基于FPGA和CPLD的數字系統(tǒng)設計

前言

2001年7月間，電子工業(yè)出版社的領導同志邀請各高校十幾位通信領域方面的老師，商量引進國外教材問題。與會同志對出版社提出的計劃十分贊同，大家認為，這對我國通信事業(yè)、特別是對高等院校通信學科的教學工作會很有好處。教材建設是高校教學建設的主要內容之一。編寫、出版一本好的教材，意味著開設了一門好的課程，甚至可能預示著一個嶄新學科的誕生。20世紀40年代MIT林肯實驗室出版的一套28本雷達叢書，對近代電子學科、特別是對雷達技術的推動作用，就是一個很好的例子。我國領導部門對教材建設一直非常重視。20世紀80年代，在原教委教材編審委員會的領導下，匯集了高等院校幾百位富有教學經驗的專家，編寫、出版了一大批教材；很多院校還根據學校的特點和需要，陸續(xù)編寫了大量的講義和參考書。這些教材對高校的教學工作發(fā)揮了極好的作用。近年來，隨著教學改革不斷深入和科學技術的飛速進步，有的教材內容已比較陳舊、落后，難以適應教學的要求，特別是在電子學和通信技術發(fā)展神速、可以講是日新月異的今天，如何適應這種情況，更是一個必須認真考慮的問題。解決這個問題，除了依靠高校的老師和專家撰寫新的符合要求的教科書外，引進和出版一些國外優(yōu)秀電子與通信教材，尤其是有選擇地引進一批英文原版教材，是會有好處的。一年多來，電子工業(yè)出版社為此做了很多工作。他們成立了一個“國外電子與通信教材系列”項目組，選派了富有經驗的業(yè)務骨干負責有關工作，收集了230余種通信教材和參考書的詳細資料，調來了100余種原版教材樣書，依靠由20余位專家組成的出版委員會，從中精選了40多種，內容豐富，覆蓋了電路理論與應用、信號與系統(tǒng)、數字信號處理、微電子、通信系統(tǒng)、電磁場與微波等方面，既可作為通信專業(yè)本科生和研究生的教學用書，也可作為有關專業(yè)人員的參考材料。此外，這批教材，有的翻譯為中文，還有部分教材直接影印出版，以供教師用英語直接授課。希望這些教材的引進和出版對高校通信教學和教材改革能起一定作用。在這里，我還要感謝參加工作的各位教授、專家、老師與參加翻譯、編輯和出版的同志們。各位專家認真負責、嚴謹細致、不辭辛勞、不怕瑣碎和精益求精的態(tài)度，充分體現了中國教育工作者和出版工作者的良好美德。

內容概要

　　 本書系統(tǒng)地介紹了可編程邏輯器件類型、數字系統(tǒng)描述的硬件語言與設計方法，以及系統(tǒng)的測試和實現，從理論、方法、工具到實踐進行了全面闡述。全書共10章。第1章介紹了可編程邏輯器件的類型；第2、3章結合實例，介紹了電子系統(tǒng)設計背景及其PCB設計；第4章介紹了先進數字設計中使用的各種編程語言；第5、6章介紹了數字邏輯設計原理以及運用VHDL語言對一系列電路的實例化；第7、8章介紹了DSP的VHDL實現以及數模世界轉換的接口；最后，第9、10章介紹了電子系統(tǒng)測試和抽象的高層次設計建模。此外，本書各章都有大量的實例供讀者驗證和測試，兼具知識性和實用性。 　　本書適用于使用PLD進行數字系統(tǒng)開發(fā)的電子與計算機工程專業(yè)學生，也可供工業(yè)界開發(fā)數字系統(tǒng)的技術人員參考。

作者簡介

作者：(愛爾蘭)IanGrout 譯者：黃以華LanGrout，于英國Lancaster大學獲得電子工程學士（1991年）和博士學位（1994年）。他在工業(yè)界和學術界均從事過微電子電路和電子設計與測試的工作，目前他在混合信號集成電路可測性設計領域以及數字電子線路設計領域從事可編程邏輯的相關工作，現任愛爾蘭Limerick大學電子與計算機工程系講師。他從1 998年起就在愛爾蘭Limerick大學工作，教授可編程邏輯與集成電路設計與測試原理課程。此前他是英國Lancaster大學工程系講師。

