EDA技術(shù)與VHDL設(shè)計(jì)

前言

目前EDA技術(shù)已經(jīng)成為電子信息類(lèi)學(xué)生一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，并且在教學(xué)、科研，以及大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽等賽事中，起著越來(lái)越重要的作用，成為電子類(lèi)本科生及研究生必須掌握的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)與基本技能。隨著教學(xué)改革的深入，對(duì)EDA課程教學(xué)的要求也在不斷提高，為與EDA技術(shù)的發(fā)展相適應(yīng)，必須對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行更新和優(yōu)化，正是基于以上考慮，我們編寫(xiě)了本教材。我們認(rèn)為在：EDA教學(xué)中應(yīng)注意如下幾點(diǎn)。首先是要明確最基本的教學(xué)內(nèi)容，并突出重點(diǎn)。EDA技術(shù)教學(xué)的目的是使學(xué)生掌握一種通過(guò)軟件的方法來(lái)高效地完成硬件設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)技術(shù)，應(yīng)以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和設(shè)計(jì)思想為主，同時(shí)使學(xué)生掌握基本的設(shè)計(jì)工具和設(shè)計(jì)方法。其次是要改善教學(xué)方法。EDA教學(xué)應(yīng)主要以引導(dǎo)性教學(xué)為主，合理安排理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的學(xué)時(shí)比例，使學(xué)生能夠理論聯(lián)系實(shí)際，提高實(shí)踐動(dòng)手能力和工程設(shè)計(jì)能力。再次就是要注重教學(xué)實(shí)效。EDA課程具有很強(qiáng)的實(shí)踐性，針對(duì)性強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)應(yīng)該是教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，應(yīng)格外重視EDA實(shí)驗(yàn)的質(zhì)量?；谝陨系恼J(rèn)識(shí)，我們安排了本書(shū)的章節(jié)，本書(shū)是以PLD器件、EDA，設(shè)計(jì)工具、VHDL硬件描述語(yǔ)言三方面內(nèi)容為主線展開(kāi)的，貫穿其中的則是現(xiàn)代數(shù)字設(shè)計(jì)的新思想、新方法。全書(shū)共10章。第1章對(duì)EDA技術(shù)作了綜述，解釋了有關(guān)的概念。第2章介紹PLD器件的發(fā)展、分類(lèi)，編程工藝及設(shè)計(jì)流程等。第3章具體介紹了典型FPGA／CPLD器件的結(jié)構(gòu)與配置。第4章介紹集成工具Quartus II軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的過(guò)程，并介紹了宏功能模塊的設(shè)計(jì)與應(yīng)用。第5章介紹基于VHDI_．語(yǔ)言的設(shè)計(jì)過(guò)程及VHDL綜合工具的使用方法。第6章介紹VHDL語(yǔ)言的語(yǔ)法、結(jié)構(gòu)與要素。第7章介紹VHDL語(yǔ)言的語(yǔ)句及常用組合電路、時(shí)序電路的VHDL設(shè)計(jì)。第8章結(jié)合具體實(shí)例介紹用VHDL語(yǔ)言進(jìn)行設(shè)計(jì)的方法。第9章是用VHDL語(yǔ)言進(jìn)行數(shù)字接口開(kāi)發(fā)的實(shí)例。第10章是數(shù)字通信常用算法與模塊的設(shè)計(jì)實(shí)例。本書(shū)由徐志軍教授主編，并編寫(xiě)第1、2章，第3、4、5章由王金明副教授編寫(xiě)，第6、7章由尹廷輝副教授編寫(xiě)，徐光輝副教授編寫(xiě)了第8章，蘇勇講師編寫(xiě)了第9、lO章，全書(shū)由王金明和蘇勇統(tǒng)稿。南京航空航天大學(xué)的王成華教授審閱了全書(shū)，并提出了修改意見(jiàn)和建議，杭州電子科技大學(xué)的潘松老師也給予了支持和幫助。本書(shū)是幾位老師在多年EDA教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上精心編寫(xiě)而成的，雖經(jīng)很大努力，但由于作者水平所限，加之時(shí)間倉(cāng)促，書(shū)中錯(cuò)誤與疏漏之處在所難免，希望同行和廣大讀者批評(píng)指正。

