VHDL电路设计实用教程

前言

第1章绪论

1.1EDA技术及其发展历程

1.2EDA技术的主要内容

1.2.1可编程逻辑器件

1.2.2EDA工具软件

1.2.3EDA设计语言

1.3硬件描述语言VHDL

1.3.1VHDL的特点

1.3.2基于VHDL的现代硬件电路设计方法

1.3.3VHDL的设计流程

1.4小结

1.5习题

第2章QuartusⅡ6.0使用指南

2.1QuartusⅡ简介

2.1.1QuartusⅡ的特点

2.1.2QuartusⅡ的安装与启动

2.1.3第一次运行QuartusⅡ

2.1.4QuartusⅡ的用户界面

2.2基于QuartusⅡ的设计流程

2.3基于QuartusⅡ的原理图设计方法

2.3.1创建一个新QuartusⅡ工程

2.3.2使用QuartusⅡBlockDiagram/SchematicFile编辑器

2.3.3编译

2.3.4定时分析

2.3.5模拟仿真

2.3.6引脚锁定和编程下载

2.3.7使用QuartusⅡ的LPM宏单元

2.4基于QuartusⅡ的VHDL设计方法

2.4.1编辑输入并保存VHDL源文件

2.4.2电路的编译和模拟仿真

2.4.3应用RTL电路图观察器

2.4.4引脚锁定和编程下载

2.5层次化设计

2.5.1编辑、编译并仿真VHDL源程序

2.5.2编辑、编译并仿真8位计数显示译码电路的顶层文件

2.6小结

2.7习题

第3章VHDL的基本结构和语言要素

3.1VHDL程序的基本结构

3.1.1库

3.1.2程序包

3.1.3实体

3.1.4结构体

3.1.5配置

3.1.6基本逻辑器件设计举例

3.2VHDL的语言要素

3.2.1VHDL的文字规则

3.2.2VHDL的数据对象

3.2.3VHDL的数据类型

3.2.4VHDL的操作符

3.3小结

3.4习题

第4章VHDL的基本语句

4.1顺序描述语句

4.1.1赋值语句

4.1.2IF语句

4.1.3CASE语句

4.1.4LOOP语句

4.1.5NEXT语句

4.1.6EXIT语句

4.1.7NULL语句

4.1.8WAIT语句

4.1.9ASSERT语句

4.1.10子程序调用语句

4.1.11子程序返回语句

4.2并行描述语句

4.2.1并行信号赋值语句

4.2.2PROCESS语句

4.2.3BLOCK语句

4.2.4元件例化语句

4.2.5生成语句

4.3子程序

4.3.1过程

4.3.2函数

4.4其他语句和说明

4.4.1属性描述与定义语句

4.4.2文本文件操作

4.5VHDL的描述方式

4.5.1行为描述

4.5.2数据流描述

4.5.3结构描述

4.6小结

4.7习题

第5章电路设计入门

5.1组合逻辑电路的设计

5.1.1与非门和非门

5.1.2三态门

5.1.3缓冲器

5.1.4加法器

5.1.5编码器

5.1.6译码器

5.1.7数据选择器

5.1.8数据分配器

5.1.9数值比较器

5.2时序逻辑电路的设计

5.2.1触发器

5.2.2寄存器和移位寄存器

5.2.3存储器

5.2.4计数器

5.3有限状态机的设计

5.3.1概述

5.3.2状态机的基本结构和功能

5.3.3有限状态机的VHI)L描述

5.3.4状态编码

5.3.5状态机剩余状态的处理

5.4小结

5.5习题

第6章VHDL在数字系统设计中的应用

6.1LED数码管动态扫描显示控制器

6.1.1LED数码管的显示原理

6.1.2LED数码管静态显示控制器的设计

6.1.3LED数码管动态扫描显示控制器的设计

6.2数字钟

6.2.1设计任务和要求

6.2.2数字钟电路的设计

6.3交通信号灯控制器

6.3.1设计任务和要求

