EDA技术实用教程

第1章EDA技术概述

1.1EDA技术及其发展

1.1.1EDA技术的涵义

1.1.2EDA技术的发展史

1.2EDA技术的基本工具

1.2.1设计输入编辑器

1.2.2仿真器

1.2.3HDL综合器

1.2.4适配器(布局、布线器)

1.2.5下载器(编程器)

1.3EDA技术的基本设计思路

1.3.1EDA电路级设计

1.3.2EDA系统级设计

1.4EDA的设计流程

1.4.1设计准备

1.4.2设计输入

1.4.3设计处理

1.4.4设计检验

1.4.5器件编程与配置

1.5EDA的发展趋势

1.5.1可编程器件的发展趋势

1.5.2软件开发工具的发展趋势

1.5.3输入方式的发展方向

第2章Quartus115.O设计软件

2.1概述

2.2QuartusⅡ5.0软件安装

2.2.1系统配置要求

2.2.2QuartusII5.0软件的安装

2.2.3QuartusⅡ5.0软件的授权

2.3QuartusⅡ5.0软件的设计操作

2.3.1设计输入

2.3.2创建工程

2.3.3建立图形设计文件

2.3.4建立文本编辑文件

2.3.5建立存储器编辑器文件

2.4QuartusⅡ5.0设计项目的编译

2.4.1设计综合

2.4.2编译器窗口

2.4.3编译器选项设置

2.4.4引脚分配

2.4.5启动编译器

2.4.6查看适配结果

2.5QuanusⅡ5.0设计项目的仿真验证

2.5.1创建一个仿真波形文件

2.5.2设计仿真

2.5.3仿真结果分析

2.6时序分析

2.6.1时序分析基本参数

2.6.2指定时序要求

2.6.3完成时序分析

2.6.4查看时序分析结果

2.7器件编程

2.7.1完成器件编程

2.7.2编程硬件驱动安装

第3章VHDL语言程序设计

3.1VHDL概述

3.1.1常用硬件描述语言简介

3.1.2VHDL及其优点

3.1.3VHDL程序设计举例

3.2VHDL程序基本结构

3.2.1实体

3.2.2结构体

3.2.3库

3.2.4程序包

3.2.5配置

3.3VHDL语言要素

3.3.1VHDL语言数据对象及其分类

3.3.2VHDL语言数据类型

3.3.3VHDL语言运算操作符

3.4VHDL语言顺序语句

3.4.1赋值语句

3.4.2条件语句

3.4.3ease语句

3.4.4loop语句

3.4.5next语句

3.4.6exit语句

3.4.7wait语句

3.4.8顺序语句中子程序调用语句

3.4.9返回语句

3.4.10空操作语句

3.5VHDL并行语句

3.5.1条件信号代入语句

3.5.2选择信号代入语句

3.5.3元件例化语句

3.5.4并行赋值语句(即信号代入语句)

