EDA技術(shù)與應(yīng)用

前言

　　人類社會(huì)進(jìn)入到當(dāng)今高度發(fā)達(dá)的信息化社會(huì)，與電子技術(shù)的發(fā)展，尤其是集成電路的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)的發(fā)展是密不可分的。人們每天都在使用的電子產(chǎn)品，其功能越來(lái)越強(qiáng)大，性能在不斷地提高，價(jià)格卻始終呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，而且產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期變得越來(lái)越短，整個(gè)人類正在享受著這種進(jìn)步。事實(shí)上，促成這種進(jìn)步的主要原因就是生產(chǎn)制造技術(shù)和電子設(shè)計(jì)技術(shù)的高速發(fā)展和進(jìn)步。生產(chǎn)制造技術(shù)以微細(xì)加工技術(shù)為代表，目前已經(jīng)發(fā)展到深亞微米階段，可以在幾平方厘米的芯片上集成出數(shù)千萬(wàn)個(gè)晶體管；而電子設(shè)計(jì)技術(shù)的核心便是EDA（Electronic Design Automation）技術(shù)。EDA技術(shù)是以計(jì)算機(jī)為工作平臺(tái)，融合了應(yīng)用電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及智能化技術(shù)的最新成果而研制成的一種基于芯片的現(xiàn)代電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。EDA技術(shù)主要包括大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷?、硬件描述語(yǔ)言、開發(fā)工具軟件及實(shí)驗(yàn)開發(fā)系統(tǒng)四個(gè)方面。其中，大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷抢肊DA技術(shù)進(jìn)行電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的硬件載體，硬件描述語(yǔ)言是利用EDA技術(shù)進(jìn)行電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要表達(dá)手段，開發(fā)工具軟件是利用EDA技術(shù)進(jìn)行電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的智能化與自動(dòng)化設(shè)計(jì)工具，實(shí)驗(yàn)開發(fā)系統(tǒng)則是提供芯片下載電路及EDA實(shí)驗(yàn)和開發(fā)的外圍環(huán)境資源?！　”緯菄@著大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷⒂布枋稣Z(yǔ)言、開發(fā)工具軟件及實(shí)驗(yàn)開發(fā)系統(tǒng)這四個(gè)方面展開的?！　∧壳坝斜姸嗟募呻娐分圃焐虖氖麓笠?guī)?？删幊踢壿嬈骷难兄坪蜕a(chǎn)，產(chǎn)品性能和集成邏輯單元的規(guī)模得到了極大的提高，使得可編程邏輯器件幾乎可以覆蓋數(shù)字電子領(lǐng)域的所有應(yīng)用。如Altera公司早在2000年就推出了可編程片上系統(tǒng)SOPC和Nios軟核處理器。正是由于.Altera公司在可編程邏輯器件方面做出的卓越貢獻(xiàn)，其產(chǎn)品才有較高的市場(chǎng)占有率。本書將主要介紹Altera公司典型的可編程邏輯器件。　　硬件描述語(yǔ)言HDL是用于設(shè)計(jì)硬件電子系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言，它用軟件編程的方式來(lái)描述電子系統(tǒng)的邏輯功能、電路結(jié)構(gòu)和連接形式，與傳統(tǒng)的門級(jí)描述方式相比，它更適合大規(guī)模系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。目前使用的硬件描述語(yǔ)言有VHDL、Verilog、AHDL和ABEL等，由于VHDL語(yǔ)言可讀性強(qiáng)，易于修改和發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，得到眾多的EDA廠商支持，已經(jīng)成為硬件描述語(yǔ)言的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。本書使用VHDL進(jìn)行電子系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)。

