EDA技術(shù)實(shí)用教程

前言

在現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，Verilog HDL作為IEEE標(biāo)準(zhǔn)的兩大主流HDL之一，相比于VHDL，具有易學(xué)易用和享有ASIC設(shè)計(jì)領(lǐng)域的主導(dǎo)地位等諸多優(yōu)勢(shì)。在全球范圍內(nèi)其用戶覆蓋率一直處于上升趨勢(shì)。統(tǒng)計(jì)資料表明，Verilog HDL的行業(yè)覆蓋率現(xiàn)已超過80％，在美國(guó)和日本則更高，己占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。例如美國(guó)使用Verilog HDL的工程師占HDL設(shè)計(jì)行業(yè)工程師的90％左右，并仍有上升趨勢(shì)。由此勢(shì)必導(dǎo)致我國(guó)Verilog HDL工程師和相關(guān)就業(yè)領(lǐng)域人才需求的不斷增加。本書以Verilog HDL作為基本硬件描述語言來介紹EDA技術(shù)。作為教科書，與科學(xué)出版社出版的（EDA技術(shù)實(shí)用教程——NHDL版》構(gòu)成了姐妹篇。為了適應(yīng)EDA技術(shù)在高新技術(shù)行業(yè)的需求和高校教學(xué)的要求，突出EDA技術(shù)的實(shí)用性，以及面向工程實(shí)際的特點(diǎn)和學(xué)生自主創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，作者力圖將EDA技術(shù)最新的發(fā)展成果、現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)最前沿的理論和技術(shù)、國(guó)際業(yè)界普遍接受和認(rèn)可的EDA軟硬件開發(fā)平臺(tái)的實(shí)用方法，通過本書合理的綜合和萃取，奉獻(xiàn)給讀者。本書所有的理論闡述和實(shí)踐精解，包括示例和實(shí)驗(yàn)所基于的EDA軟硬件平臺(tái)分別是QHartus II 9.x、Synplify、ModelSim、SOPC Builder等和cyclone III系列FPGA。隨著EDA技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，EDA技術(shù)在電子信息、通信、自動(dòng)控制及計(jì)算機(jī)應(yīng)用等領(lǐng)域的重要性日益突出。同時(shí)，隨著技術(shù)市場(chǎng)與人才市場(chǎng)對(duì)EDA技術(shù)需求的不斷提高，產(chǎn)品的市場(chǎng)效率和技術(shù)要求也必然會(huì)反映到教學(xué)和科研領(lǐng)域中來。以最近的十屆全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽為例，涉及EDA技術(shù)的賽題從未缺席過。對(duì)諸如斯坦福大學(xué)、麻省理工學(xué)院等美國(guó)一些著名院校的電子與計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)情況的調(diào)研表明，其EDA技術(shù)的教學(xué)與實(shí)踐的內(nèi)容也十分密集，在其本科和研究生教學(xué)中有兩個(gè)明顯的特點(diǎn)：其一，各專業(yè)中EDA教學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的普及率和滲透率極高；其二，幾乎所有實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目都部分或全部地融入了EDA技術(shù)，其中包括數(shù)字電路、計(jì)算機(jī)組成與設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)接口技術(shù)、數(shù)字通信技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)、DSP等實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，并且更多地注重創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)。這顯然是科技發(fā)展和市場(chǎng)需求雙重影響下自然產(chǎn)生的結(jié)果。在業(yè)界，目前似乎有三個(gè)關(guān)鍵詞與大學(xué)生的就業(yè)和發(fā)展關(guān)系密切，這就是數(shù)字技術(shù)、創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。近年來，我國(guó)大學(xué)生特別是本科生就業(yè)形勢(shì)一直難有起色，其中自有諸多因素。但有一點(diǎn)值得關(guān)注，即高職高專類學(xué)生和研究生的就業(yè)情況都好于本科生。其中原因十分明顯，也值得深究：即社會(huì)就業(yè)市場(chǎng)更青睞有實(shí)踐能力的人才。

內(nèi)容概要

本書根據(jù)課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)操作的要求，以提高實(shí)際工程設(shè)計(jì)能為目的，深入淺出地對(duì)EDA技術(shù)、VHDL硬件描述語言、FPGA開發(fā)用及相關(guān)知識(shí)作了系統(tǒng)和完整的介紹，讀者通過學(xué)習(xí)本書并完推薦的實(shí)驗(yàn)，能初步了解和掌握EDA的基本內(nèi)容及實(shí)用技術(shù)。    全書包括EDA的基本知識(shí)、常用EDA工具的使用方法和目標(biāo)器件的結(jié)原理、以情景導(dǎo)向形式和實(shí)例為主的方法介紹的多種不同的設(shè)輸入方法、對(duì)VHDL的設(shè)計(jì)優(yōu)化以及基于EDA技術(shù)的典型設(shè)計(jì)項(xiàng)目各章都安排了習(xí)題和針對(duì)性較強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)與設(shè)計(jì)項(xiàng)目。書中列舉大部分VHDL設(shè)計(jì)實(shí)例和實(shí)驗(yàn)示例實(shí)現(xiàn)的EDA工具平臺(tái)是Quartus Ⅱ 9.0，硬件平臺(tái)是CycloneⅢ系列FPGA，并在EDA實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上通過硬件測(cè)試。    本書可作為高等院校電子工程、通信、工業(yè)自動(dòng)化計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)、電子對(duì)抗、儀器儀表、數(shù)字信號(hào)或圖像處理學(xué)科的本科生或研究生的電子設(shè)計(jì)、EDA技術(shù)和VHDL硬件描述語的教材及實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，同時(shí)也可作為相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員的自學(xué)考書。

