EDA技術(shù)教程

前言

EDA技術(shù)是近幾年迅速發(fā)展起來的計算機(jī)軟件、硬件和微電子交叉的現(xiàn)代電子設(shè)計學(xué)科，是現(xiàn)代電子工程領(lǐng)域的一門新技術(shù)。它是以可編程邏輯器件（PLD）為物質(zhì)基礎(chǔ)，以計算機(jī)為工作平臺，以EDA工具軟件為開發(fā)環(huán)境，以硬件描述語言（HDL）作為電子系統(tǒng)功能描述的主要方式，以電子系統(tǒng)設(shè)計為應(yīng)用方向的電子產(chǎn)品自動化設(shè)計過程。目前，EDA技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代電子設(shè)計領(lǐng)域的基本手段，隨著EDA技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大與深入，EDA技術(shù)在電子信息、通信、自動控制、計算機(jī)應(yīng)用等領(lǐng)域的重要性日益突出。本書是根據(jù)不斷發(fā)展的EDA技術(shù)以及編者多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和工程實(shí)踐，并在參閱同類教材和相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上編寫完成。在知識結(jié)構(gòu)、基本概念、應(yīng)用實(shí)例等方面的安排和取舍上，既考慮了EDA技術(shù)理論的系統(tǒng)性、完整性和簡潔性，又注重了EDA技術(shù)教學(xué)的可操作性和實(shí)踐性，盡量做到用理論指導(dǎo)電子設(shè)計實(shí)踐，用設(shè)計實(shí)例驗(yàn)證理論技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了理論與實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合。本書主要內(nèi)容包括可編程邏輯器件介紹、EDA開發(fā)流程、VHDL語言、利用VHDL進(jìn)行程序設(shè)計、Quartus II的使用和數(shù)字系統(tǒng)EDA設(shè)計舉例。無論是器件的介紹，硬件描述語言的講解，還是EDA工具軟件的使用，都以目前市場上應(yīng)用廣泛的主流內(nèi)容來展開，力求重點(diǎn)突出，避免面面俱到，紛雜而不深入。器件的介紹主要選取國內(nèi)用戶最多的Altera公司的典型器件；EDA工具也就選取Altera公司的Quartus Ⅱ作為講解對象；硬件描述語言是EDA技術(shù)中的一個重要組成部分，VHDL是兩個主流HDL之一，它以強(qiáng)大的系統(tǒng)描述能力、規(guī)范的程序設(shè)計結(jié)構(gòu)、靈活的語句表達(dá)風(fēng)格和多層次的仿真測試手段，受到了業(yè)界的普遍認(rèn)同和廣泛接受，在全球范圍具有廣泛的用戶群。特別是在我國，90％以上的高校都以VHDL教學(xué)為主。本書在介紹VHDL時提出了新的思維模式，將VHDL語法知識與強(qiáng)化數(shù)字電路概念有機(jī)地結(jié)合起來。本書在VHDL基礎(chǔ)知識介紹部分注重知識的實(shí)際應(yīng)用，通過大量的程序?qū)嵗右陨钊胝f明，而在程序設(shè)計實(shí)踐部分又注重程序?qū)嵗幕菊Z法知識的介紹，讓讀者在實(shí)踐中總結(jié)語法的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了語法學(xué)習(xí)過程與程序設(shè)計實(shí)踐過程的有機(jī)結(jié)合。作者將VHDL設(shè)計硬件電路的基本思想做了很好的歸納，有助于從總體上把握VHDL的使用技巧。此外，由于：EDA是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的技術(shù)，不能僅僅停留在理論學(xué)習(xí)上，本書特別注重對讀者應(yīng)用能力的培養(yǎng)，通過最后一章的設(shè)計實(shí)例，可以幫助讀者較好地掌握用VHDL。進(jìn)行電子系統(tǒng)設(shè)計的方法。