內(nèi)容概要

　 本書(shū)根據(jù)電子類(lèi)課程課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)要求，以提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力和工程設(shè)計(jì)能力為目的，對(duì)EDA技術(shù)和PLD設(shè)計(jì)的相關(guān)知識(shí)進(jìn)行了系統(tǒng)和完整的介紹。全書(shū)共10章，主要內(nèi)容包括：EDA技術(shù)概述、可編程邏輯器件基礎(chǔ)、典型FPGA/CPLD的結(jié)構(gòu)與配置、原理圖與宏功能模塊設(shè)計(jì)、VHDL設(shè)計(jì)輸入方式、VHDL結(jié)構(gòu)與要素、VHDL基本語(yǔ)句與基本設(shè)計(jì)、VHDL設(shè)計(jì)進(jìn)階、數(shù)字接口實(shí)例及分析、通信算法實(shí)例及分析等，附錄內(nèi)容為EDA實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)簡(jiǎn)介，并提供電子課件和習(xí)題解答。本書(shū)內(nèi)容新穎，技術(shù)先進(jìn)，由淺入深，既有關(guān)于EDA技術(shù)、大規(guī)模可編程邏輯器件和VHDL硬件描述語(yǔ)言的系統(tǒng)介紹，又有豐富的設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例。    本書(shū)可作為高等學(xué)校電子、通信、雷達(dá)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、工業(yè)自動(dòng)化、儀器儀表、信號(hào)與信息處理等學(xué)科本科生或研究生的EDA技術(shù)或數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程的教材和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，也可作為相關(guān)科研人員的技術(shù)參考書(shū)。

