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基础篇1

第1章　数字系统设计与EDA技术1

1.1　数字系统概念1

1.2 电子设计发展趋势3

1.3　EDA技术介绍4

1.3.1　基本特征4

1.3.2　主要内容4

1.3.3　EDA设计流程6

1.4　EDA应用与发展趋势7

第2章　VHDL语言基础8

2.1　硬件描述语言特点8

2.2　VHDL程序基本结构8

2.3　VHDL程序主要构件10

2.3.1　库10

2.3.2　实体10

2.3.3　结构体11

2.4　VHDL数据类型12

2.4.1　标准数据类型12

2.4.2　用户自定义数据类型14

2.4.3　数据类型转换14

2.5　运算符15

2.5.1　算术运算符15

2.5.2　逻辑运算符15

2.5.3　关系运算符16

2.5.4　其他运算符16

2.5.5　运算优先级16

2.6　VHDL数据对象16

2.6.1　常量16

2.6.2　变量17

2.6.3　信号18

2.6.4　信号与变量的比较19

2.7　VHDL基本语句19

2.7.1　并行语句20

2.7.2　顺序语句27

2.7.3　属性描述语句33

2.8　测试基准35

2.9　VHDL程序的其他构件36

2.9.1　块36

2.9.2　函数37

2.9.3　过程39

2.9.4　程序包40

2.10　结构体的描述方法42

第3章　组合逻辑模块43

3.1　简单组合逻辑模块43

3.2　译码器44

3.3　优先级编码器45

3.4　补码器45

3.5　三态门46

3.6　总线缓冲器46

3.7　多路选择器47

3.8　全加器48

3.9　串行进位加法器49

3.10　并行进位加法器50

3.11 比较器51

3.12　只读存储器52

3.13　随机存储器53

第4章　同步时序电路设计55

4.1　时序电路的特点与组成55

4.2　设计举例——3位计数器56

4.3　时序电路描述方法58

4.3.1　ASM图的组成59

4.3.2　自动售邮票机60

4.3.3　状态分配与编码62

4.3.4　状态最少化62

4.4　ASM图的硬件实现63

4.4.1　计数器法64

4.4.2　多路选择器法65

4.4.3　定序法67

4.4.4　微程序法68

4.5　有限状态机的VHDL实现69

4.5.1　符号化状态机69

4.5.2　单进程状态机71

4.5.3　双进程状态机73

4.5.4　三进程状态机75

4.5.5　设计实例1——序列检测器78

4.5.6　设计实例2——A/D采样控制器79

4.6　关联状态机83

4.7　数字系统控制器／数据处理器模型84

第5章　基本时序逻辑电路86

5.1　锁存器86

5.1.1　RS锁存器86

5.1.2　D锁存器87

5.2　触发器87

5.2.1　D触发器87

5.2.2　带有Q输出的D触发器89

5.2.3　JK触发器91

5.2.4　T触发器92

5.3　多位寄存器93

5.4　串进并出型移位寄存器93

5.5　计数器94

5.6　无符号数乘法器96

第6章　仿真98

6.1　仿真的级别98

6.2　逻辑仿真98

6.3　延时模型99

第7章　综合101

7.1　综合的层次101

7.2　高层次综合102

7.3　寄存器传输级综合102

7.3.1　不能综合的VHDL描述103

7.3.2　寄存器的引入方法103

7.3.3　避免引入不必要的寄存器111

7.4　约束条件117

7.5　可编程器件综合119

第8章　数字系统设计方法121

8.1　数字系统层次化设计121

8.1.1　数字系统层次化结构121

8.1.2　自顶向下设计方法122

8.2　模块划分技术122

8.3　设计实例——串行数据接收器122

8.3.1　性能级设计123

8.3.2　系统结构级设计123

8.3.3　逻辑级设计124

8.3.4　利用VHDL简化逻辑级设计126

8.3.5　物理级设计130

8.4　迭代技术130

8.4.1　空间迭代130

8.4.2　时间迭代132

8.4.3　二维迭代133

实践篇135

第9章　可编程逻辑器件135

9.1　可编程逻辑器件的发展135

9.2　PLD的分类136

9.2.1　基于乘积项技术的PLD136

9.2.2　基于查找表技术的PLD139

9.3　CPLD与FPGA的比较141

第10章 基于CPLD/FPGA的数字系统设计142

10.1　基于Quartus Ⅱ的数字系统设计流程142

10.2　基于CPLD/FPGA的EDA实验平台设计143

10.3　Quartus Ⅱ软件使用介绍143

第11章　组合逻辑电路实验164

11.1　4选1多路选择器164

11.2　16位加法器设计165

第12章　时序电路实验167

第13章　综合性设计实验172

13.1　三人抢答器172

13.1.1　设计要求172

13.1.2　设计分析与设计思路172

13.1.3　各模块的设计与实现174

13.1.4　整体设计182

13.1.5　波形仿真与分析185

13.1.6　思考题190

13.2　出租车计费实验191

13.2.1　设计要求191

13.2.2　设计分析与设计思路191

13.2.3　系统的设计与实现193

13.2.4　波形仿真与分析199

13.2.5　思考题201

13.3　红外遥控器202

13.3.1　设计要求202

13.3.2　设计分析与设计思路202

13.3.3　各模块的设计与实现207

13.3.4　整体设计219

13.3.5　波形仿真与分析219

13.3.6　硬件配置223

13.3.7　思考题224

参考文献225