基于Quartus Ⅱ的FPGA/CPLD设计与应用

第1章什么是EDA

1.1EDA技术概述

1.1.1EDA技术的起源及发展

1.1.2EDA技术的主要内容

1.1.3EDA技术的发展趋势

1.2EDA设计基本流程

1.3EDA基本设计方法与流程

1.4思考与练习

第2章FPGA／CPLD简介

2.1可编程逻辑器件概述

2.1.1可编程逻辑器件的发展

2.1.2可编程逻辑器件的分类

2.2FPGA／CPLD的基本结构

2.2.1FPGA的基本结构

2.2.2CPLD的基本结构

2.2.3FPGA和CPLD的比较

2.3Altera公司可编程逻辑器件

2.3.1MAX7000系列CPLD

2.3.2FLEXl0K系列的结构特点

2.3.3Cyclone系列FPGA

2.3.4Stratix系列FPGA

2.4FPGA／CPLD器件的应用选择

2.5思考与练习

第3章QuartusIl设计流程

3.1Quartusll6.0简介

3.2第一个设计

3.2.1建立新工程

3.2.2设计输入

3.2.3分析与综合

3.2.4适配

3.2.5全程编译

3.2.6时序仿真

3.2.7电路观察器

3.2.8打开原有工程

3.3引脚分配与下载

3.3.1引脚分配

3.3.2编程与配置

3.4ProjectNavigator(工程导航)与工程管理

3.4.1【Hierarchy】标签页

3.4.2【Files】标签页

3.4.3工程文件管理

3.5思考与练习

第4章QuartusIl编辑器使用

4.1文本编辑器

4.1.1【File】菜单

4.1.2文本编辑器编辑工具

4.2原理图编辑器

4.2.1原理图编辑工具栏

4.2.2添加原理图符号

4.2.3导线绘制与命名

4.2.4视图切换

4.3波形文件编辑器

4.3.1波形编辑界面

4.3.2波形编辑工具栏

4.3.3仿真设置

4.4用原理图输入法进行设计

4.5资源分配编辑器

4.5.1用户界面和主要功能

4.5.2引脚规划器

4.6工程设置

4.7切换界面模式

4.8思考与练习

第5章VHDL语言基础

5.1VHDL语言简介

5.1.1实体

5.1.2结构体

5.1.3库和程序包

5.1.4配置

5.2VHDL语言描述方式

5.3VHDL程序语法格式

5.3.1实体声明

5.3.2结构体声明与描述

5.3.3程序包

5.3.4配置

5.3.5库

5.4VHDL基本数据类型

5.4.1标量数据类型

5.4.2复合数据类型

5.4.3数据类型转换

5.5VHDL数据对象

5.5.1数据对象声明

5.5.2数据对象的比较

5.6VHDL文字规则

5.6.1数值表达

5.6.2标志符

5.7VHDL操作符

5.8思考与练习

第6章VHDL描述语句

6.1VHDL并行语句

6.1.1并行信号赋值语句

6.1.2进程语句

6.1.3块语句

6.1.4元件例化语句

6.1.5过程调用语句

6.1.6生成语句

6.2VHDL顺序语句

6.2.1信号和变量赋值语句

6.2.2IF语句

6.2.3CASE语句

6.2.4NULL语句

6.2.5LOOP语句

6.2.6NEXT语句

6.2.7EXIT语句

6.2.8WAIT语句

6.2.9RETURN语句

6.3其他语句结构说明

6.3.1子程序

6.3.2子程序重载

6.3.3预定义属性

6.4思考与练习

第7章QUartusII综合应用实例

7.1状态机的设计与实现

7.1.1状态机的优点

7.1.2VHDL语言中状态机设计的选择

7.1.3状态机的描述结构

7.2状态机设计举例

7.2.1交通灯控制器的逻辑实现

7.2.2单进程Moore状态机

