Verilog HDL数字控制系统设计实例

前言

第1章VerilogHDL的基础知识

1.1概述

1.1.1VerilogHDL的发展历史

1.1.2VerilogHDL的主要功能

1.1.3VerilogHDL与VHDL的比较

1.2VerilogHDL的基本语言要素

1.2.1标识符

1.2.2程序注释

1.2.3书写格式

1.2.4系统任务和系统函数

1.2.5编译器伪指令

1.3VerilogHDL的数据类型

1.3.1线网类型

1.3.2未说明的线网

1.3.3向量和标量线网

1.3.4寄存器类型

1.4VerilogHDL的表达式

1.4.1操作数

1.4.2操作符

1.5VerilogHDL的基本结构

1.5.1模块

1.5.2寸延

1.5.3数据流描述方式

1.5.4行为描述方式

1.5.5结构化描述方式

1.5.6混合设计描述方式

第2章基本逻辑电路设计实例

2.1基本组合逻辑电路设计

2.1.1基本门电路

2.1.2译码器

2.1.3编码器

2.1.4三态缓冲器

2.1.5多路复用器

2.1.6比较器

2.1.7加法器与减法器

2.1.8乘法器

2.2基本时序逻辑电路设计

2.2.1触发器

2.2.2分频器

2.2.3移位寄存器

2.2.4序列信号发生器

2.3存储器设计

2.3.1ROM

2.3.2SRAM

2.3.3FIFO

第3章基于VerilogHDL的数字控制系统设计

3.1需求分析

3.2总体设计

3.2.1系统任务分析

3.2.2设计方案描述

3.2.3总体框图设计

3.3器件选择

3.3.1可编程逻辑器件的选择

3.3.2外围器件的选择

3.4逻辑算法及程序实现

3.4.1逻辑算法设计

3.4.2硬件描述语言程序设计

3.4.3功能仿真

3.4.4时序仿真

3.5逻辑的物理实现

3.6系统整体调试

第4章数字频率计

4.1数字频率计功能描述

4.2数字频率计系统框图

4.3数字频率计的VerilogHDL程序设计

4.3.1计数模块counter

4.3.2门控模块gate_control

4.3.3分频模块fdiv

4.3.4寄存器模块niplatch

4.3.5多路选择模块datamux

4.3.6动态位选模块dispselect

4.3.7BCD译码模块dispdecodei

4.3.8顶层电路Top

4.4小结

第5章交通灯控制系统

5.1交通灯控制系统功能描述及系统框图

5.1.1系统功能描述

5.1.2交通灯控制系统框图

5.2交通灯控制系统的VerilogHDL程序设计

5.2.1主控制模块control

5.2.255秒倒计时模块counter55

5.2.35秒倒计时模块counter05.

5.2.4倒计时时间选择驱动模块scan

5.2.5倒计时时间选择模块counterselect

5.2.61kHz时钟信号模块fdivlkHz

5.2.7lHz计数时钟信号模块fdivlhz

5.2.8倒计时时间数据多路选择模块datamux

5.2.9动态显示驱动模块dispselect

5.2.10显示数据多路选择模块dispmux

5.2.11显示数据译码模块dispdecodet’