書籍目錄

第1章  可編程邏輯介紹  1.1　本書引言  1.2　電子電路：模擬和數字    1.2.1　引言    1.2.2　連續(xù)時間與離散時間    1.2.3　模擬與數字  1.3　數字邏輯的歷史  1.4　可編程邏輯與離散邏輯  1.5　可編程邏輯器件與處理器  1.6　可編程邏輯的類型    1.6.1　簡單可編程邏輯器件（SPLD）    1.6.2　復雜可編程邏輯器件（CPLD）    1.6.3　現場可編程門陣列（FPGA）　1.7　PLD配置技術　1.8　可編程邏輯供應商  1.9　可編程邏輯的設計方法和工具    1.9.1　引言    1.9.2　典型的PLD設計流程    1.10　技術趨勢　參考文獻　習題第2章  電子系統(tǒng)設計  2.1　引言  2.2　串行產品開發(fā)過程與并行工程過程　　2.2.1　引言　　2.2.2　串行產品開發(fā)過程　　2.2.3　并行工程過程　2.3　流程圖　2.4　框圖　2.5　Gajski.Kuhn圖　2.6　硬件一軟件協(xié)同設計　2.7　正式驗證　2.8　嵌入式系統(tǒng)和實時操作系統(tǒng)　2.9　電子系統(tǒng)級設計　2.10　創(chuàng)建設計規(guī)范　2.11　統(tǒng)一建模語言　2.12　閱讀元件數據手冊（Data Sheet）　2.13　數字輸入／輸出　　2.13.1　引言　　2.13.2　邏輯值定義　　2.13.3　噪聲容限　　2.13.4　邏輯電路連接　2.14　并行和串行接口　　2.14.1　引言　　2.14.2　并行I／O　　2.14.3　串行I／O　2.15　系統(tǒng)復位　2.16　系統(tǒng)時鐘　2.17　電源　2.18　功率管理　2.19　印制電路板和多芯片組件　2.20　片上系統(tǒng)和系統(tǒng)級封裝　2.21　機電一體化系統(tǒng)　2.22　知識產權　2.23　CE和FCC標志　參考文獻　習題第3章　PCB設計  3.1  引言  3.2　什么是PCB    3.2.1　定義    3.2.2　PCB的結構    3.2.3　典型元件  3.3　設計、生產和測試    3.3.1　PCB設計    3.3.2　PCB生產    3.3.3　PCB測試  3.4　環(huán)境因素    3.4.1　引言    3.4.2　WEEE法令    3.4.3　RoHS法令    3.4.4　無鉛焊劑    3.4.5　電磁兼容性  3.5　PCP設計案例研究……第4章　設計語言第5章　數字邏輯設計概論　第6章　VHDL數字邏輯設計介紹第7章　數字信號處理導論第8章　數字邏輯與現實世界的接口：AV轉換、D/A轉換和電力電子技術第9章　電子系統(tǒng)測試　第10章　系統(tǒng)級設計其他參考文獻術語表

章節(jié)摘錄

插圖：·設計原型。需要什么步驟才能從初始的設計概念順利地到達原型階段呢？步驟是（i）確認操作正確并符合需求規(guī)范，（ii）當所設計的產品不能正確工作時，要找出問題并修正它，不論這個問題是設計本身的還是在制造過程中產生的。設計原型將在已建成的物理系統(tǒng)中進行?！ぴO計調試。調試在設計仿真和設計原型的過程中進行，以移除設計中的缺陷，保證設計操作正確。·產品級制造。一旦設計原型階段成功完成并且設計正確，就可以進行設計的全面制造。此時的設計就被認為是正確的。·產品級測試。在制成的系統(tǒng)上實施測試以確定系統(tǒng)被正確制造，沒有會導致系統(tǒng)操作錯誤的缺陷?！みm應未來的設計。開發(fā)的設計在將來應能夠根據市場需求加以修改并增強操作。·美觀。什么時候產品需要吸引人的外表？作為一個例子，如果系統(tǒng)被嵌入到汽車里面，不會被汽車（或其他）使用者看到，那么外觀是不必考慮的。但是，如果產品在家庭中使用并會被展示，那么設計師應對產品外表的美觀給予極大的關注?！と藱C工程。怎樣使用產品？是否需要與用戶進行大量的交互，如果需要怎樣設計產品才能使系統(tǒng)既直觀又易用？設計過程本身不是孤立的活動，它必須同時考慮制造設計和測試設計的要求。最近幾年中，設計和測試之間的交互作用得到了極大重視，并由此引出面向測試的設計（DfT）概念。但是，DfT只是DfX（面向產品生命周期各／某環(huán)節(jié)的設計）的一個方面。下面列出的也是通常開發(fā)時可考慮的方法。

編輯推薦

在數字領域使用可編程邏輯進行設計的初學者可在《基于FPGA和CPLD的數字系統(tǒng)設計》中找到所需的一切！可編程邏輯使得芯片上的數字系統(tǒng)的可融合性、允許更新、可以變化、可以提高性能等特性成為可能，這使得數字系統(tǒng)價格更便宜，獲取更迅速。《基于FPGA和CPLD的數字系統(tǒng)設計》著重介紹兩種類型的可編程邏輯：現場可編程門陣列（FPGA）和復雜可編程邏輯器件（CPLD）。通過詳盡的討論、可運行的實例，以及與電路設計原理和常見的設計決斷相關的案例研究，《基于FPGA和CPLD的數字系統(tǒng)設計》對上述器件進行了深刻闡釋?！痘贔PGA和CPLD的數字系統(tǒng)設計》還對在可編程邏輯領域廣泛使用的VHDL（VHSIC硬件描述語言）進行了介紹和應用。設計基礎與概念：●基礎——流程圖、框圖、正規(guī)驗證和設計規(guī)范●印制電路板（PCB）——設計、測試及開發(fā)環(huán)境●軟件和硬件編程語言●使用VHDL設計數字邏輯的原理●數字信號處理●模擬與數字的接口——DAC和ADC●系統(tǒng)級設計包括兩個案例研究

圖書封面

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