書(shū)籍目錄

第1章 EDA技術(shù)概述  1.1 EDA技術(shù)及其發(fā)展歷程    1.2 EDA技術(shù)的特征和優(yōu)勢(shì)      1.2.1 EDA技術(shù)的基本特征      1.2.2 EDA技術(shù)的優(yōu)勢(shì)  1.3 EDA設(shè)計(jì)的目標(biāo)和流程      1.3.1  EDA技術(shù)的實(shí)現(xiàn)目標(biāo)      1.3.2 EDA設(shè)計(jì)流程    1.3.3 數(shù)字集成電路的設(shè)計(jì)    1.3.4 模擬集成電路的設(shè)計(jì)  1.4.EDA技術(shù)與ASIC設(shè)計(jì)    1.4.1 ASIC的特點(diǎn)與分類(lèi)    1.4.2 ASIC的設(shè)計(jì)方法    1.4.3 SoC設(shè)計(jì)  1.5 硬件描述語(yǔ)言    1.5.1 VHDL    1.5.2 Verilog HDL    1.5.3 ABEL.HDL    1.5.4 Verilog HDL和VHDL的比較  1.6 EDA設(shè)計(jì)工具      1.6.1 EDA設(shè)計(jì)工具分類(lèi)    1.6.2 EDA公司與工具介紹    1.7 EDA技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)    習(xí)題1第2章 可編程邏輯器件基礎(chǔ)  2.1 概述    2.1.1 可編程邏輯器件發(fā)展歷程    2.1.2 可編程邏輯器件分類(lèi)    2.1.3 可編程邏輯器件的優(yōu)勢(shì)    2.1.4 可編程邏輯器件的發(fā)展趨勢(shì)  2.2 PLD器件的基本結(jié)構(gòu)    2.2.1  基本結(jié)構(gòu)    2.2.2  電路符號(hào)    2.2.3  PROM    2.2.4 PLA    2.2.5 PAL    2.2.6 GAL  2.3 CPLD/FPGA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)    2.3.1 Lattice公司的CPLD/FPGA      2.3.2 Xilinx公司的CPLD/FPGA    2.3.3 Altera和Actel公司的CPLD/FPGA    2.3.4 CPLD和FPGA的異同  2.4 可編程邏輯器件的基本資源    2.4.1 功能單元    2.4.2 輸入-輸出焊盤(pán)    2.4.3 布線資源    2.4.4 片內(nèi)RAM  2.5 可編程邏輯器件的編程器件    2.5.1熔絲型開(kāi)關(guān)    2.5.2反熔絲型開(kāi)關(guān)    2.5.3浮柵編程器件    2.5.4基于SRAM的編程器件  2.6可編程邏輯器件的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)    2.6.1 CPLD/FPGA設(shè)計(jì)流程    2.6.2 CPLD/FPGA開(kāi)發(fā)工具    2.6.3 CPLD/FPGA的應(yīng)用選擇  2.7可編程邏輯器件的測(cè)試技術(shù)    2.7.1邊界掃描測(cè)試原理    2.7.2 IEEE 1l49.1標(biāo)準(zhǔn)    2.7.3邊界掃描策略及相關(guān)工具  習(xí)題2第3章 典型FPGA/CPLD的結(jié)構(gòu)與配置  3.1 Stratix高端FPGA系列    3.1.1 Stratix器件    3.1.2 Stratix Il器件    3.2 Cyclone低成本FPGA系列    3.2.1 Cyclone器件  3.3 ACEX lK器件  3.4 典型CPLD器件    3.4.1 MAX II器件    3.4.2 MAX 7000器件  3.5 FPGA/CPLD的配置  ……第4章 原理圖與宏功能模塊設(shè)計(jì)第5章 VHDL設(shè)計(jì)輸入方式第6章 VHDL結(jié)構(gòu)與要素第7章 VHDL基本語(yǔ)句與基本設(shè)計(jì)第8章 VHDL設(shè)計(jì)進(jìn)階第9章 數(shù)字接口實(shí)例及分析第10章 通信算法實(shí)例及分析附錄A EDA實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)簡(jiǎn)介參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：第1章 EDA技術(shù)概述信息社會(huì)的發(fā)展離不開(kāi)集成電路，現(xiàn)代電子產(chǎn)品在性能提高、復(fù)雜度增大的同時(shí)，價(jià)格卻一直呈下降趨勢(shì)，而且產(chǎn)品更新?lián)Q代的步伐也越來(lái)越快。當(dāng)前集成電路正朝著速度快、容量大、體積小、功耗低的方向發(fā)展，實(shí)現(xiàn)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)的發(fā)展。前者以微細(xì)加工技術(shù)為代表，目前已進(jìn)展到超深亞微米階段，可以在幾平方厘米的芯片上集成上億個(gè)晶體管；后者的核心就是EDA技術(shù)，目前已經(jīng)滲透到電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)，成為電子學(xué)領(lǐng)域的重要學(xué)科，形成了一個(gè)獨(dú)立的產(chǎn)業(yè)。沒(méi)有EDA技術(shù)的支持，想要完成上述超大規(guī)模集成電路的設(shè)計(jì)制造是不可想象的，反過(guò)來(lái)，生產(chǎn)制造技術(shù)的不斷進(jìn)步又必將對(duì)EDA技術(shù)提出新的要求。本章將簡(jiǎn)要回顧電子設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展歷程，主要介紹EDA基本概念、EDA技術(shù)的實(shí)現(xiàn)目標(biāo)、EDA設(shè)計(jì)流程和設(shè)計(jì)工具、EDA技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)和所面臨的挑戰(zhàn)。1.1 EDA技術(shù)及其發(fā)展歷程EDA是電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（Electronic Design Automation）的英文縮寫(xiě)，是隨著集成電路和計(jì)算機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展應(yīng)運(yùn)而生的一種快速、有效、高級(jí)的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化工具。換句話說(shuō)，EDA就是立足于計(jì)算機(jī)工作平臺(tái)而開(kāi)發(fā)出來(lái)的一整套先進(jìn)的電子設(shè)計(jì)軟件工具。EDA工具融合了應(yīng)用電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和智能化技術(shù)的最新成果，主要進(jìn)行三方面的輔助設(shè)計(jì)工作：集成電路（IC）設(shè)計(jì)、電子電路設(shè)計(jì)及印制電路板（PCB）設(shè)計(jì)。采用EDA技術(shù)，用計(jì)算機(jī)進(jìn)行模擬、檢驗(yàn)、布圖和測(cè)試，不但能大大減輕人工勞動(dòng)強(qiáng)度，縮短設(shè)計(jì)周期，提高設(shè)計(jì)的可靠性，而且可以在產(chǎn)品生產(chǎn)之前進(jìn)行各種設(shè)計(jì)方案的比較、參數(shù)的優(yōu)選，從而提高設(shè)計(jì)的質(zhì)量。

編輯推薦

《EDA技術(shù)與WHDL設(shè)計(jì)》可作為高等學(xué)校電子、通信、雷達(dá)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、工業(yè)自動(dòng)化、儀器儀表、信號(hào)與信息處理等學(xué)科本科生或研究生的EDA技術(shù)或數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程的教材和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，也可作為相關(guān)科研人員的技術(shù)參考書(shū)。

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