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第1章 EDA技术概述1

1.1 EDA技术的涵义1

1.2 EDA技术的发展历程2

1.3 EDA技术的主要内容2

1.3.1 可编程逻辑器件2

1.3.2 硬件描述语言3

1.3.3 EDA软件开发工具3

1.3.4 实验开发系统3

1.4 数字系统的设计3

1.4.1 数字系统的设计模型3

1.4.2 数字系统的设计准则4

1.4.3 数字系统的设计步骤5

1.4.4 数字系统的设计方法6

1.4.5 两种设计方法的比较7

1.4.6 EDA技术设计流程8

1.5 EDA技术的应用形式9

1.6 EDA技术的发展趋势10

1.6.1 可编程逻辑器件发展趋势10

1.6.2 开发工具的发展趋势11

第2章 可编程逻辑器件PLD12

2.1 PLD的发展历程12

2.2 PLD的分类14

2.2.1 按PLD集成密度分类14

2.2.2 按PLD编程方式分类14

2.2.3 按PLD结构特点分类15

2.3 阵列型PLD的结构15

2.3.1 简单PLD的基本结构15

2.4 现场可编程门阵列FPGA19

2.4.1 FPGA的分类19

2.4.2 FPGA的基本结构20

2.5 边界扫描测试技术23

2.6 在系统编程ISP24

第3章 VHDL语言26

3.1 VHDL语言概述26

3.2 VHDL程序结构26

3.2.1 实体28

3.2.2 结构体32

3.2.3 块语句34

3.2.4 进程35

3.2.5 子程序36

3.2.6 库、程序包和配置40

3.3 VHDL的语言要素41

3.3.1 VHDL语言的基本语法41

3.3.2 数据对象44

3.3.3 数据类型46

3.3.4 运算操作符50

3.3.5 属性52

3.3.6 保留关键字54

3.4 VHDL的基本语句54

3.4.1 顺序语句54

3.4.2 并发语句62

3.5 VHDL的描述举例65

3.5.1 VHDL描述风格65

3.5.2 组合逻辑电路描述举例70

3.5.3 时序逻辑电路描述举例73

第4章 Verilog HDL语言79

4.1 Verilog HDL语言概述79

4.1.1 Verilog HDL的发展历史79

4.1.2 Verilog HDL和VHDL的比较79

4.2 Verilog HDL程序基本结构80

4.2.1 Verilog HDL程序基本结构80

4.2.2 模块的结构82

4.3 Verilog HDL语言要素84

4.3.1 标识符84

4.3.2 常量、变量和数据类型85

4.3.3 运算符及表达式89

4.4 Verilog HDL基本语句95

4.4.1 赋值语句96

4.4.2 块语句98

4.4.3 条件语句101

4.4.4 循环语句105

4.4.5 结构说明语句106

4.4.6 编译预处理111

4.5 Verilog HDL描述举例115

4.5.1 Verilog HDL描述风格116

4.5.2 组合逻辑电路描述举例118

4.5.3 时序逻辑电路描述举例121

第5章 ISE软件124

5.1 ISE软件主界面124

5.2 ISE软件设计流程125

5.2.1 设计输入126

5.2.2 综合优化126

5.2.3 实现126

5.2.4 仿真验证127

5.2.5 编程配置127

5.3 用ISE软件新建工程127

5.4 原理图编辑设计方法130

5.4.1 新建工程文件131

5.4.2 新建原理图文件131

5.4.3 基于XST的综合137

5.4.4 基于ISE的仿真140

5.4.5 基于ISE的实现143

5.4.6 使用Floorplan分配引脚143

5.4.7 使用UCF文件分配引脚144

5.4.8 下载验证145

5.5 文本编辑设计方法147

5.5.1 新建工程文件148

5.5.2 新建文本文件148

5.5.3 代码模板的使用149

5.6 混合编辑设计方法151

5.6.1 新建顶层工程文件151

5.6.2 编辑模块的VHDL程序并生成元件符号151

5.6.3 设计顶层电路原理图152

5.6.4 设计的实现155

第6章 Quartus Ⅱ软件156

6.1 QuartusⅡ软件主窗口156

6.2 QuartusⅡ软件设计流程157

6.2.1 设计输入157

6.2.2 综合优化158

6.2.3 布局布线158

6.2.4 仿真验证158

6.2.5 编程配置158

6.3 用QuartusⅡ软件新建工程159

6.4 原理图编辑设计方法162

6.4.1 新建工程文件162

6.4.2 新建原理图文件162

6.4.3 编译工程166

6.4.4 新建仿真矢量波形文件169

6.4.5 波形仿真172

6.4.6 I/O引脚分配173

6.4.7 下载验证175

6.5 文本编辑设计方法177

6.5.1 新建工程文件177

6.5.2 新建文本文件177

6.5.3 编译工程180

6.5.4 新建仿真矢量波形文件180

6.5.5 波形仿真182

6.5.6 I/O引脚分配183

6.5.7 下载验证183

6.6 混合编辑设计方法184

6.6.1 新建工程文件184

6.6.2 新建文本文件184

6.6.3 新建原理图文件186

6.6.4 编译工程187

6.6.5 I/O引脚分配187

6.6.6 下载验证188

第7章 SOPC设计入门190

7.1 SOPC概述190

7.1.1 片上系统190

7.1.2 可编程片上系统190

7.2 NiosⅡ嵌入式处理器简介191

7.2.1 NiosⅡ嵌入式处理器主要特性192

7.2.2 NiosⅡ嵌入式处理器结构193

7.2.3 NiosⅡ嵌入式处理器运行模式194

7.2.4 寄存器文件194

7.2.5 算术逻辑单元ALU195