內(nèi)容概要

本書比較系統(tǒng)地介紹了EDA技術(shù)主要涉及到的大規(guī)模可編程邏輯器件、硬件描述語(yǔ)言、開發(fā)工具軟件及實(shí)驗(yàn)開發(fā)系統(tǒng)四個(gè)方面的內(nèi)容?？删幊踢壿嬈骷榻B了Altera公司的典型器件，硬件描述語(yǔ)言介紹了已成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的VHDL，開發(fā)工具軟件介紹了業(yè)界最流行的Quartus II 7.2，所有設(shè)計(jì)實(shí)例都在DE2開發(fā)板上完成硬件驗(yàn)證。      全書共分10章，依次介紹了EDA的工程開發(fā)流程和自頂向下的設(shè)計(jì)方法，大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷慕Y(jié)構(gòu)、原理和典型器件，Quartus II 7.2操作基礎(chǔ)，VHDL語(yǔ)言基礎(chǔ)，VHDL的主要描述語(yǔ)句，VHDL設(shè)計(jì)共享，基本邏輯電路的VHDL參考設(shè)計(jì)，VHDL描述的有限狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)，數(shù)字電子鐘、簡(jiǎn)易異步通訊模塊、串口內(nèi)存讀寫控制器以及串口控制的液晶顯示控制器等設(shè)計(jì)實(shí)例以及仿真工具M(jìn)odelsim的使用方法。    本書可以作為電子類、自動(dòng)化類、計(jì)算機(jī)類、機(jī)電類等專業(yè)的本科生和研究生進(jìn)行EDA和嵌入式系統(tǒng)教學(xué)的教材或參考書，也可作為從事數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)、大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)和嵌入式系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的工程技術(shù)人員的參考書。

