EDA技術(shù)與實驗

前言

隨著微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展，電子信息產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度日新月異。實現(xiàn)這種進步的主要原因就是電子設(shè)計與制造技術(shù)的發(fā)展，其核心就是電子設(shè)計自動化（EDA，Electronics Design Automation）技術(shù)，EDA技術(shù)的發(fā)展和推廣應(yīng)用極大地推動了電子信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展．為保證電子系統(tǒng)設(shè)計的速度和質(zhì)量，適應(yīng)“第一時間推出產(chǎn)品”的設(shè)計要求，EDA技術(shù)正逐漸成為一項不可缺少的先進技術(shù)和重要工具。目前，在國內(nèi)電子技術(shù)教學(xué)和產(chǎn)業(yè)界的技術(shù)推廣已形成“EDA熱”，完全可以說，掌握EDA技術(shù)是電氣信息與電子信息類專業(yè)學(xué)生、工程技術(shù)人員所必備的基本能力和技能。EDA技術(shù)在不同的發(fā)展時期有不同的內(nèi)容，其含義已經(jīng)不只局限在當(dāng)初電路版圖設(shè)計自動化的概念上，而當(dāng)今的EDA技術(shù)更多的是指芯片內(nèi)的電子系統(tǒng)設(shè)計自動化，即“片上系統(tǒng)”（SOC，System On Chip）設(shè)計。也就是說，開發(fā)人員完全可以通過自己的電子系統(tǒng)設(shè)計來定制其芯片內(nèi)部的電路功能，使之成為設(shè)計者自己的等用集成電路（ASIC，ApplicationSpecific IC）芯片。在過去令人難以置信的事，今天已成為平常之事，使用一臺計算機、一套EDA軟件和一片或幾片大規(guī)?？删幊绦酒‵PGA/CPLD或ispPAC）．就能完成電子系統(tǒng)的設(shè)計。EDA技術(shù)涉及面廣，內(nèi)容豐富，但在教學(xué)和技術(shù)推廣層面上，應(yīng)用較為廣泛的是基于可編程器件的EDA技術(shù)，它主要包括如下4大要素：1大規(guī)?？删幊唐骷?，它是利用EDA技術(shù)進行電子系統(tǒng)設(shè)計的載體；2硬件描述語言，它是利用EDA技術(shù)進行電子系統(tǒng)設(shè)計的主要表達手段；3軟件開發(fā)工具，它是利用EDA技術(shù)進行電子系統(tǒng)設(shè)計的智能化的自動化設(shè)計工具；4實驗開發(fā)系統(tǒng)，它是利用EDA技術(shù)進行電子系統(tǒng)設(shè)計的下載工具及硬件驗證工具。

內(nèi)容概要

　　本書作為普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材，是一本應(yīng)用性、實踐性很強的技術(shù)基礎(chǔ)課教材。全書涉及了有關(guān)可編程器件EDA技術(shù)的所有應(yīng)用技術(shù)，并通過例題和設(shè)計實驗向讀者提供了技術(shù)學(xué)習(xí)的指導(dǎo)。在內(nèi)容的組織和編寫風(fēng)格上，力求做到結(jié)合新穎而詳盡的設(shè)計實例，深入淺出，信息量大，注重實踐和設(shè)計技巧，使電類專業(yè)學(xué)生、工程技術(shù)人員使用本書迅速進入EDA領(lǐng)域，掌握從事電子系統(tǒng)設(shè)計工作所必備的基本能力和技能，并通過大量的設(shè)計實例和綜合設(shè)計使不同層面的讀者提高其EDA技術(shù)應(yīng)用水平?！　”緯卜?章，包括EDA技術(shù)概述、可編程邏輯器件與數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計、MAX+plusⅡ軟件的應(yīng)用、QuartusⅡ軟件的應(yīng)用、VHDL設(shè)計基礎(chǔ)和EDA綜合設(shè)計。附錄部分介紹了相關(guān)EDA實驗開發(fā)系統(tǒng)的硬件配置、軟件資源等，供讀者參考?！　”緯勺鳛楦叩葘W(xué)校電子電氣信息類、儀器儀表類、自動化類及其他相近專業(yè)本、?？粕嚓P(guān)課程的教材和參考書，也可供相關(guān)專業(yè)的工程技術(shù)人員和各種EDA技術(shù)培訓(xùn)班學(xué)員學(xué)習(xí)、參考使用。