7.2.6 异常和中断控制196

7.2.7 存储器与I/O组织196

7.3 Avalon系统互连结构总线198

7.3.1 Avalon总线基本概念199

7.3.2 Avalon总线特点201

7.3.3 Avalon总线为外设提供的服务201

7.3.4 Avalon总线传输模式202

7.4 HAL系统库简介202

7.4.1 HAL SOPC系统的层次结构202

7.4.2 HAL系统库的特点203

7.4.3 基于HAL系统库设计应用程序204

7.5 SOPC设计流程204

7.5.1 SOPC硬件设计流程205

7.5.2 SOPC软件设计流程206

7.6 SOPC设计举例206

7.6.1 用Quartus Ⅱ软件新建文件206

7.6.2 用SOPC Builder软件生成硬件系统206

7.6.3 用Quartus Ⅱ软件处理硬件系统211

7.6.4 用NiosⅡ IDE软件设计应用程序213

第8章 PLD开发实验系统221

8.1 PLD开发实验系统的结构221

8.2 EPM1270核心板221

8.3 XC95288XL核心板222

8.4 EP2C5Q208核心板222

8.5 MAGIC3200扩展板223

第9章 组合逻辑电路实验224

9.1 实验1 门电路实验224

9.1.1 实验目的224

9.1.2 实验设备224

9.1.3 实验原理224

9.1.4 实验步骤225

9.1.5 实验结果225

9.1.6 参考程序及引脚分配225

9.2 实验2 全加器实验226

9.2.1 实验目的226

9.2.2 实验设备226

9.2.3 实验原理226

9.2.4 实验步骤227

9.2.5 实验结果227

9.2.6 参考程序及引脚分配228

9.3 实验3 2-4译码器实验228

9.3.1 实验目的228

9.3.2 实验设备228

9.3.3 实验原理229

9.3.4 实验步骤229

9.3.5 实验结果229

9.3.6 参考程序及引脚分配230

9.4 实验4 4-2编码器实验230

9.4.1 实验目的230

9.4.2 实验设备231

9.4.3 实验原理231

9.4.4 实验步骤231

9.4.5 实验结果232

9.4.6 参考程序及引脚分配232

9.5 实验5 数据选择器实验233

9.5.1 实验目的233

9.5.2 实验设备233

9.5.3 实验原理233

9.5.4 实验步骤233

9.5.5 实验结果234

9.5.6 参考程序及引脚分配234

9.6 实验6 数据比较器实验235

9.6.1 实验目的235

9.6.2 实验设备235

9.6.3 实验原理235

9.6.4 实验步骤236

9.6.5 实验结果236

9.6.6 参考程序及引脚分配236

9.7 实验7 显示译码器实验237

9.7.1 实验目的237

9.7.2 实验设备237

9.7.3 实验原理238

9.7.4 实验步骤238

9.7.5 实验结果239

9.7.6 参考程序及引脚分配239

第10章 时序逻辑电路实验241

10.1 实验8 触发器实验241

10.1.1 实验目的241

10.1.2 实验设备241

10.1.3 实验原理241

10.1.4 实验步骤242

10.1.5 实验结果242

10.1.6 参考程序及引脚分配243

10.2 实验9分频器实验243

10.2.1 实验目的243

10.2.2 实验设备244

10.2.3 实验原理244

10.2.4 实验步骤244

10.2.5 实验结果244

10.2.6 参考程序及引脚分配245

10.3 实验10 移位寄存器实验245

10.3.1 实验目的245

10.3.2 实验设备245

10.3.3 实验原理246

10.3.4 实验步骤246

10.3.5 实验结果247

10.3.6 参考程序及引脚分配247

10.4 实验11 计数器实验248

10.4.1 实验目的248

10.4.2 实验设备248

10.4.3 实验原理248

10.4.4 实验步骤249

10.4.5 实验结果249

10.4.6 参考程序及引脚分配250

10.5 实验12 数字电子钟实验251

10.5.1 实验目的251

10.5.2 实验设备251

10.5.3 实验原理252

10.5.4 实验步骤252

10.5.5 实验结果253

10.5.6 数字电子钟VHDL参考程序253

10.5.7 数字电子钟引脚分配256

第11章 PLD设计实例257

11.1 实例1 8×8LED点阵扫描257

11.1.1 实例现象257

11.1.2 重点与难点257

11.1.3 实例说明257

11.1.4 实例VHDL参考程序259

11.2 实例2 RS232串口通信261

11.2.1 实例现象261

11.2.2 重点与难点261

11.2.3 实例说明261

11.2.4 实例VHDL参考程序262

11.3 实例3 数字电压表268

11.3.1 实例现象268

11.3.2 重点与难点268

11.3.3 实例说明268

11.3.4 实例VHDL参考程序269

11.4 实例4 红外线报警器274

11.4.1 实例现象274

11.4.2 重点与难点274

11.4.3 实例说明274

11.4.4 实例VHDL参考程序275

11.5 实例5 LCD1602字符液晶显示276

11.5.1 实例现象276

11.5.2 重点与难点276

11.5.3 实例说明276

11.5.4 实例VHDL参考程序277

11.6 实例6 频率计284

11.6.1 实例现象284

11.6.2 重点与难点284

11.6.3 实例说明284

11.6.4 实例VHDL参考程序285

附录1288

附录2293

附录3297

参考文献301