VHDL与微机接口设计（赵世霞）

　　本书是在教学实践的基础上编写的，主要目的是通过具体的实例来学习VHDL语言，并掌握微机接口电路的设计方法。本书的内容分为3部分：第1部分是VHDL语言基础，介绍了VHDL语言的数据类型、基本语句、程序结构；第2部分是基于VHDL语言的微机接口电路设计，以常用的微机接口电路为例讲述了电路设计的方法，可以为设计大型复杂电路打下基础：第3部分是设计工具的使用，以ALtera公司的MAX+plusⅡ为例详细地讲述了软件的安装与使用，以图解的方式给出了详细的步骤和操作方法。本书可以作为电子、计算机类大学生的实践类课程教学用书，也可作为各类电子技术人员的学习参现代电子技术的发展促进了传统设计方法的进步，掌握VHDL语言和计算机接口技术，使用EDA设计电子系统是电子类的大学生应具备的基本技能。微机接口是各大学普遍开设的计算机技术课程，但是我们的教学实验大部分是采用专用芯片，在内容和形式上基本是固定的。现在包括计算机在内的电子系统正朝着片上系统SoC（systemonchip）发展，为适应这种新的发展趋势，课程的知识结构需要更新，实验的手段也要有比较大的改观。VHDL语言是面向硬件描述对象的语言，只有结合硬件设计对象来学习，才能更好地理解和掌握它，因此在学习方式上应与其他的高级语言有所不同，必须要面对硬件设计的实体。编写此书的目的是将VHDL语言的学习和微机接口的设计紧密地结合起来，在学习硬件描述语言VHDL的基础上，可亲自动手设计一个实际的微机接口芯片。从程序设计、仿真模拟、系统综合优化，目标电路代码装载到可编程芯片中，直至最后连接到微机总线上编写接口程序进行调试。这是一个综合多方面知识，融会贯通的全过程训练，可提高学习硬件的兴趣和信心。本书是在教学实践的基础上编写的，书中的实例都经过实践检验。通过一段时间的教学实践，我们发现学习一种新的语言对于大多数学生难度都不会太大，但是对于设计并调试一个实际的应用系统来说，有相当一部分同学开始时都感到困惑和迷茫。因此，类似采用EDA设计的这种教学实验，我们必须要给学生开设，但一定要有针对性，实验也不能设计得太大或太繁杂。要让学生通过实验，能够得到一个完整的成果，而不是半成品或中间件，这样将有利于激发学习欲望。从开始心里没有底到逐步相信自己，一直到最后完成作品，每一步都有一种成功的喜悦。经过教学尝试，我们还认为，VHDL语言与微机接口设计结合起来是合适的，难度适中，也可以促进学生对微机接口的学习更深入，不仅了解接口芯片外部的使用特性，而且更加清楚接口芯片内部的工作原理。在老师的指导下，充分发挥学生的创造性和综合运用知识的能力，从而达到从验证学习到研究型的转变，课程教学从以教师为主体到以学生为主体的转变。在学习VHDL基本语法和程序设计的基础上，利用本书和现有的微机接口实验装置，可以开设基于VHDL设计的各种微机接口实验。实验的平台可利用各学校现有的微机接口实验装置，不需要增加太大的投资。例如，我们就是利用原有的清华大学科教仪器厂的TPC-H实验装置，另外再配上一块FPGA的实验板，给学生开设实验的。在此特别感谢参加“SRT项目”和“工程实践”的同学耿云川、陈残和邹轶等所做的工作。本书的内容有些是通过设计实践后总结出来的，也有的是经过摸索而得到的（例如该软件在不同操作系统的平台下装载芯片要安装配置文件的问题），将其介绍给大家，希望在学习时少走些弯路。由于作者水平所限，本书在编写的过程中若有任何错漏，恳请广大读者批评指正。作者24年5月于清华大学

暂缺《VHDL与微机接口设计（赵世霞）》作者简介

第1章  概述
  1.1  电子器件的发展和现状
  1.2  设计方法的发展
  1.3  层次化的设计与VHDL的应用
第2章  VHDL语言与程序结构
  2.1  语言特点与设计流程
  2.2 VHDL程序基本结构
  2.2.1  实体
  2.2.2  结构体
第3章  VHDL语言基础
  3.1标识符
  3.2数据对象(obiect)
  3.3数据类型
  3.3.1  标准数据类型
  3.3.2  用户自定义的数据类型
  3.3.3  ~EE标准数据类型
  3.4词法单元
  3.5  运算操作符与表达式
第4章  VHDL语言库的使用
  4.1  库的作用与使用
  4.2  库
  4.3程序包
第5章  VHDL基本语法
  5.1  并行语句
  5.1.1  进程语句(process)
  5.1.2  WAIT语句
5.1.3  信号赋值语句
  5.1.4  并行断言语句(assert)
  5.1.5  块语句(block)
  5.1.6  生成语句(generate)
  5.1.7子程序(subprogram)
  5.1.8其他
  5.2   顺序语句
  5.2.1  变量和信号的赋值
  5.2.2  IF语句
  5.2.3  CASE语句
  5.2.4  LOOP语句
  5.2.5  NEXT语句
  5.2.6  EXIT语句
  5.2.7  RETURN语句
  5.2.8  NULL语句
  5.2.9  REPORT语句
  5.3  命名规则及注释
  5.4 VHDL设计举例
  5.4.1  8位移位寄存器的设计
  5.4.2  4位微处理器的设计
  思考题
第6章  微机接口电路的设计
  6.1  设计并行接口芯片
  6.1.1  理解芯片的功能和结构
  6.1.2  了解芯片的工作方式与编程设置
  6.1.3  选择方案构思整体的实现思路
  6.1.4  实现相应的功能
  6.1.5  优化与功能取舍
  6.1.6  仿真模拟并装载芯片进行验证测试
  6.1.7  设计实例思考题
  6.2  设计串行接口芯片
  6.2.1  串行通信的基本概念与术语
  6.2.2  解芯片并构思整体的实现思路
  6.2.3  用VIOL实现设计的思路
  6.2.4设计实例
  6.3  设计定时／计数器芯片8253／8254
  6.3.1  解芯片的结构与功能
  6.3.2  构思整体的实现思路
  6.3.3  设计实例
  6.4设计PS／2键盘接口
  6.4.1  PS／2接口通信
  6.4.2键盘扫描码表
  6.4.3  设计实例
  思考题
  第3部分  设计工具的使用
  第7章  设计软件的使用
  7.1  MAX+plusⅡ的使用
  7.1.1  MAX+plusⅡ概况
  7.1.2  软件的安装与认证
  7.1.3  软件的使用
  7.1.4  软件在使用中的常见问题
  7.2 QuartusⅡ的使用
  7.2.1  软件的安装
  7.2.2软件的使用
  7.3  配置文件的安装
附录A  PCI接口卡的编程
  A.1  使用PCI接口卡在Windows2000下的编程
  A.1.1  基本输入／输出函数
  A.1.2  中断函数
  A.2  使用PCI接口卡在Windows98下的编程
  A.2.1  替换基地址值的方法
  A.2.2  使用中断时的编程
附录B  ASCII码表
附录C  常用DOS功能调用命令
参考文献