EDA技术实用教程

　　本书根据课堂教学和实验操作的要求，以提高实际工程设计能力为目的，深入浅出地对EDA技术及相关知识作了系统和完整的介绍，使读者通过本书的学习并完成推荐的实验，能初步了解和掌握EDA的基本内容及实用技术。全书共12章，包括四部分内容。第一部分对EDA的基本知识、常用的EDA工具使用方法和目标器件的结构原理做了介绍；第二部分以向导的形式和实例为主的方法介绍了三种不同的设计输入方法；第三部分对VHDL的设计优化做了介绍；第四部分详述了基于EDA技术的典型设计项目。各章都安排了习题和针对性较强的实验与设计。书中列举的VHDL设计实例和实验示例，都经由EDA工具编译通过，并在EDA实验系统上通过了硬件测试，可直接使用。本书可作为高等院校电子工程、通信、工业自动化、计算机应用技术、电子对抗、仪器仪表、数字信号或图像处理等学科的本科生或研究生的电子设计或EDA课程的教材及实验指导书，也可作为相关专业技术人员的自学参考书。

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第1章 概述
1. 1 EDA技术及其发展
1. 2 EDA技术实现目标
1. 3 硬件描述语言VHDL
1. 4 VHDL综合
1. 5 基于VHDL的自顶向下设计方法
1. 6 EDA与传统电子设计方法的比较
1. 7 EDA的发展趋势
习题
第2章 EDA设计流程及其工具
2. 1 FPGA／CPLD设计流程
2. 1. 1 设计输入 原理图／HDL文本编辑
2. 1. 2 综合
2. 1. 3 适配
2. 1. 4 时序仿真与功能仿真
2. 1. 5 编程下载
2. 1. 6 硬件测试
2. 2 ASIC及其设计流程
2. 2. 1 ASIC设计方法
2. 2. 2 一般ASIC设计的流程
2. 3 常用EDA工具
2. 3. 1 设计输入编辑器
2. 3. 2 HDL综合器
2. 3. 3 仿真器
2. 3. 4 适配器 布局布线器
2. 3. 5 下载器 编程器
2. 4 MAX plusⅡ概述
2. 5 IP核
习题
第3章 FPGA／CPLD结构与应用
3. 1 概述
3. 1. 1 可编程逻辑器件的发展历程
3. 1. 2 可编程逻辑器件的分类
3. 2 简单PLD原理
3. 2. 1 电路符号表示
3. 2. 2 PROM
3. 2. 3 PLA
3. 2. 4 PAL
3. 2. 5GAL
3. 3 CPLD结构与工作原理
3. 4 FPGA结构与工作原理
3. 4. 1 查找表
3. 4. 2 FLEXl0K系列器件
3. 5 FPGA／CPLD测试技术
3. 5. 1 内部逻辑测试
3. 5. 2 JTAG边界扫描测试
3. 5. 3 嵌入式逻辑分析仪
3. 6 FPGA／CPLD产品概述
3. 6. 1 Lattice公司CPLD器件系列
3. 6. 2 Xilinx公司的FPGA和CPLD器件系列
3. 6. 3 Altera公司FPGA和CPLD器件系列
3. 6. 4 Actel公司的FPGA器件系列
3. 6. 5 Altera公司的FPGA配置方式与器件系列
3. 7 CPLD和FPGA的编程与配置
3. 7. 1 CPLD的ISP方式编程
3. 7. 2 使用PC并行口配置即GA
3. 7. 3 使用专用配置器件配置即GA
3. 7. 4 使用单片机配置即GA
3. 7. 5 使用CPID配置FPGA
习题
实验与设计
3-1 单片机或CPLD及EPROM配置FPGA电路设
第4章 VHDL设计初步
4. 1 多路选择器VHDL描述
4. 1. 1 2选1多路选择器的VHDL描述
4. 1. 2 VHDL相关语法说明
4. 1. 3 VHDL设计的基本概念和语句小节
4. 2 寄存器描述及其VHDL语言现象
4. 2. 1 D触发器的VHDL描述
4. 2. 2 D触发器VHDL描述的语言现象说明
4. 2. 3 实现时序电路的VHDL不同表达方式
4. 2. 4 异步时序电路设计
