EDA技术及应用教程内容简介

该书主要介绍EDA技术的基本概念、应用特点、可编程逻辑器件、硬件描述语言(VHDL)及常用逻辑单元电路的VHDL编程技术;以及EDA技术的开发过程、开发工具软件Quartus Ⅱ的使用、EDA设计过程中常见工程问题的处理等。《EDA技术及应用教程》从教学和应用的角度出发，首先介绍了EDA技术的基本概念、应用特点、可编程逻辑器件、硬件描述语言(VHDL)及常用逻辑单元电路的VHDL编程技术;然后，以EDA应用为目的，通过EDA实例详细介绍了EDA技术的开发过程、开发工具软件Quartus Ⅱ的使用、EDA设计过程中常见工程问题的处理;最后，介绍了工程中典型的EDA设计实例。

《EDA技术及应用教程》各章节均配有习题及设计实例练习，便于读者学习和教学使用。

《EDA技术及应用教程》可作为高等院校电子、通信、自动化及计算机等专业EDA应用技术的教学用书，也可作为高职院校相关专业的教学参考用书。

前言

第1章 概述

1.1 EDA技术的发展

1.2 EDA技术的主要内容

1.2.1 可编程逻辑器件

1.2.2 硬件描述语言

1.2.3 EDA软件开发工具

1.2.4 实验开发系统

1.3 EDA技术的设计流程

1.3.1 设计输入

1.3.2 逻辑综合

1.3.3 目标器件的适配

1.3.4 目标器件的编程/下载

1.3.5 设计过程中的仿真

1.3.6 硬件仿真/硬件测试

1.4 EDA技术的设计方法

1.5 习题

第2章 可编程逻辑器件

2.1 简单PLD的基本结构

2.2 CPLD的基本结构

2.3 FPCA的基本结构

2.4 可编程逻辑器件产品简介

2.4.1 Ahera系列产品

2.4.2 Xilinx系列产品

2.4.3 Lattice系列产品

2.5 习题

第3章 硬件描述语言VHDL

3.1 VHDL简介

3.1.1 VHDL的发展及特点

3.1.2 传统设计与VHDL设计对照

3.2 VHDL程序的基本结构

3.2.1 VHDL程序的基本单元与构成

3.2.2 实体

3.2.3 结构体

3.2.4 程序包.库和配置

3.3 VHDL的语法要素

3.3.1 VHDL文字规则

3.3.2 VHDL数据对象

3.3.3 VHDL数据类型

3.3.4 运算操作符

3.4 VHDL结构体的描述方式

3.4.1 顺序描述语句

3.4.2 并行描述语句

3.4.3 属性描述语句

3.5 VHDL设计逻辑电路的基本思想和方法

3.5.1 逻辑函数表达式方法

3.5.2 真值表方法

3.5.3 电路连接描述方法

3.5.4 不完整条件语句方法

3.5.5 层次化设计方法

3.6 习题

第4章 用VHDL程序实现常用逻辑电路

4.1 组合逻辑电路设计

4.1.1 基本逻辑门

4.1.2 三态门

4.1.3 3-8译码器

4.1.4 优先编码器

4.1.5 7段码译码器

4.1.6 二-十进制BCD译码器

4.1.7 多位加(减)法器

4.2 时序逻辑电路设计

4.2.1 触发器

4.2.2 计数器

4.2.3 分频器

4.2.4 移位寄存器

4.3 状态机逻辑电路设计

4.3.1 一般状态机的设计

4.3.2 状态机的应用

4.4 习题

第5章 EDA开发软件及应用

5.1 QuartusII软件简介

5.2 QuartusII软件的安装

5.2.1 系统要求

5.2.2 安装操作

5.2.3 安装许可证

5.3 QuartusII设计输入

5.3.1 文本设计输入方式

5.3.2 原理图设计输入方式

5.3.3 混合输入方式

5.4 QuartusII设计编译

5.4.1 编译前的设置

5.4.2 全程编译

5.5 QuartusII设计仿真

5.5.1 创建波形文件

5.5.2 创建输入输出向量

5.5.3 设置仿真时间

5.5.4 设置输入信号

5.5.5 波形仿真

5.6 QuartusII器件编程

5.6.1 引脚设置和下载

5.6.2 器件编程下载

5.7 Max+plusII软件简介

5.7.1 设计输入

5.7.2 设计编译

5.7.3 设计校验

5.7.4 器件编程

5.8 转化Max+PlusII工程文件

5.9 习题

第6章 EDA仿真技术应用实例

6.1 带使能和片选端的16:4线优先编码器设计

6.1.1 原理分析

6.1.2 程序设计

6.1.3 编译仿真

6.2 7段显示译码器设计

6.2.1 原理分析

6.2.2 程序设计

6.2.3 编译仿真