書籍目錄

前言第1章　EDA技術(shù)概述1.1　EDA技術(shù)的發(fā)展及其未來1.1.1　EDA技術(shù)的發(fā)展進程1.1.2　未來的EDA技術(shù)1.2　EDA技術(shù)的構(gòu)成要素及實驗1.2.1　EDA技術(shù)的構(gòu)成要素1.2.2　EDA技術(shù)與實驗1.3　EDA軟件系統(tǒng)的構(gòu)成1.3.1　EDA軟件的分類1.3.2　EDA軟件系統(tǒng)的構(gòu)成1.4　EDA與傳統(tǒng)電子設(shè)計的比較1.4.1　傳統(tǒng)的電子設(shè)計方法1.4.2　EDA電子設(shè)計方法1.5　基于可編程器件的EDA技術(shù)設(shè)計流程1.5.1　設(shè)計準(zhǔn)備1.5.2　設(shè)計輸入－源程序的編輯和編譯1.5.3　設(shè)計實現(xiàn)1.5.4　器件編程與配置1.5.5　設(shè)計驗證思考與練習(xí)第2章　可編程邏輯器件與數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計2.1　可編程邏輯器件概述2.1.1　可編程邏輯器件的發(fā)展與應(yīng)用2.1.2　復(fù)雜可編程邏輯器件（CPLD）的基本原理一2.1.3　現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）的基本原理2.1.4　在系統(tǒng)可編程（ISP）技術(shù)與ispLSI邏輯器件2.1.5　CPLD和FPGA的選用2.2　Ahera系列可編程邏輯器件2.2.1　Ahera系列器件的性能特點與分類2.2.2　Ahera系列器件MAX7000的結(jié)構(gòu)和原理2.2.3　Altera系列器件FLEX10K的結(jié)構(gòu)和原理2.2.4　Ahera系列器件ACEX1K的結(jié)構(gòu)和原理2.2.5　Ahera系列器件APEX20K的結(jié)構(gòu)和原理2.2.6　邊界掃描測試技術(shù)2.3　Ahera低成本FPGA－Cyclone系列2.3.1　Cyclone系列器件2.3.2　cyclone器件平面布局圖2.3.3　Cyclone器件內(nèi)部資源2.4　基于FPGA/CPLD的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計基礎(chǔ)2.4.1　數(shù)字系統(tǒng)的基本模型與設(shè)計過程2.4.2　數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計方法2.4.3　基于FPGA/CPLD數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計規(guī)則思考與練習(xí)第3章　MAX+plusⅡ軟件的應(yīng)用3.1　MAX+plusⅡ概述3.1.1　MAX+plusⅡ簡介3.1.2　工具按鈕的使用3.2　MAX+plusⅡ的基本操作3.2.1　MAX+plusⅡ的安裝3.2.2　MAX+plusⅡ的第一次運行3.2.3　MAX+plusⅡ的設(shè)計流程3.3　MAX+plusⅡ的設(shè)計輸入方法3.3.1　圖形輸入3.3.2　文本輸人3.3.3　波形輸入3.3.4　MAX+plusⅡ的層次化設(shè)計3.4　MAX+plusⅡ的設(shè)計處理過程3.4.1　設(shè)計項目的建立與設(shè)計輸入3.4.2　設(shè)計項目的編譯3.4.3　設(shè)計項目的仿真3.4.4　定時分析3.4.5　器件編程3.5　MAX+plusⅡ的提高3.5.1　MAX+plusⅡ基本符號庫的使用3.5.2　MAX+plusⅡ參數(shù)化兆功能模塊庫LPM的使用3.5.3　自定義參數(shù)化兆功能模塊3.5.4　編輯邏輯功能符號3.5.5　添加用戶符號庫思考與練習(xí)實驗實驗3－1　半加器和全加器的原理圖設(shè)計實驗3－2　8位加法器的原理圖設(shè)計實驗3－3　4－16譯碼器的原理圖設(shè)計實驗3－4　六十進制計數(shù)器的原理圖設(shè)計實驗3－5　節(jié)拍脈沖發(fā)生器的原理圖設(shè)計實驗3－6　16位乘法器的原理圖設(shè)計第4章　QuartusⅡ軟件的應(yīng)用4.1　QuartusⅡ概述4.1.1　QuartusⅡ的特點4.1.2　QuartusⅡ的設(shè)計流程4.2　QuartusⅡ的基本操作4.2.1　QuartusⅡ軟件的安裝4.2.2　QuartusⅡ軟件的基本操作4.3　QuartusⅡ的設(shè)計輸入4.3.1　圖形編輯輸入4.3.2　文本編輯輸入4.3.3　QuartusⅡ軟件宏功能模塊的使用4.4　QuartusⅡ軟件的綜合與編譯4.4.1　QuartusⅡ軟件編譯器的設(shè)置4.4.2　QuartusⅡ軟件的布局布線4.4.3　設(shè)計文件的編譯4.4.4　使用第三方EDA綜合工具4.5　QuartusⅡ的仿真4.5.1　波形仿真文件的建立4.5.2　QuartusⅡ軟件仿真器的設(shè)置4.5.3　設(shè)計文件的仿真4.6　QuartusⅡ的時序分析4.6.1　時序分析器簡介4.6.2　標(biāo)準(zhǔn)時序分析的設(shè)置4.6.3　時序分析的運行4.7　QuartusⅡ的編程及配置4.7.1　QuartusⅡ器件編程的基本流程4.7.2　QuartusⅡ軟件的器件編程4.8　QuartusⅡ的常用輔助設(shè)計工具的使用4.8.1　分配編輯器4.8.2　時序收斂平面布局規(guī)劃器4.8.3　邏輯鎖定4.8.4　芯片編輯器（Chip Editor）4.8.5　網(wǎng)絡(luò)列表查看思考與練習(xí)實驗實驗4－1　QuartusⅡ軟件原理圖輸入設(shè)計法實驗4－2　QuartusⅡ軟件VHDL文本輸入設(shè)計法第5章　VHDL設(shè)計基礎(chǔ)5.1　VHDL概述5.1.1　硬件描述語言簡介5.1.2　VHDL的特點5.2　VHDL程序結(jié)構(gòu)5.2.1　VHDL程序的基本結(jié)構(gòu)與程序設(shè)計舉例5.2.2　實體說明5.2.3　結(jié)構(gòu)體與結(jié)構(gòu)體的描述5.2.4　程序包5.2.5　庫5.3　VHDL的基本數(shù)據(jù)類型5.3.1　數(shù)據(jù)對象5.3.2　數(shù)據(jù)類型5.3.3　標(biāo)識符5.3.4　運算符5.3.5　VHDL屬性5.4　VHDL的基本描述語句5.4.1　順序語句5.4.2　并行語句5.5　子程序5.5.1　函數(shù)的定義與引用5.5.2　過程的定義與引用5.5.3　子程序重載5.6　基本邏輯電路設(shè)計5.6.1　組合邏輯電路的設(shè)計5.6.2　時序邏輯電路的設(shè)計5.7　狀態(tài)機的VHDL設(shè)計5.7.1　狀態(tài)機的基本結(jié)構(gòu)和功能5.7.2　摩爾（MOORE）狀態(tài)機的VHDL設(shè)計5.7.3　米立（MEALX）狀態(tài)機的VHDL設(shè)計5.7.4　狀態(tài)機的VHDL設(shè)計實例思考與練習(xí)第6章　EDA綜合設(shè)計6.1　數(shù)字電路綜合設(shè)計實例6.2　計算機接口設(shè)計實例6.3　數(shù)模混合電路設(shè)計實例思考與練習(xí)附錄　EDA實驗開發(fā)系統(tǒng)一、EDA實驗開發(fā)系統(tǒng)的基本硬件配置二、配套開發(fā)軟件資源三、部分硬件接口板原理四、設(shè)計指導(dǎo)與注意事項參考文獻