5.2.12顶层电路Top

5.3小结

第6章多功能数字钟

6.1多功能数字钟功能描述及系统框图

6.1.1多功能数字钟功能描述

6.1.2多功能数字钟系统框图

6.2多功能数字钟的VerilogHDL程序设计

6.2.1主控制模块：maincontt’ol

6.2.2时间及其设置模块timeautoandset

6.2.3时间显示动态位选模块timedispselect

6.2.4.显示模块dispdatamLIx

6.2.5秒表模块stopwatch

6.2.6日期显示与设置模块date

6.2.7闹钟模块alatTnclock

6.2.8分频模块fdiv

6.2.9顶层电路Top

6.3小结

第7章步进电机位置系统

7.1步进电机位置系统功能描述及系统框图

7.1.1步进电机位置系统功能描述

7.1.2步进电机位置系统框图

7.2步进电机位置系统的VerilogHDL程序设计

7.2.1分频模块fdiv

7.2.216位计数器模块counter16bits

7.2.316种脉冲产生模块pulse16

7.2.4.每秒输出脉冲数寄存器模块secondpulselatch

7.2.5脉冲叠加模块pulsesum

7.2.6总脉冲输出控制模块sumCOlatrol

7.2.7顶层电路TOD

7.3小结

第8章直流电动机控制系统

8.1直流电动机控制系统功能描述

8.2直流电动机控制系统框图

8.3直流电动机控制系统的Vet5logHDL程序设计

8.3.1电流采样控制模块CurTentadcctrl

8.3.2电流调节模块CurrentAdiust

8.3.3速度检测模块RateMeasure

8.3.4速度调节模块RateAdiust

8.3.5位置采样控制模块Positionadcctrl

8.3.6位置调节模块PositionAdjust

8.3.7主控制模块MainCtrl

8.3.8顶层电路Top

8.4小结

第9章实用电梯控制器

9.1实用电梯控制器功能描述

9.2实用电梯控制器系统框图

9.2.1主控制器

9.2.2从控制器

9.3实用电梯控制器的VerilogHDL程序设计

9.3.1主控制器MasterControl

9.3.2从控制器SlaveControl

9.4小结

第10章CCD芯片TCDl32D的驱动控制

10.1CCD技术简介及CCD器件的选用

10.1.1CCD技术及其应用

10.1.2CCD器件的选用

10.2典型CCD集成芯片TCDl32D简介

10.3CCD芯片TCDl32D的驱动控制设计

10.3.1各种脉冲信号的产生方式

10.3.2CCD芯片TCDl32D的驱动控制的Verilog.HDL程序

10.4CCD芯片TCDl32D的输出信号的噪声处理

10.4.1噪声及其统计特性

10.4.2噪声通过电路的响应

10.4.3滤波器的作用

10.5小结

参考文献

　　本书共10章。具体的内容安排为：第1章，简要介绍VedlogHDL的语法基础；第2章，列举了基本逻辑电路的VerilogHDL语言描述程序；第3章，介绍基于VerilogHDL的数字控制系统开发的一般步骤；第4～10章，分别列举了多个典型的综合性数字控制系统的VerilogHDL设计实例，包括数字频率计、交通灯控制系统、多功能数字钟、步进电机位置系统、直流电动机控制系统、实用电梯控制器以及CCD芯片TCD132D的驱动控制等，并且有详细的VerilogHDL程序和设计过程，以及相应的源代码。本书以实用为宗旨，以系统的开发为思想，实例内容丰富，涉及范围广，具有较强的实用性和参考性。本书适合各类高等院校通信工程、电子工程、自动化等专业的学生阅读，同时也可作为广大从事数字控制系统的开发设计人员的参考资料。　　作为可编程逻辑器件的开发语言VerilogHDL，由于其具有类似于通用C语言的风格，被不少CPLD/FPGA开发者所推崇。在数字控制领域，CPLD/FPGA的应用也越来越广，因此，作为开发语言VerilogHDL就显示了它的重要性。有关VerilogHDL的书籍很少，为了满足广大读者学习VerilogHDL的需要，作者在总结多年教学与开发经验的基础上编写了本书，内容安排如下：首先简单介绍VerilogHDL的语法，基本组合逻辑电路的VerilogHDL设计与实现，以及基本时序逻辑电路的VerilogHDL设计与实现；然后，通过多个综合性数字控制系统VerilogHDL设计与实现的例子，重点地讲解了较为复杂的数字控制系统的VerilogHDL设计与实现，包括数字频率计、交通灯控制系统、多功能数字钟、步进电机位置系统、直流电动机控制系统、实用电梯控制器以及CCD芯片TCD132D的驱动控制等。本书内容翔实、语言通俗易懂，实例实用性和针对性强，既可作为通信工程、电子工程、计算机、自动控制等专业的学习数字电路设计的大学本科高年级学生和研究生VerilogHDL开发的学习用书，也适合作为数字系统设计工程师和Verilog开发者的参考用书。