6.3 带异步清零端的12位二进制全加器设计

6.3.1 原理分析

6.3.2 程序设计

6.3.3 编译仿真

6.4 带异步清零/置位端的Ⅸ触发器设计

6.4.1 原理分析

6.4.2 程序设计

6.4.3 编译仿真

6.5 4位锁存器设计

6.5.1 原理分析

6.5.2 程序设计

6.5.3 编译仿真

6.6 32进制多样型计数器设计

6.6.1 原理分析

6.6.2 程序设计

6.6.3 编译仿真

6.7 8位多样型移位寄存器设计

6.7.1 原理分析

6.7.2 程序设计

6.7.3 编译仿真

6.8 Moore状态机的设计

6.8.1 原理分析

6.8.2 程序设计

6.8.3 编译仿真

6.9 Mealy状态机的设计

6.9.1 原理分析

6.9.2 程序设计

6.9.3 编译仿真

6.1 0习题

第7章 QuanusII中的宏功能模块及应用

7.1 QuartusII宏功能模块概述

7.1.1 宏功能模块与LPM函数

7.1.2 知识产权IP核

7.2 宏功能模块定制管理器

7.2.1 宏功能模块定制管理器的使用

7.2.2 宏功能模块定制管理器的文件

7.3 宏功能模块的应用

7.3.1 arithmetic宏功能模块

7.3.2 gates宏功能模块

7.3.3 10组件宏功能模块的使用

7.3.4 storage宏功能模块的使用

7.4 宏功能模块的例化

7.5 习题

第8章 常见EDA设计中的工程问题

8.1 建立时间和保持时间

8.2 竞争和冒险

8.2.1 PLD内部毛刺产生的原因

8.2.2 毛刺消除

8.3 EDA设计中的同步电路

8.3.1 同步电路与异步电路

8.3.2 同步清除和置位信号

8.4 时钟问题

8.5 面积与速度之间的关系

8.5.1 串并转换

8.5.2 流水线操作

8.6 低功耗设计原则

8.7 数字系统设计中可编程器件的选择原则

8.7.1 从系统设计角度的目标器件选择原则

8.7.2 从器件资源角度的目标器件选择原则

8.7.3 从器件管脚来确定

8.8 习题

第9章 EDA技术工程应用实例

9.1 交通灯控制器的设计

9.1.1 原理分析

9.1.2 程序设计

9.1.3 编译仿真

9.2 4X5矩阵键盘设计

9.2.1 原理分析

9.2.2 程序设计

9.2.3 编译仿真

9.3 数字电子钟设计

9.3.1 原理分析

9.3.2 程序设计

9.3.3 编译仿真

9.4 6位十进制数字频率计设计

9.4.1 原理分析

9.4.2 程序设计

9.4.3 编译仿真

9.5 数字波形产生器设计

9.5.1 原理分析

9.5.2 程序设计

9.5.3 编译仿真

9.6 10层全自动电梯控制器设计

9.6.1 原理分析

9.6.2 程序设计

9.6.3 编译仿真

9.7 17阶线性相位FIR滤波器设计

9.7.1 原理分析

9.7.2 程序设计

9.7.3 编译仿真

9.8 习题

参考文献

……

《EDA技术与应用教程》是全国高职高专教育电子电气类专业规划教材之一。

《EDA技术及应用:VHDL版(第3版)》内容分为五个部分，前四部分为正文，共七章，第五部分为附录。第一部分概括地阐述了EDA技术及应用的有关问题(第1章);第二部分比较全面地介绍了EDA技术的主要内容，包括EDA的物质基础--Lattice、Altera和Xilinx公司主流大规模可编程逻辑器件FPGA/CPL.D的品种规格、性能参数、组成结构及原理(第2章)，EDA的主流表达方式--VHDL，的编程基础(第3章)，EDA的设计开发软件--QutrtusII8.0、ISESuite10.1、ispl..EVER8.1、Synpli母PRO7.6、ModelSimSE6.0等五个常用EDA工具软件的安装与使用(第4章)，EDA的实验开发系统--通用EDA实验开发系统的基本组成、工作原理、性能指标及GW48型EDA实验开发系统的结构及使用方法(第5章);第三部分提供了12个综合性的EDA应用设计实例(第6章)，包括数字信号处理、智能控制、神经网络中经常用到的高速PID控制器、FIR滤波器、CORDIC算法的应用等实例;第四部分是EDA技术实验(第7章);第五部分是附录，包括常用FPGA/CPID管脚图、利用WWW进行EDA资源的检索等内容。

《EDA技术及应用:VHDL版(第3版)》可供高等院校电子工程、通信工程、自动化、计算机应用、仪器仪表等信息工程类及相近专业的本科生或研究生使用，也可作为相关人员的自学参考书。