7.2.3Mealy型状态机

7.3状态机实现A／D采样控制

7.4LPM定制与应用

7.5简易正弦信号发生器设计

7.5.1正弦信号发生器的构成

7.5.2定制波形信息初始化文件

7.5.3定制LPMROM

7.5.4原理图方式设计顶层实体

7.5.5用例化语句完成顶层实体设计

7.6嵌入式逻辑分析仪SignalTapII的应用

7.6.1SignalTapII文件的建立

7.6.2逻辑分析仪的使用操作

7.7思考与练习

第8章基本逻辑电路设计实例

8.1多路选择器设计

8.1.14选1多路选择器设计

8.1.2数据分配器设计

8.2译码／编码器设计

8.2.13-8译码器设计

8.2.2七段数码管译码器设计

8.2.3优先编码器设计

8.2.4二一十进制码制转换

8.3计数器设计

8.3.1基本计数器设计

8.3.2可逆计数器设计

8.3.3可预置计数器设计

8.4微分电路设计

8.4.1延迟电路设计

8.4.2微分电路设计

8.4.3同步计数器设计

8.5分频电路设计

8.5.1整数分频电路设计

8.5.2两位半分频电路设计

8.6键盘去抖电路设计

8.7计数与显示电路设计

8.8思考与练习

第9章常用功能模块设计

9.1LCD控制模块设计

9.1.1LCD模块简介

9.1.2LCD模块的显示控制

9.1.3LCD显示控制单元的VHDL实现

9.2串行通信接口设计

9.3CRC校验设计

9.3.1CRC校验编码原理

9.3.2CRC编码设计实例

9.4曼彻斯特编码

9.4.1曼彻斯特编码格式

9.4.2曼彻斯特编码的VHDL实现

9.5频率计设计

9.6序列检测器设计

9.7思考与练习

第10章综合电子设计实例

10.1数字钟设计

10.1.1计时模块

10.1.2显示控制

10.2密码锁设计

10.3电子乐曲播放器设计

10.3.1音阶分频系数

10.3.2音阶频率的产生

10.3.3音长与乐谱的确定

10.3.4乐谱播放控制

10.3.5顶层设计

10.3.6实现乐曲演奏电路的方法

10.4简易电子琴设计

10.5简易信号发生器

10.6投球游戏设计

10.6.1游戏设计实现

10.6.2自定义程序包

10.6.3游戏控制器设计

10.6.4游戏顶层设计

10.7思考与练习

附录

附录A实验电路结构图(康芯GW48系列)

附录B各菜单命令的快捷键列表

附录C康芯GW48系列实验箱EPlC3T144主板引脚对应表

附录DVHDL语言语法模板

参考文献

　　这是一本能够系统地、结构清晰地、方法有效地帮助初学者进入EDA世界的教材。全书共分10章，内容包括EDA技术的基本知识，FPGA/CPLD的基本原理，QuartusII的使用方法与使用技巧，主流硬件描述语言VHDL的语法规则介绍及实例说明，常用的控制或通信功能模块的设计方法实例，以及采用VHDL语言描述的FPGA/CPLD综合实例设计。　　本书由浅入深，从易到难，既让初学者轻松入门，又让有经验的设计者得到有价值的参考信息。　　本书以提高读者实践操作能力和工程设计能力为目的，对EDA技术和FPGA/CPLD应用的相关知识进行了系统的介绍，内容包括EDA技术的基本知识，FPGA/CPLD的基本原理，QuartusII的使用方法与使用技巧，主流硬件描述语言VHDL的语法规则介绍及实例说明，常用的控制或通信功能模块的设计方法实例，以及采用VHDL语言描述的FPGA/CPLD综合实例设计。　　本书以实例为线索，以应用设计为主体，取材广泛，由浅入深地介绍了在QuartusII平台下利用VHDL语言进行FPGA/CPLD设计开发的流程和方法。本书适合从事FPGA/CPLD设计的专业技术人员阅读，也可作为高等学校相关专业的教学用书。