書籍目錄

第1章　概述第2章　FPGA/CPLD結(jié)構(gòu)原理第3章　VHDL設(shè)計(jì)初步第4章　Quartus Ⅱ應(yīng)用向?qū)У?章　VHDL設(shè)計(jì)進(jìn)階第6章　宏功能模塊與IP應(yīng)用第7章　VHDL有限狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)第8章　系統(tǒng)優(yōu)化和時(shí)序分析第9章　VHDL結(jié)構(gòu)與要素第10章　VHDL基本語句第11章　系統(tǒng)仿真附錄　EDA開發(fā)系統(tǒng)使用簡(jiǎn)介主要參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：不難理解，EDA技術(shù)已不是某一學(xué)科的分支，或某種新的技能技術(shù)，它應(yīng)該是一門綜合性學(xué)科。它融合多學(xué)科于一體，又滲透于各學(xué)科之中。它打破了軟件和硬件間的壁壘，使計(jì)算機(jī)的軟件技術(shù)與硬件實(shí)現(xiàn)、軟件性能和硬件指標(biāo)、設(shè)計(jì)效率和產(chǎn)品性能合二為一，它代表了電子設(shè)計(jì)技術(shù)和應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展方向。正因?yàn)镋DA技術(shù)豐富的內(nèi)容以及與電子技術(shù)各學(xué)科領(lǐng)域的相關(guān)性，其發(fā)展的歷程同大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)、計(jì)算機(jī)輔助工程、可編程邏輯器件，以及電子設(shè)計(jì)技術(shù)和工藝的發(fā)展是同步的。就過去近30年電子技術(shù)的發(fā)展歷程，大致可以將EDA技術(shù)的發(fā)展分為三個(gè)階段。20世紀(jì)70年代，在集成電路制作方面，雙極工藝、MOS工藝已得到廣泛的應(yīng)用?？删幊踢壿嫾夹g(shù)及其器件已經(jīng)問世，計(jì)算機(jī)作為一種運(yùn)算工具己在科研領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。而在后期，CAD的概念已見雛形。這一階段人們開始利用計(jì)算機(jī)取代手工勞動(dòng)，輔助進(jìn)行集成電路版圖編輯、PCB（印制電路板）布局布線等工作。20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，出現(xiàn)了FPGA，于是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、邏輯函數(shù)化簡(jiǎn)等方面擔(dān)任了重要的角色，特別是各種硬件描述語言的出現(xiàn)及其在應(yīng)用和標(biāo)準(zhǔn)化方面的重大進(jìn)步，為電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化必須解決的電路建模、標(biāo)準(zhǔn)文檔及仿真測(cè)試奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。進(jìn)入20世紀(jì)90年代，隨著硬件描述語言的標(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，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，近千萬門的大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷年懤m(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ASK：設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用，促進(jìn)了EDA技術(shù)的形成和發(fā)展。更為重要的是，各EDA公司致力于推出兼容各種硬件實(shí)現(xiàn)方案和支持標(biāo)準(zhǔn)硬件描述語言的EDA工具軟件的研究和應(yīng)用，都有效地將EDA技術(shù)推向了成熟。EDA技術(shù)在進(jìn)入21世紀(jì)后，得到了更大的發(fā)展，突出表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）使電子設(shè)計(jì)成果以自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)（IP）的方式得以明確表達(dá)和確認(rèn)成為可能。（2）在仿真驗(yàn)證和設(shè)計(jì)兩方面都支持標(biāo)準(zhǔn)硬件描述語言的功能強(qiáng)大的EDA軟件不斷推出。（3）電子技術(shù)全方位進(jìn)入EDA時(shí)代。除了日益成熟的數(shù)字技術(shù)外，傳統(tǒng)的電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)建模理念發(fā)生了重大的變化：軟件無線電技術(shù)的崛起，模擬電路系統(tǒng)硬件描述語言的表達(dá)和設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化，系統(tǒng)可編程模擬器件的出現(xiàn)，軟硬件技術(shù)，軟硬件功能及其結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步融合等。

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《EDA技術(shù)實(shí)用教程:Verilog HDL版(第4版)》特點(diǎn)：完整的知識(shí)結(jié)構(gòu)，靈活的學(xué)時(shí)安排，注重創(chuàng)新能力的培養(yǎng)；基于情景導(dǎo)向和工作過程的教學(xué)模式，使讀者快速入門；豐富的示例與習(xí)題，大量的實(shí)驗(yàn)與設(shè)計(jì)項(xiàng)目，立體化的配套教學(xué)資源。講技術(shù)　授技能　求職就業(yè)的幫手布情景　述過程　教學(xué)改革的能手舉示例　重實(shí)踐　能力培養(yǎng)的強(qiáng)手

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