6.3.2交通信号灯控制器的设计

6.4数字密码锁系统

6.4.1设计任务和要求

6.4.2数字密码锁系统电路的设计与实现

6.5小结

6.6习题

第7章VHDL在通信系统设计中的应用

7.1数字基带信号传输码发生器的建模与设计

7.1.1常见的几种基带码

7.1.2基带码发生器的VHDL程序及仿真

7.2二进制振幅键控调制与解调的设计

7.2.1二进制振幅键控调制的原理

7.2.2二进制振幅键控调制的VHDL程序及仿真

7.2.3二进制振幅键控解调的原理

7.2.4二进制振幅键控解调的VHDL程序及仿真

7.3二进制频移键控调制与解调的设计

7.3.1二进制频移键控调制的原理

7.3.2二进制频移键控调制的VHDL程序及仿真

7.3.3二进制频移键控解调的原理

7.3.4二进制频移键控解调的VHDL程序及仿真

7.4二进制相位键控调制与解调的设计

7.4.1二进制相位键控调制的原理

7.4.2二进制相位键控调制的ⅥVHDL程序及仿真

7.4.3二进制相位键控解调的原理

7.4.4二进制相位键控解调的VHDL程序及仿真

7.5数字相关器的建模与设计

7.5.1数字相关器的原理

7.5.2数字相关器的VHDL程序及仿真

7.6CRC码的建模与设计

7.6.1CRC码的校验原理

7.6.2CRC码的VHDL程序及仿真

7.7直接数字频率合成的建模与设计

7.7.1DDS的工作原理

7.7.2DDS的VHDL程序及仿真

7.8小结

7.9习题

第8章VHDL在DSP中的应用

8.1快速加法器的建模与设计

8.1.1快速加法器的原理

8.1.2快速加法器的VHDL程序及仿真

8.2乘法器的建模与设计

8.2.1组合乘法器的设计

8.2.2移相相加乘法器的设计

8.3CORDIC算法的建模与设计

8.3.1CORDIC算法的原理

8.3.2CORDIC算法的VHDL程序及仿真

8.4有限冲激响应滤波器的设计

8.4.1有限冲激响应滤波器的结构简介

8.4.2有限冲激响应滤波器的设计方案

8.5分频器的建模与设计

8.5.1偶数分频器的设计

8.5.2奇数分频器的设计

8.5.3半整数分频器的设计

8.6小结

8.7习题

参考文献

　　本书由浅入深地介绍了VHDL及有关硬件电路设计的相关知识。全书共分8章，第1章简单介绍了EDA技术的基本知识及数字系统硬件设计的方法；第2章介绍了目前较流行的基于PC的EDA工具软件QuartusⅡ6.0：第3、4章详细介绍了VHDL的基本知识和基本语法，并重点介绍了VHDL的对象、数据类型和运算符，VHDL的基本结构，VHDL的基本语句，VHDL的属性；第5章通过一些常用标准件介绍了组合逻辑电路和时序逻辑电路的VHDL设计方法、编程和模拟仿真：第6章通过具体实例介绍了一些常用数字系统的VHDL设计；第7、8章介绍了一些实际应用的通信、数字信号处理(DSP)方面的VHDL程序的设计。　　本书由浅入深地介绍了VHDL及有关硬件电路设计的相关知识。全书共分8章，第1章简单介绍了EDA技术的基本知识及数字系统硬件设计的方法；第2章介绍了目前较流行的基于PC的EDA工具软件QuartusⅡ6.0：第3、4章详细介绍了VHDL的基本知识和基本语法，并重点介绍了VHDL的对象、数据类型和运算符，VHDL的基本结构，VHDL的基本语句，VHDL的属性；第5章通过一些常用标准件介绍了组合逻辑电路和时序逻辑电路的VHDL设计方法、编程和模拟仿真：第6章通过具体实例介绍了一些常用数字系统的VHDL设计；第7、8章介绍了一些实际应用的通信、数字信号处理(DSP)方面的VHDL程序的设计。　　本书可作为高等院校通信、电子工程、计算机科学与技术、自动控制等专业本科生、研究生的教材或教学参考书，也可作为从事各类数字系统电路设计的科研人员和硬件工程师的应用参考书。