章節(jié)摘錄

第1章　EDA技術(shù)概述電子設(shè)計自動化（EDA，Electronics Design Automation）技術(shù)是電子設(shè)計技術(shù)和電子制造技術(shù)的核心，EDA技術(shù)的發(fā)展和推廣應(yīng)用極大地推動了電子信息行業(yè)的發(fā)展。本章簡述了EDA技術(shù)的發(fā)展及其所涉及的內(nèi)容，使讀者對EDA技術(shù)的全貌、構(gòu)成要素及其工程設(shè)計過程有一個全面的了解。1.1　EDA技術(shù)的發(fā)展及其未來EDA技術(shù)是現(xiàn)代電子信息工程領(lǐng)域的一門新技術(shù)，它是在先進的計算機工作平臺上開發(fā)出來的一整套電子系統(tǒng)設(shè)計的軟硬件工具，并提供了先進的電子系統(tǒng)設(shè)計方法。隨著EDA技術(shù)的不斷發(fā)展，EDA技術(shù)在不同的時期有不同的內(nèi)容，其含義已經(jīng)不僅局限在當(dāng)初的電路版圖設(shè)計自動化的概念上，當(dāng)今的EDA技術(shù)更多的是指芯片內(nèi)的電子系統(tǒng)設(shè)計自動化，即片上系統(tǒng)（SOC，System On Chip）設(shè)計。也就是說，開發(fā)人員完全可以通過自己的電子系統(tǒng)設(shè)計來定制其芯片內(nèi)部的電路功能，使之成為設(shè)計者自己的專用集成電路（ASIC，Application Specific IC）芯片。在SOC的設(shè)計過程中，除系統(tǒng)級設(shè)計、行為級描述及對功能的描述以外均可由計算機自動完成，同時，設(shè)計人員借助開發(fā)軟件，可以將設(shè)計過程中的許多細節(jié)問題拋開，而將注意力集中在電子系統(tǒng)的總體開發(fā)上。這樣大大減輕了工作人員的工作量，提高了設(shè)計效率，減少了以往復(fù)雜的工序，縮短了開發(fā)周期，實現(xiàn)了真正意義上的電子設(shè)計自動化。

編輯推薦

《EDA技術(shù)與實驗》可作為高等學(xué)校電子電氣信息類、儀器儀表類、自動化類及其他相近專業(yè)本、?？粕嚓P(guān)課程的教材和參考書，也可供相關(guān)專業(yè)的工程技術(shù)人員和各種EDA技術(shù)培訓(xùn)班學(xué)員學(xué)習(xí)、參考使用。

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