內(nèi)容概要

　　本書從實(shí)際應(yīng)用的角度出發(fā)，全面系統(tǒng)地介紹了EDA技術(shù)和硬件描述語言VHDL，將VHDL的基礎(chǔ)知識、編程技巧、實(shí)用方法與實(shí)際工程開發(fā)技術(shù)在EDA軟件設(shè)計平臺上很好地結(jié)合起來，使讀者能夠通過本書的學(xué)習(xí)迅速了解并掌握EDA技術(shù)的基本理論和工程開發(fā)實(shí)用技術(shù)，并為后續(xù)的深入學(xué)習(xí)和發(fā)展打下堅實(shí)的理論與實(shí)踐基礎(chǔ)。　　本書第一部分主要介紹了可編程邏輯器件和EDA設(shè)計技術(shù)的基本知識，然后討論了可編程邏輯器件的基本原理和Altera公司的主流CPLD和FPGA器件。第二部分主要介紹了EDA設(shè)計技術(shù)中的VHDL設(shè)計方法，然后重點(diǎn)討論了Altera公司的EDA開發(fā)工具QuartusⅡ7.2。第三部分通過大量的應(yīng)用實(shí)例來討論可編程邏輯器件和EDA設(shè)計技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用。本書內(nèi)容豐富、技術(shù)新穎、視點(diǎn)獨(dú)特、實(shí)用性很強(qiáng)，可以使讀者快速、全面地掌握可編程邏輯器件和EDA設(shè)計技術(shù)。書中列舉的VHDL示例，都經(jīng)編譯通過或經(jīng)硬件測試?！　”緯饕嫦蚋叩仍盒１?、?？艵DA技術(shù)和VHDL語言基礎(chǔ)課，推薦作為微電子、電子工程、通信、自動化、計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)、儀器儀表等專業(yè)的授課教材或主要參考書，同時也可以作為從事電子系統(tǒng)設(shè)計的設(shè)計工程師和科研人員的技術(shù)參考書。

書籍目錄

第1章　概述　　1.1　EDA技術(shù)的發(fā)展概況　　　1.1.1　EDA的概念和發(fā)展歷史　　　1.1.2　PLD的發(fā)展概況　　1.2　可編程邏輯器件概述　　　1.2.1　簡單PLD的基本結(jié)構(gòu)　　　1.2.2　CPLD的基本結(jié)構(gòu)　　　1.2.3　FPGA的基本結(jié)構(gòu)　　　1.2.4　可編程邏輯器件的主要廠商　　　1.2.5　Altera公司可編程邏輯器件綜述　　　1.2.6　ISP　　1.3　可編程邏輯器件的設(shè)計　　　1.3.1　一般設(shè)計流程　　　1.3.2　基本設(shè)計方法　　　1.3.3　EDA的軟件系統(tǒng)　　1.4　EDA的應(yīng)用及發(fā)展趨勢　　小結(jié)　　習(xí)題　第2章　硬件描述語言VHDL　　2.1　VHDL簡介　　　2.1.1　VHDL的發(fā)展及特點(diǎn)　　　2.1.2　傳統(tǒng)設(shè)計與VHDL設(shè)計對照　　2.2　VHDL程序的基本結(jié)構(gòu)　　　2.2.1　VHDL程序的基本單元與構(gòu)成　　　2.2.2　實(shí)體　　　2.2.3　結(jié)構(gòu)體　　　2.2.4　庫、程序包和配置　　2.3　VHDL的語法要素　　　2.3.1　VHDL的文字規(guī)則　　　2.3.2　VHDL的數(shù)據(jù)對象　　　2.3.3　VHDL的數(shù)據(jù)類型　　　2.3.4　運(yùn)算操作符　　2.4　VHDL結(jié)構(gòu)體的描述方式　　　2.4.1　順序描述語句　　　2.4.2　并行描述語句　　　2.4.3　屬性描述語句　　小結(jié)　　習(xí)題　第3章　Quartus II開發(fā)軟件　　3.1　Quartus II簡介　　3.2　Quartus II的安裝　　3.3　Quartus II菜單簡要說明　　3.4　設(shè)計輸入　　　3.4.1　文本法　　　3.4.2　圖形法　　　3.4.3　混合輸入的層次化設(shè)計方法　　3.5　設(shè)計項目的編譯　　　3.5.1　項目(工程)的管理　　　3.5.2　運(yùn)行編譯器　　　3.5.3　觀察適配結(jié)果　　　3.5.4　功耗分析　　3.6　模擬仿真和時序分析　　3.7　引腳鎖定及器件編程　　　3.7.1　引腳鎖定　　　3.7.2　器件編程　　小結(jié)　　習(xí)題　第4章　VHDL設(shè)計提高　　4.1　VHDL設(shè)計邏輯電路的基本思想和方法　　　4.1.1　邏輯函數(shù)表達(dá)式方法　　　4.1.2　真值表方法　　　4.1.3　電路連接描述方法　　　4.1.4　不完整條件語句方法　　　4.1.5　層次化設(shè)計方法　　4.2　常用邏輯電路的VHDL實(shí)現(xiàn)　　　4.2.1　基本組合邏輯電路設(shè)計　　　4.2.2　基本時序邏輯電路設(shè)計　　　4.2.3　狀態(tài)機(jī)的設(shè)計　　小結(jié)　　習(xí)題　第5章　Quartus II使用提高　　5.1　IP在Quartus II中的體現(xiàn)　　5.2　參數(shù)化宏功能塊在Quartus II的例化方法及實(shí)例　　　5.2.1　參數(shù)化宏功能模塊的例化方法　　　5.2.2　參數(shù)化宏功能模塊在原理圖中的使用　　　5.2.3　參數(shù)化宏功能模塊在VHDL中的使用　　　5.2.4　參數(shù)化宏功能模塊在混合電路設(shè)計中的使用　　5.3　MegaCore的安裝及使用實(shí)例　　　5.3.1　MegaCore的安裝　　　5.3.2　MegaCore的使用實(shí)例　　小結(jié)　　習(xí)題　第6章　VHDL設(shè)計應(yīng)用實(shí)例　　6.1　數(shù)字頻率計的設(shè)計　　6.2　數(shù)字鐘的設(shè)計　　6.3　函數(shù)發(fā)生器的設(shè)計　　6.4　交通燈信號控制器的設(shè)計　　6.5　樂曲演奏電路的設(shè)計　　6.6　VGA顯示控制器的設(shè)計　　小結(jié)　　習(xí)題　附錄A　VHDL關(guān)鍵字(保留字)　附錄B　VHDL編程中常見的錯誤　附錄C　自己動手做PLD器件測試電路板的一般思路　參考文獻(xiàn)　