3.5.5生成语句

第4章数字系统设计与实现

4.1模为60的计数器设计与实现

4.1.1建立图形文件

4.1.2项目编译

4.1.3项目仿真

4.2时钟电路的设计与实现

4.2.1文本编辑法设计模为24的计数电路

4.2.2建立顶层clock文件与时钟电路设计

4.3状态机电路设计与实现

4.3.1有限状态机的编码规则

4.3.2有限状态机的设计

4.3.3有限状态机的VHDL设计

4.4半整数分频器的设计

4.4.1小数分频的基本原理

4.4.2电路组成

4.4.3半整数分频器设计

4.5UART数据接收发送电路设计与实现

4.5.1波特率的设定

4.5.2数据发送

4.5.3数据接收

4.5.4UAWT程序设计

4.6CPUD在人机接口中的设计与实现

4.6.1接口电路分析与设计

4.6.2接口电路的部分软件设计

4.7并行8255接口电路设计与实现

4.7.1并行8255接口电路结构分析

4.7.2接口电路VHDL实际编程

第5章提高电路设计效率的常用方法

5.1引言

5.2EAB单元的使用

5.2.1EAB单元结构分析

5.2.2EAB设计应用

5.3芯片速度的优化

5.3.1修改低层布局

5.3.2合理使用CPLD资源

5.3.3通过软件配置提高系统速度

5.4使用LPM宏单元库

5.5提高设计效率的综合应用

5.5.1编程过程语法设计效率的提高

5.5.2编程过程中数据类型应用与端口定义

第6章大规模可编程逻辑器件

6.1可编程逻辑器件概述

6.2简单可编程逻辑器件

6.3复杂可编程逻辑器件

6.3.1CPLD的基本结构

6.3.2Ahera公司的器件

6.4现场可编程门阵列

6.4.1FPGA的整体结构

6.4.2Xilinx公司的FPGA器件

6.4.3FPGA的配置

6.5在系统可编程逻辑器件

6.5.1ispLSL／pLSI的结构

6.5.2Lattice公司的ispLSI系列器件

6.6FPGA和CPLD的开发应用选择

6.6.1FPGA和CPLD的性能比较

6.6.2FPGA和CPLD的开发应用选择

第7章EDA技术综合设计应用

7.1数字闹钟的设计

7.1.1系统的设计要求

7.1.2系统的总体设计

7.1.3闹钟控制器的设计

7.1.4译码器的设计

7.1.5键盘缓冲器(预置寄存器)的设计

7.1.6闹钟寄存器的设计

7.1.7时间计数器的设计

7.1.8显示驱动器的设计

7.1.9分频器的设计

7.1.10系统的整体组装

7.1.11系统的硬件验证

7.2多功能信号发生器的设计

7.2.1设计要求

7.2.2设计实现

7.3序列检测器的设计

7.3.1设计思路

7.3.2VHDL程序实现

7.3.3硬件逻辑验证

7.4交通灯信号控制器的设计

7.4.1设计思路

7.4.2VHDL程序实现

7.4.3硬件逻辑验证

7.5电梯控制系统的设计

7.5.1设计要求

7.5.2设计实现

7.6步进电动机控制电路的设计

7.6.1步进电动机的工作原理

7.6.2驱动电路的组成及VHDL实现

7.7智力竞赛抢答器的设计

7.7.1设计思路

7.7.2VHDL程序实现

7.8单片机与FPGA／CPLD总线接口的设计

7.8.1设计思路

7.8.2VHDL程序实现

第8章EDA实验开发系统

8.1GW48型EDA实验开发系统原理与使用

8.1.1系统性能及使用注意事项

8.1.2系统工作原理

8.1.3系统主板结构与使用方法

8.2GW48实验电路结构图

8.2.1实验电路信号资源符号图说明

8.2.2各实验电路结构图特点与适用范围简述

8.3GW48系统结构图信号名与芯片引脚对照表

8.4GWDVPB电子设计竞赛应用板使用说明

8.5GW48型EDA实验开发系统使用实例

第9章EDA技术实验

实验18位全加器的设计

实验2组合逻辑电路的设计

实验3触发器功能的模拟实现

实验4计数器的设计

实验5计数译码显示电路

实验6数字钟综合实验

实验7序列检测器的设计

实验8简易彩灯控制器

实验9正负脉宽数控调制信号发生器的设计

实验10A／D转换控制器的设计

参考文献

　　本书共有9章。第1章介绍EDA技术的发展、基本设计工具、设计流程和发展趋势。第2、3章为EDA技术的软件操作。主要介绍了FPGA／CPLD的开发流程及工具中各功能模块的功能。开发操作环境主要介绍Ahera公司QuartusⅡ5.O的主要功能，硬件语言主要介绍VHDL语言及其应用实例。第4、5、7、9章为设计实例和多项实验，读者可通过实验操作很好地掌握EDA的开发设计方法和QuartusⅡ5.0等工具软件的使用技能，提高EDA技术应用和实践能力。第6章介绍可编程逻辑器件的结构组成、工作原理，特别是世界上相关主流公司(如Altera公司、Xilinx公司、Lattice公司)的可编程逻辑器件的结构组成、特点及其性能指标。第8章介绍了由杭州康芯电子有限公司研制开发的、系统性能相对较好的GW48EDA／SOPC实验开发系统的使用方法，以使读者能具体地了解基于某种EDA平台的VHDL逻辑设计所必需的硬件仿真和实验验证的方法与过程。　　全书共分9章，主要讲解EDA工具软件QuartusⅡ5.0的操作，硬件描述语言VHDL及其应用实例，可编程逻辑器件的结构组成和工作原理，GW48EDA／SOPC实验开发系统的使用方法。全书理论与实践操作紧密结合，体系合理、内容全面、概念清晰、通俗易懂，有助于读者系统学习和掌握所学知识。　　本书可作为本科生教材，也适合初学者培训使用。