書籍目錄

第1章  概述  1.1  EDA技術(shù)的發(fā)展歷程  1.2  EDA技術(shù)的研究范疇  1.3  EDA軟件系統(tǒng)的構(gòu)成  1.4  數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法  1.5  EDA技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)  本章小結(jié)  思考與習(xí)題第2章  可編程邏輯器件  2.1  概述    2.1.1  PLD的發(fā)展進(jìn)程    2.1.2  PLD的分類  2.2  復(fù)雜可編程邏輯器件（CPLD）  2.3  現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列（FPGA）    2.3.1  FPGA的基本工作原理    2.3.2  FLEXl0K系列器件的基本結(jié)構(gòu)    2.3.3  CycloneⅡ器件介紹  2.4  可編程邏輯器件的編程與配置    2.4.1  CPID的在系統(tǒng)編程    2.4.2  FPGA的配置方式  2.5  可編程邏輯器件應(yīng)用選擇原則  本章小結(jié)  思考與習(xí)題第3章  集成開發(fā)平臺(tái)QuartusII操作基礎(chǔ)  3.1  QuartusII軟件的安裝  3.2  QuartusII軟件的用戶界面  3.3  QuartusII的開發(fā)流程    3.3.1  輸入設(shè)計(jì)文件    3.3.2  編譯設(shè)計(jì)文件    3.3.3  仿真設(shè)計(jì)文件    3.3.4  編程下載設(shè)計(jì)文件  3.4  QuartusII中宏功能模塊的調(diào)用方法  3.5  SigllalTapⅡ邏輯分析儀    3.5.1  SignalTapII邏輯分析儀的用戶界面    3.5.2  SignalTapII邏輯分析儀的使用流程  本章小結(jié)  思考與習(xí)題第4章  VHDL編程基礎(chǔ)  4.1  硬件描述語(yǔ)言及其特點(diǎn)    4.1.1  硬件描述語(yǔ)言的基本概念    4.1.2  常用硬件描述語(yǔ)言簡(jiǎn)介    4.1.3  VHDL的特點(diǎn)  4.2  VHDL程序基本結(jié)構(gòu)    4.2.1  實(shí)體描述    4.2.2  結(jié)構(gòu)體描述    4.2.3  模塊設(shè)計(jì)實(shí)例  4.3  VHDL語(yǔ)言要素    4.3.1  VHDL文字規(guī)則    4.3.2  VHDL數(shù)據(jù)對(duì)象    4.3.3  VHDL數(shù)據(jù)類型    4.3.4  VHDL操作符  4.4  VHDL結(jié)構(gòu)體描述方式    4.4.1  行為描述方式    4.4.2  數(shù)據(jù)流描述方式    4.4.3  結(jié)構(gòu)描述方式  本章小結(jié)  思考與習(xí)題第與章  VHDL主要描述語(yǔ)匐  5.1  概述  5.2  行為描述語(yǔ)句    5.2.1  賦值語(yǔ)句    5.2.2  并行信號(hào)賦值語(yǔ)句    5.2.3  順序控制語(yǔ)句    5.2.4  NULL，語(yǔ)句    5.2.5  WAIT語(yǔ)句    5.2.6  進(jìn)程語(yǔ)句  5.3  結(jié)構(gòu)描述語(yǔ)句    5.3  A元件例化語(yǔ)句    5.3.2  配置語(yǔ)句    5.3.3  生成語(yǔ)句    5.3.4  塊語(yǔ)句  本章小結(jié)  思考與習(xí)題第6章  VHDL設(shè)計(jì)共享，  6.1  VHDL設(shè)計(jì)庫(kù)    6.1.1  庫(kù)的種類    6.1.2  庫(kù)的使用方法  6.2  VHDL程序包  6.3  VHDL子程序與并行過(guò)程調(diào)用    6.3.1  VHDL函數(shù)    6.3.2  VHDL重載函數(shù)    6.3.3  VHDL過(guò)程    6.3.4  VHDL過(guò)程重載  本章小結(jié)  思考與習(xí)題第7章  基本邏輯電路設(shè)計(jì)  7.1  組合邏輯電路設(shè)計(jì)    7.1.1  譯碼器    7，1.2  編碼器    7.1.3  數(shù)據(jù)選擇器    7.1.4  數(shù)值比較器    7.1.5  奇偶校驗(yàn)器  7.2  時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)    7.2.1  觸發(fā)器    7.2.2  寄存器，    7.2.3  分頻器    7.2.4  計(jì)數(shù)器  本章小結(jié)  思考與習(xí)題第8章  有限狀態(tài)機(jī)韻VHDL設(shè)計(jì)  8.1  有限狀態(tài)機(jī)的基本概念    8.1.1  有限狀態(tài)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和功能    8.1.2  狀態(tài)機(jī)的狀態(tài)編碼    8.1.3  有限狀態(tài)機(jī)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)  8.2  一般有限狀態(tài)機(jī)的設(shè)計(jì)    8.2.1  一般有限狀態(tài)機(jī)的VHDL組成    8.2.2  一般有限狀態(tài)機(jī)的設(shè)計(jì)示例  8.3  摩爾狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)  8.4.米立狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)  本章小結(jié)  思考與習(xí)題第9章  數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例  9.1  數(shù)字電子鐘設(shè)計(jì)    9.1.1  設(shè)計(jì)方案    9.1.2  項(xiàng)層設(shè)計(jì)    9.1.3  模塊設(shè)計(jì)    9.1.4  實(shí)驗(yàn)與驗(yàn)證  9.2  簡(jiǎn)易異步收發(fā)器設(shè)計(jì)    9.2.1  異步通訊簡(jiǎn)介    9.2.2  頂層設(shè)計(jì)    9.2.3  模塊設(shè)計(jì)    9.2.4  實(shí)驗(yàn)與驗(yàn)證  9.3  內(nèi)存讀寫控制器設(shè)計(jì)    9.3.1  頂層設(shè)計(jì)    9.3.2  模塊設(shè)計(jì)    9.3.3  實(shí)驗(yàn)與驗(yàn)證  