数字逻辑设计实验教程

第1章 计算机硬件实验统一平台系统原理与使用介绍

1.1 可编程逻辑器件

1.2 计算机硬件实验统一平台系统主板结构

1.3 系统软件使用

第2章 硬件描述语言VHDL简介

2.1 硬件描述语言概述

2.1.1 电路的结构与行为

2.1.2 信号与延迟

2.1.3 VHDL语言

2.2 VHDL源程序基本结构

2.2.1 实体说明

2.2.2 结构体

2.2.3 程序包

2.2.4 设计库

2.3 VHDL对象与数据类型

2.3.1 VHDL文字规则

2.3.2 对象

2.3.3 常用数据类型

2.3.4 子类型

2.4 进程

2.4.1 进程声明

2.4.2 进程的激活与挂起

2.4.3 等待语句wait

2.5 顺序行为描述

2.5.1 顺序赋值语句

2.5.2 顺序控制语句

2.6 并行行为模型

2.7 层次化设计

2.7.1 层次化设计的概念

2.7.2 元件例化

2.7.3 一位全加器设计实例

2.8 状态机设计

第3章 QuartusⅡ使用入门

3.1 QuartusⅡ简介

3.2 QuartusⅡ设计流程

3.2.1 创建工程

3.2.2 设计输入

3.2.3 分析综合

3.2.4 仿真

3.2.5 编译

3.2.6 编程下载

3.3 QuartusⅡ工程示例

3.3.1 原理图输入方式

3.3.2 硬件描述语言输入方式

3.4 生成片内器件

第4章 本地FPGA实验

4.1 基本实验

实验1 FPGA使用方法及多路选择器设计

实验2 基本组合逻辑电路设计

实验3 基本时序逻辑电路设计

4.2 综合实验

实验4-1 用状态机实现简单计算器

实验4-2 VGA显示控制器设计

实验4-3 PS/2键盘接口控制器设计

实验4-4 简单计算器整体调试

实验5 用状态机实现序列检测器

实验6 数字钟设计与实现

实验7 电子琴设计与实现

实验8 点灯游戏

第5章 远程实验

5.1 基本实验

实验1 点亮数字人生

实验2多路选择器

实验3 四位加法器

……

附录 CHULP1信号名与芯片引脚对照表

本书分为5章，第1章是实验系统的简单介绍，包括了可编程逻辑器件的简介、实验系统的硬件构架以及实验系统软件的使用3部分，让学生对实验环境有大致的了解，以便后期开展实验；第2章是硬件描述语言的介绍，包括基本的语言使用，并以实例的形式介绍实验所用到的相关语言语法，通过本章可以基本掌握硬件描述语言的使用，并进行实验设计；第3章是软件工具Quartus Ⅱ的使用，以用户手册的形式按步骤介绍了软件的使用；第4章是本地实验内容和实验指导，该部分将数字逻辑实验分成了基本实验和综合实验两个部分，并由浅入深地组织了多个经典的数字逻辑实验内容；第5章是远程实验内容和实验指导，该部分依托远程实验系统，学生可以通过网络完成和本地实验类似的实验。 经过多年的积累，在设计和开发了一个相对完善的计算机实验教学体系和硬件教学系统后，并经过几年的试验，本书稿讲义原型得到了学生的好评。本实验教程支持远程硬件实验统一平台，是数字逻辑课程及设计类实验教程。实验支持本地和远程两种实验模式，在增加了学生实验方便性的同时也减轻了实验室和指导教师的压力。本书面向计算机专业本科生，也可以作为学习数字逻辑（数字电路）类课程的实验教程。

清华大学计算机系在硬件实验教学方面，积累了丰富的实验教学经验，一直致力于推动国内的硬件实验教学的发展，并于2007年申请成为国家级计算机实
验教学示范中心。经过4多年的积累，实验中心结合国内外硬件实验教学发展的趋势，设计和开发了一个相对完善的计算机实验教学体系和硬件教学系统，经过
几年的试验，得到了学生的好评。赵有健、全成斌、李山山、陈永强和杨士强编著的《数字逻辑设计实验教程(高等院校计算机实验与实践系列示范教材)》为该实验系统中的一本实验教程，即数字逻辑课程及设计类实验教程。本书面向计算机专业本科生，也可以作为非计算
机专业学习数字逻辑类课程的实验教程。