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第1章 绪论1

1.1 概述1

1.2 EDA技术的应用领域2

1.3 EDA的设计步骤3

1.4 TOP-DOWN设计方法5

1.5 硬件描述语言6

1.5.1 ABEL-HDL6

1.5.2 Verilog-HDL6

1.5.3 VHDL7

1.5.4 Verilog-HDL和VHDL的比较7

1.6 可编程逻辑器件开发工具7

1.6.1 ispLEVER8

1.6.2 ISE8

1.6.3 Quartus Ⅱ9

1.7 IP核概述10

第2章 CPLD、FPGA芯片结构12

2.1 Altera公司CPLD芯片12

2.1.1 概述12

2.1.2 功能描述14

2.1.3 逻辑阵列块15

2.1.4 用户 Flash存储区18

2.2 Xilinx公司Virtex-5系列FPGA19

2.2.1 概述19

2.2.2 可配置逻辑块CLB20

2.2.3 输入输出模块IOB22

2.2.4 Block RAM23

习题25

第3章 数字电路EDA开发工具26

3.1 ModelSim的设计过程26

3.1.1 新建工程与源文件26

3.1.2 ModelSim仿真29

3.2 Quartus Ⅱ的设计过程31

3.2.1 设计输入31

3.2.2 编译35

3.2.3 编译前的约束设置36

3.2.4 仿真前的参数设置38

3.2.5 仿真39

3.2.6 引脚分配42

3.3 Quartus Ⅱ与ModelSim联合仿真43

3.3.1 存储器初始化文件43

3.3.2 MegaWizard Plus-In Manager定制ROM44

3.3.3 Quartus Ⅱ与ModelSim联合仿真50

3.4 ISE Design Suite集成开发环境55

3.4.1 ISE Design Suite各功能模块简介55

3.4.2 ISE Foundation软件介绍56

3.5 ISE Foundation设计流程59

3.5.1 问题分析60

3.5.2 设计输入60

3.5.3 工程编译68

3.5.4 仿真验证69

3.5.5 器件配置与编程72

习题82

第4章 VHDL语言83

4.1 VHDL概述83

4.1.1 VHDL的特点84

4.1.2 VHDL语言的程序结构84

4.1.3 VHDL程序的一般结构84

4.2 实体定义相关语句85

4.2.1 类属参数说明语句86

4.2.2 端口说明语句87

4.3 结构体及子结构语句88

4.3.1 结构体的格式及构造88

4.3.2 子结构之块（BLOCK）语句结构90

4.3.3 子结构之进程（PROCESS）语句结构92

4.3.4 子结构之子程序FUNCTION语句结构94

4.3.5 子结构之子程序PROCEDURE语句结构96

4.4 程序包、库及配置97

4.4.1 程序包97

4.4.2 库99

4.4.3 配置100

4.5 VHDL的并行语句100

4.5.1 简单信号赋值语句100

4.5.2 选择信号赋值语句101

4.5.3 条件信号赋值语句102

4.5.4 元件例化语句104

4.5.5 生成语句108

4.6 VHDL中的顺序语句109

4.6.1 顺序赋值语句109

4.6.2 IF语句109

4.6.3 CASE语句110

4.6.4 WAIT语句112

4.6.5 LOOP语句112

4.7 VHDL语言的客体及其分类113

4.7.1 常数113

4.7.2 变量113

4.7.3 信号114

4.8 VHDL语言的标准数据类型115

4.8.1 位116

4.8.2 位矢量116

4.8.3 布尔量116

4.8.4 整数116

4.8.5 实数116

4.8.6 字符117

4.8.7 字符串117

4.8.8 时间117

4.8.9 错误等级117

4.9 VHDL用户定义的数据类型117

4.9.1 枚举类型117

4.9.2 整数类型118

4.9.3 数组118

4.9.4 用户自定义子类型118

4.10 VHDL语言的运算操作符119

4.10.1 逻辑运算符120

4.10.2 算术运算符120

4.10.3 关系运算符123

习题124

第5章 基本数字电路的EDA实现126

5.1 基本门电路的设计127

5.2 触发器的设计129

5.3 编码器的设计131

5.3.1 BCD编码器131

5.3.2 格雷码编码器133

5.4 译码器的设计134

5.4.1 二进制译码器135

5.4.2 数码显示译码器137

5.5 计数器的设计140

5.5.1 带使能、清零、预置功能的计数器140

5.5.2 可逆计数器142

5.5.3 进制计数器144

5.6 移位寄存器的设计146

5.6.1 串入串出移位寄存器147

5.6.2 同步预置串行输出移位寄存器150

5.6.3 循环移位寄存器152

5.6.4 双向移位寄存器154

5.7 有限状态机的设计156

5.7.1 莫尔型状态机156

5.7.2 米里型状态机159

5.7.3 Quartus Ⅱ观察状态转换图161

习题162

第6章 典型数字系统设计167

6.1 分频电路167

6.1.1 偶数分频167

6.1.2 奇数分频169

6.1.3 X.5分频173

6.1.4 6.5分频器的硬件验证174

6.2 交通灯控制器175

6.2.1 交通灯控制器的功能描述175

6.2.2 交通灯控制器的实现175

6.2.3 交通灯控制器的VHDL程序176

6.2.4 交通灯控制器的硬件验证178

6.3 数字频率计178

6.3.1 测频原理179

6.3.2 频率计的组成结构分析179

6.3.3 频率计的VHDL程序179

6.3.4 频率计的仿真结果181

6.3.5 频率计的硬件验证181

6.4 实用数字钟电路181

6.4.1 分频模块184

6.4.2 时钟产生模块185

6.4.3 数码管显示驱动模块187

6.4.4 数字钟的硬件验证188

6.5 LCD接口控制电路189

6.5.1 1602字符LCM的内部存储器189

6.5.2 1602字符LCM的引脚189

6.5.3 1602 LCM指令系统190

6.5.4 1602 LCM控制过程191

6.5.5 1602显示的硬件验证195

6.6 串口通信196

6.6.1 异步串口数据传送格式196

6.6.2 用VHDL描述RS-232C串口197

6.6.3 串口通信的VHDL程序仿真结果199

6.6.4 串口通信的硬件验证200

6.7 2FSK信号产生器201

6.7.1 FSK基本原理201

6.7.2 2FSK信号产生器201

6.7.3 2FSK信号产生器的VHDL描述204

6.7.4 2FSK的仿真结果208

6.7.5 2FSK的硬件验证209

习题209

附录一 实验电路板结构图210

附录二 实验板电气原理图212

附录三 实验板EPM240管脚定义表213

参考文献214