章節(jié)摘錄

插圖：EDA技術(shù)一般有廣義和狹義之分。廣義EDA技術(shù)指的是以計算機(jī)硬件和系統(tǒng)軟件為基本工作平臺，繼承和借鑒前人在電路和系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、圖形學(xué)、圖論和拓?fù)溥壿?、計算?shù)學(xué)、優(yōu)化理論等多學(xué)科的最新科技成果而研制的商品化EDA通用支撐軟件和應(yīng)用軟件包，旨在幫助電子設(shè)計工程師在計算機(jī)上完成電路的功能設(shè)計、邏輯設(shè)計、性能分析、時序測試及PCB（印刷電路板）的自動設(shè)計。與早期電子CAD（Cmouter-Aided Design）軟件相比，EDA軟件的自動化程度更高，功能更完善，運(yùn)行速度更快，而且操作界面友好，有良好的數(shù)據(jù)開放性和互換性，即不同廠商的EDA軟件可相互兼容。因此，EDA技術(shù)很快在世界各大公司、企業(yè)和科研單位得到了廣泛應(yīng)用，它已成為衡量一個國家電子技術(shù)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。廣義EDA技術(shù)的范疇?wèi)?yīng)包括電子工程設(shè)計師開發(fā)產(chǎn)品的全過程，以及電子產(chǎn)品生產(chǎn)過程中期望由計算機(jī)提供的各種輔助功能。一方面，EDA技術(shù)可粗略地分為系統(tǒng)級、電路級和物理實(shí)現(xiàn)級3個層次上的輔助設(shè)計過程，另一方面，EDA技術(shù)應(yīng)包括電子線路從低頻到高頻，從線性到非線性，從模擬到數(shù)字，從分立電路到集成電路的全部設(shè)計過程。

編輯推薦

《EDA技術(shù)教程》：注重可讀性，深入淺出便于自學(xué)注重實(shí)踐性，列舉典型工程實(shí)例注重系統(tǒng)性，理論指導(dǎo)設(shè)計實(shí)踐《EDA技術(shù)教程》根據(jù)不斷發(fā)展的EDA技術(shù)以及編者多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和工程實(shí)踐，并在參閱同類教材和相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上編寫完成。在知識結(jié)構(gòu)、基本概念、應(yīng)用實(shí)例等方面的安排和取舍上，既考慮了EDA技術(shù)理論的系統(tǒng)性、完整性和簡潔性，又注重了EDA技術(shù)教學(xué)的可操作性和實(shí)踐性，盡量做到用理論指導(dǎo)電子設(shè)計實(shí)踐，用設(shè)計實(shí)例驗(yàn)證理論技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了理論與實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合。

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