考和练习236

第6章　CPLD/FPGA在数字系统中的应用237

6.1 正负脉宽数控调制信号发生器的设计237

6.1.1　设计思路237

6.1.2　VHDL源程序238

6.1.3　仿真结果239

6.2　智能函数发生器的设计239

6.2.1　智能函数发生器的设计思路239

6.2.2　模块及模块功能240

6.3　序列检测器的设计247

6.3.1　序列检测器设计思路247

6.3.2　VHDL源程序247

6.3.3 仿真结果248

6.4　数字频率计的设计248

6.4.1　数字频率计设计思路248

6.4.2　数字频率计的VHDL源程序250

6.5　数字秒表的设计254

6.5.1　数字秒表设计思路254

6.5.2　数字秒表的VHDL源程序254

6.6　交通信号控制器的设计258

6.6.1　交通信号控制器设计思路258

6.6.2　VHDL源程序259

6.6.3　系统的有关仿真266

6.6.4　系统的硬件验证266

6.6.5　设计技巧分析266

6.7　三层电梯控制器的设计267

6.7.1 三层电梯控制器的功能267

6.7.2　三层电梯控制器的设计思路267

6.7.3　三层电梯控制器的综合设计268

6.7.4　三层电梯控制器的波形仿真分析273

6.7.5　N层电梯控制器的设计技巧分析274

6.8　本章小结274

6.9　思考和练习274

第7章　FPGA在通信工程中的实践应用276

7.1 二进制振幅键控（ASK）调制器与解调器设计276

7.1.1 ASK信号调制原理276

7.1.2 ASK信号解调原理277

7.1.3 ASK调制VHDL程序278

7.1.4 ASK解调VHDL程序280

7.2　二进制频移键控（FSK）调制器与解调器设计281

7.2.1 FSK信号调制原理281

7.2.2 FSK信号解调原理282

7.2.3 FSK调制VHDL程序及仿真283

7.2.4 FSK解调VHDL程序及仿真284

7.3　二进制相位键控（PSK）调制器与解调器设计286

7.3.1　基本概念286

7.3.2 CPSK信号调制288

7.3.3 DPSK信号调制290

7.3.4 DPSK信号解调290

7.3.5 DPSK调制方框图及电路符号291

7.4 UART接口设计293

7.4.1 UART概述293

7.4.2 UART系统FPGA接口电路294

7.4.3　UART系统FPGA程序设计294

7.5　本章小结294

7.6　思考和练习295

第8章　FPGA在DSP领域中的应用296

8.1　快速加法器的设计296

8.1.1 4位二进制并行加法器296

8.1.2 8位二进制加法器的源程序297

8.2　快速乘法器的设计299

8.2.1　设计思路299

8.2.2　快速乘法器VHDL源程序300

8.3　数字滤波器的设计305

8.3.1　数字滤波器概述305

8.3.2　数字滤波器的原理分析305

8.3.3　数字滤波器系统实现306

8.3.4　数字滤波器系统原理框图307

8.3.5　数字滤波器顶层IIR模块307

8.3.6　数字滤波器的VHDL语言程序308

8.3.7　数字滤波器系统性能测试309

8.4　本章小结310

8.5　思考和练习310

第9章　FPGA在微机工程中的实践应用312

9.1　键盘接口设计312

9.1.1　键盘工作原理312

9.1.2　矩阵式按键概述313

9.1.3　矩阵式按键FPGA描述315

9.2　LED驱动器设计321

9.2.1　LED数码管工作原理321

9.2.2　静态LED数码管驱动原理及其FPGA电路设计322

9.2.3　动态LED数码管驱动原理及其FPGA电路设计323

9.3　D/A接口设计327

9.3.1　D/A转换器概述327

9.3.2　典型D/A转换器芯片DAC0832328

9.3.3 FPGA与DAC0832接口电路原理图329

9.3.4 DAC0832接口电路时序330

9.3.5 DAC0832接口电路程序330

9.4 A/D接口设计331

9.4.1 A/D转换器概述331

9.4.2 典型A/D转换器芯片ADC0809331

9.4.3 A/D接口设计333

9.4.4 ADC0809 VHDL采样控制程序设计334

9.5　本章小结337

9.6　思考和练习337

第10章　CPLD/FPGA实验338

10.1 实验要求338

10.1.1　概述338

10.1.2　实验报告的撰写338

10.2　实验内容339

10.2.1　实验一：简单逻辑电路设计与仿真339

10.2.2　实验二：全加器设计、仿真与下载341

10.2.3　实验三：分频电路与12归1电路设计343

10.2.4　实验四：利用硬件描述语言进行数字钟设计344

10.2.5　实验五：串行扫描显示电路设计345

10.2.6　实验六：复杂数字钟设计与扫描显示346

10.2.7　实验七：智力竞赛抢答器的设计346

10.2.8　实验八：数字频率计的设计347

10.2.9　实验九：交通灯信号控制器的设计348

附录A　VHDL程序设计的语法结构349

附录B　利用WWW进行EDA资源的检索354

主要参考文献356