《EDA技术及应用:VHDL版(第3版)》配有电子教案，有需要者可登录出版社网站下载。

第1章 EDA技术概述

1.1 EDA技术及其发展

1.2 EDA技术的主要内容

1.3 EDA的设计流程

1.4 常用EDA工具

本章小结

思考练习

第2章 可编程逻辑器件

2.1 可编程逻辑器件概述

2.1.1 可编程逻辑器件的基本结构

2.1.2 可编程逻辑器件的发展历程

2.1.3 可编程逻辑器件的分类

2.1.4 CPLD与FPGA比较

2.2 CPLD的实现原理与典型结构

2.2.1 CPLD的逻辑实现原理

2.2.2 典型CPLD器件简介--MAX3000A

2.3 FPGA的实现原理与典型结构

2.3.1 FPGA的逻辑实现原理

2.3.2 典型FPGA器件简介--Cyclone

2.4 FPGA/CPLD产品概述

2.4.1 FPGA/CPLD产品主要厂商

2.4.2 Altera公司的可编程逻辑器件

2.4.3 Xilinx公司的可编程逻辑器件

2.4.4 Lattice公司的可编程逻辑器件

2.4.5 FPGA/CPLD的开发应用选择

2.5 FPGA/CPLD器件的配置与编程

2.5.1 配置与编程工艺

2.5.2 下载电缆与接口

2.5.3 编程与配置模式

2.5.4 FPGA的配置方式

本章小结

思考练习

实训项目

第3章 QuartusⅡ应用基础

3.1 QuartusⅡ软件概述

3.1.1 QuartusⅡ软件简介

3.1.2 QuartusⅡ功能特点

3.1.3 QuartusⅡ界面预览

3.1.4 QuartusⅡ授权许可

3.2 QuartusⅡ设计流程

3.3 QuartusⅡ设计实例

3.3.1 建立工程文件

3.3.2 设计文件输入

3.3.3 编译工程文件

3.3.4 建立仿真测试的矢量波形文件

3.3.5 仿真并观察RTL电路

3.3.6 分配引脚

3.3.7 编程下载与硬件测试

本章小结

思考练习

实训项目

第4章 硬件描述语言VHDL

4.1 VHDL语言概述

4.1.1 VHDL简介

4.1.2 VHDL优点

4.1.3 VHDL实例

4.2 VHDL程序结构

4.2.1 实体

4.2.2 结构体

4.2.3 库

4.2.4 程序包

4.2.5 配置

4.3 VHDL语言要素

4.3.1 VHDL的文字规则

4.3.2 VHDL的数据对象

4.3.3 VHDL的数据类型

4.3.4 VHDL的操作符

4.3.5 VHDL的属性

4.4 VHDL描述语句

4.4.1 顺序描述语句

4.4.2 并行描述语句

4.5 VHDL描述风格

4.5.1 行为描述

4.5.2 数据流描述

4.5.3 结构描述

4.6 VHDL设计方法

4.6.1 电路模块的划分与工程文件夹的建立

4.6.2 设计底层电路模块

4.6.3 设计电路顶层文件

4.6.4 编译仿真顶层设计文件

4.6.5 下载顶层设计文件

本章小结

思考练习

实训项目

第5章 基本数字单元设计

5.1 组合逻辑电路设计

5.1.1 运算电路设计

5.1.2 编码器设计

5.1.3 译码器设计

5.1.4 数据选择器设计

5.1.5 数据比较器设计

5.1.6 三态门及总线缓冲器设计

5.2 时序逻辑电路设计

5.2.1 触发器设计

5.2.2 锁存器设计

5.2.3 移位寄存器设计

5.2.4 计数器设计

5.3 状态机设计

5.3.1 摩尔状态机设计

5.3.2 米利状态机设计

5.4 存储器设计

5.4.1 只读存储器设计

5.4.2 随机存储器设计

本章小结

思考练习

实训项目

第6章 EDA技术综合应用

6.1 数字钟的设计

6.1.1 设计要求

6.1.2 设计方案

6.1 _3模块设计

6.1.4 仿真分析

6.2 数字频率计的设计

6.2.1 设计要求

6.2.2 设计方案

6.2.3 模块设计

6.2.4 仿真分析

6.3 函数信号发生器的设计

6.3.1 设计要求

6.3.2 设计方案

6.3.3 模块设计

6.3.4 仿真分析

6.4 交通信号灯控制器的设计

6.4.1 设计要求

6.4.2 设计方案

6.4.3 模块设计

6.4.4 仿真分析

6.5 数字电压表设计

6.5.1 设计要求

6.5.2 设计方案

6.5.3 模块设计

6.5.4 仿真分析

6.6 出租车计费系统

6.6.1 设计要求

6.6.2 设计方案

6.6.3 模块设计

6.6.4 仿真分析

附录 EDA实验开发系统简介

附录A GW48系列EDA/SOPC系统使用说明

A.1 GW48教学实验系统实验电路结构图

A.2 GW48结构图信号与芯片引脚对照表

附录B AlteraDE2开发板使用方法

B.1 AlteraDE2开发板的结构

B.2 DE2开发板与目标芯片的引脚连接

参考答案

参考文献