9.4  液晶顯示控制器設(shè)計(jì)    9.4.1  頂層設(shè)計(jì)    9.4.2  模塊設(shè)計(jì)    9.4.3  實(shí)驗(yàn)與驗(yàn)證第10章  EDA設(shè)計(jì)的仿真和測(cè)試  10.1  仿真簡(jiǎn)介  10.2  Modelsim簡(jiǎn)介    10.2.1  Modelsim的圖形用戶界面    10.2.2.Modelsim仿真步驟    10.2.3  Modelsim功能仿真    10.2.4  綜合后仿真    10.2.5  時(shí)序仿真    10.2.6  Altera仿真庫(kù)的添加  本章小結(jié)  思考與練習(xí)附錄A  AlteraDE2開發(fā)板原理圖附錄B  DE2開發(fā)板上EP2C35F672C6的引腳分配表參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　第1章 概述　　1.1 EDA技術(shù)的發(fā)展歷程　　20世紀(jì)末期以來(lái)，電子設(shè)計(jì)技術(shù)獲得了飛速的發(fā)展?，F(xiàn)代電子技術(shù)產(chǎn)品幾乎滲透到社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，有力地推動(dòng)了社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展和社會(huì)信息化程度的提高，大到軍事設(shè)備、大型醫(yī)療設(shè)備，小到日常民用電器，現(xiàn)代電子技術(shù)產(chǎn)品無(wú)處不在，并在即將到來(lái)的“數(shù)字家庭”中扮演重要角色。市場(chǎng)的強(qiáng)烈需求極大地推動(dòng)了現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)品的集成化程度越來(lái)越高，同時(shí)產(chǎn)品更新?lián)Q代的節(jié)奏也變得越來(lái)越快。集成電路設(shè)計(jì)正在不斷地向超大規(guī)模、低功耗和超高速的方向發(fā)展，專用集成電路ASIC（Application Specific Integrated Circuit）的設(shè)計(jì)成本不斷降低，在功能上，現(xiàn)代集成電路已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)單片電子系統(tǒng)SOC（System On a Chip），甚至SOPC（System On a Programmable Chip）?！　默F(xiàn)代電子技術(shù)發(fā)展歷程來(lái)看，大致可以分為三個(gè)典型階段：　?、?0世紀(jì)70年代，在集成電路制作方面，MOS工藝得到廣泛的應(yīng)用?？删幊踢壿嫾夹g(shù)及其器件已經(jīng)問(wèn)世，計(jì)算機(jī)作為一種運(yùn)算工具已經(jīng)在科研領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。在70年代后期，CAD的概念已現(xiàn)雛形，這一階段人們開始利用計(jì)算機(jī)輔助進(jìn)行集成電路版圖編輯、PCB布局布線等工作?！　、?0世紀(jì)80年代，集成電路設(shè)計(jì)進(jìn)入了CMOS（互補(bǔ)場(chǎng)效應(yīng)管）時(shí)代，復(fù)雜可編程邏輯器件已經(jīng)進(jìn)入商業(yè)應(yīng)用，相應(yīng)的輔助設(shè)計(jì)軟件也已投入使用，而在80年代末期，出現(xiàn)了FPGA（Field Programmable Gate Array），CAE和CAD技術(shù)的應(yīng)用更為廣泛，它們?cè)赑CB設(shè)計(jì)方面的原理圖輸入、自動(dòng)布局布線及PCB分析，以及邏輯設(shè)計(jì)、邏輯仿真、布爾方程綜合和化簡(jiǎn)等方面擔(dān)任了重要角色。特別是各種硬件描述語(yǔ)言HDL（Hardware Description Language）的出現(xiàn)、應(yīng)用和標(biāo)準(zhǔn)化方面的重大進(jìn)步，為EDA（Electronic Design Automation，電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化）技術(shù)必須解決的電路建模、標(biāo)準(zhǔn)文檔及仿真測(cè)試奠定了基礎(chǔ)?！　、圻M(jìn)入20世紀(jì)90年代，隨著硬件描述語(yǔ)言的標(biāo)準(zhǔn)化得到進(jìn)一步的確立，計(jì)算機(jī)輔助工程、輔助分析和輔助設(shè)計(jì)在電子技術(shù)領(lǐng)域獲得了更加廣泛的應(yīng)用，與此同時(shí)，電子技術(shù)在通信、計(jì)算機(jī)及家電產(chǎn)品生產(chǎn)中的市場(chǎng)需求和技術(shù)需求，也極大地推動(dòng)了全新的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展。特別是集成電路設(shè)計(jì)工藝步入了超深亞微米階段，百萬(wàn)門以上的大規(guī)模可編程邏輯器件的陸續(xù)面世，以及基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的面向用戶的低成本大規(guī)模ASIC設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用，促進(jìn)了EDA技術(shù)的形成?！　∷^EDA，就是利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的計(jì)算能力和圖形處理能力，在EDA工具軟件平臺(tái)上，將主要以硬件描述語(yǔ)言為邏輯描述手段完成的設(shè)計(jì)文件，自動(dòng)地進(jìn)行邏輯編譯、邏輯化簡(jiǎn)、邏輯分割、邏輯綜合、結(jié)構(gòu)綜合（布局布線），以及邏輯優(yōu)化和仿真測(cè)試，直至最終實(shí)現(xiàn)既定的邏輯功能。

編輯推薦

　　《EDA技術(shù)與應(yīng)用》可以作為電子類、自動(dòng)化類、計(jì)算機(jī)類、機(jī)電類等專業(yè)的本科生和研究生進(jìn)行EDA和嵌入式系統(tǒng)教學(xué)的教材或參考書，也可作為從事數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)、大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)和嵌入式系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的工程技術(shù)人員的參考書。

圖書封面

評(píng)論、評(píng)分、閱讀與下載

---

    EDA技術(shù)與應(yīng)用 PDF格式下載

---