4. 3 1 位二进制全加器的VHDL设计
4. 3. 1 半加器描述和CASE语句
4. 3. 2 全加器描述和例化语句
4. 3. 3 VHDL设计基本概念和语言现象小节
4. 4 VHDL文本输入设计方法初步
4. 4. 1 编辑输入并保存VH L源文件
4. 4. 2 将当前设计设定为工程和选定目标器件
4. 4. 3 选择VHDL文本编译版本号和排错
4. 4. 4 时序仿真
4. 4. 5 设计项目的其他信息和资源配置
4. 4. 6 引脚锁定
4. 4. 7 编程下载和测试
4. 4. 8 设计流程归纳
4. 4. 9 MAX plusⅡ在Windows2000／XP上的安装设置
习题
实验与设计
4-1 简单组合电路的设计
4-2 简单时序电路的设计
第5章 VHDL设计进阶
5. 1 4位加法计数器的VHDL描述
5. 1. 1 4位加法计数器
5. 1. 2 整数. 自然数和正整数数据类型
5. 1. 3 4位加法计数器的另一种表达方式
5. 2 不同工作方式的时序电路设计
5. 2. 1 相关语法
5. 2. 2 带有复位和时钟使能的十进制计数器
5. 2. 3 带有并行置位的移位寄存器
5. 3 数据对象DATAOBJECTS
5. 3. 1 常数 CONSTANT
5. 3. 2 变量 VARIABLE
5. 3. 3 信号 SIGNAL
5. 3. 4 进程中的信号与变量赋值语句
5. 4 双向电路和三态控制电路设计
5. 4. 1 三态门设计
5. 4. 2 双向端口设计
5. 4. 3 三态总线电路设计
5. 4. 4 顺序条件语句IF语句
5. 5 进程语句结构
5. 5. 1 进程语句格式
5. 5. 2 PROCESS组成
5. 5. 3 进程要点
5. 6 仿真延时
5. 6. 1 固有延时
5. 6. 2 传输延时
5. 6. 3 仿真
习题
实验与设计
5-1 设计含异步清零和同步时钟使能的加法计数器
5-2 7段数码显示译码器设计
5-3 8位数码扫描显示电路设计
5-4 数控分频器的设计
5-5 8位十六进制频率计设计
5-6 32位并进／并出移位寄存器设计
第6章 原理图输入设计方法
6. 1 原理图方式设计初步
6. 2 较复杂电路的原理图设计
6. 2. 1 设计有时钟使能的2位十进制计数器
6. 2. 2 频率计主结构电路设计
6. 2. 3 测频时序控制电路设计
6. 2. 4 频率计顶层电路设计
6. 3 参数可设置LPM宏功能块应用
6. 3. 1 基于LPM COUNTER的数控分频器设计
6. 3. 2 基于LPM ROM的4位乘法器设计
6. 4 波形输入设计方法
习题
实验与设计
6-1 用原理图输入法设计8位全加器
6-2 用原理图输入法设计较复杂数字系统
6-3 LPM模块使用
第7章 有限状态机设计与LPM应用
7. 1 一般有限状态机的设计
7. 1. 1 用户自定义数据类型定义语句
7. 1. 2 为什么要使用状态机
7. 1. 3 一般有限状态机的设计
7. 2 Moore型有限状态机的设计
7. 2. 1 多进程有限状态机
7. 2. 2 单进程Moore型有限状态机
7. 3 Mealy型有限状态机的设计
7. 4 状态编码
7. 4. 1 状态位直接输出型编码
7. 4. 2 顺序编码
7. 4. 3 一位热码编码 One-HotEncoding
7. 5 状态机剩余状态处理
7. 6 LPM模块的VHDL文本方式调用
7. 6. 1 A／D采样系统顶层电路设计
7. 6. 2 编辑定制LPM RAM模块
7. 6. 3 双口RAM定制
7. 6. 4 正弦信号发生器设计与LPMROM定制
7. 6. 5 编辑定制LPM FIFO模块
7. 6. 6 LPM FIFO定制文件的仿真测试
习题
实验与设计
7-1 用状态机实现序列检测器的电路设计
7-2 用状态机实现对ADC0809的采样控制电路
7-3 波形发生与扫频信号发生器电路设计
7-4 简易存储示波器设计
7-5 用比较器和D／A器件实现A／D转换功能的电路设计
第8章 VHDL结构与要素
8. 1 实体
8. 1. 1 实体语句结构
8. 1. 2 GENERIC类属说明语句
8. 1. 3 类属映射语句
8. 1. 4 PORT 端口 说明
8. 2 结构体
8. 3 子程序
8. 3. 1 函数 FUNCTION
8. 3. 2 重载函数 OVERLOAl EDFUNCTION
8. 3. 3 过程 PROCEDURE
8. 3. 4 重载过程 OVERLOADEDPROCEDURE
8. 4 VHDL库
8. 4. 1 库的种类
8. 4. 2 库的用法
8. 5 VHDL程序包
8. 6 配置
8. 7 VI-IDL文字规则
8. 7. 1 数字
8. 7. 2 字符串
8. 7. 3 标识符
8. 7. 4 下标名
8. 8 数据类型
8. 8. 1 VHDL的预定义数据类型
8. 8. 2 IEEE预定义标准逻辑位与矢量
8. 8. 3 其他预定义标准数据类型
8. 8. 4 数组类型
8. 9 VHDL操作符
8. 9. 1 逻辑操作符
8. 9. 2 关系操作符
8. 9. 3 算术操作符
习题
实验与设计
8-1 移位相加8位硬件乘法器电路设计
8-2 乐曲硬件演奏电路设计
8-3 乒乓球游戏电路设计
第9章 VHDL基本语句
9. 1 顺序语句
9. 1. 1 赋值语句
9. 1. 2 IF语句
9. 1. 3 CASE语句
9. 1. 4 LOOP语句
9. 1. 5 NEXT语句
9. 1. 6 EXIT语句
9. 1. 7 WAIT语句
9. 1. 8 子程序调用语句
9. 1. 9 返回语句 RETURN
9. 1. 10 空操作语句 NULL
9. 2 VHDL并行语句
9. 2. 1 并行信号赋值语句
9. 2. 2 块语句
9. 2. 3 并行过程调用语句
9. 2. 4 元件例化语句
9. 2. 5 生成语句
9. 3 属性描述与定义语句
习题
实验与设计
9-1 VGA彩条信号显示控制器设计
9-2 VGA图像显示控制器设计
9-3 循环冗余校验 CRC 模块设计
9-4 EDA技术在步进电机细分驱动控制中的应用
9-5 直流电机PWM控制的PPGA实现
第10章 设计优化和设计方法
10. 1 面积优化
10. 1. 1 资源共享
10. 1. 2 逻辑优化
10. 1. 3 串行化
10. 2 速度优化
10. 2. 1 流水线设计
10. 2. 2 寄存器配平
10. 2. 3 关键路径法
10. 3 使用MAX plusⅡ优化设计
10. 3. 1 全局逻辑综合选项
10. 3. 2 时间需求选项
10. 3. 3 打包
10. 3. 4 局部逻辑综合选项
10. 3. 5 探针的使用
10. 4 其他设置
10. 4. 1 Slow Slew Rate设置
10. 4. 2 PPGA配置器件设置与编程
10. 4. 3 编程文件转换
10. 4. 4 手工分配逻辑宏单元LC
习题
实验与设计
10-1 采用流水线技术设计高速数字相关器
10-2 线性反馈移位寄存器 LFSR 设计
10-3 直接数字式频率合成器 DDS 设计
10-4 数控移相正弦信号发生器设计
第11章 EDA工具软件接口
11. 1 EDA软件接口流程
11. 2 Synplify与MAX plusⅡ的接口
11. 3 ModelSim与MAX plusⅡ的接口
习题
实验与设计
11-1 EDA工具接口实验
11-2 采用高速ADCTLC5510的简易存储示波器设计
第12章 电子系统设计实践
12. 1 等精度频率计设计
12. 1. 1 主系统组成
12. 1. 2 测频原理
12. 1. 3 FPGA／CPLD开发的VHDL设计
12. 1. 4 测试与设计步骤
12. 1. 5 相位测试
12. 2 使用IPCore设计FIR滤波器
习题
实验与设计
12-1 多功能测试仪设计
12-2 FIR滤波器设计
附录
附录1 部分习题参考答案
附录2 EDA实验开发系统使用介绍
主要参考文献