EDA技術(shù)

前言

　　20世紀(jì)90年代出現(xiàn)的EDA．技術(shù)是電子設(shè)計的重要工具，其核心是利用計算機(jī)完成電路設(shè)計的全程自動化。EDA技術(shù)應(yīng)用于芯片設(shè)計和系統(tǒng)設(shè)計，極大地提高了電路設(shè)計的效率和可靠性，節(jié)省了設(shè)計成本，減輕了設(shè)計人員的勞動強(qiáng)度?！　DA技術(shù)是高等院校電氣與電子信息類專業(yè)知識結(jié)構(gòu)的重要組成部分。在獨(dú)立學(xué)院相關(guān)專業(yè)中開設(shè)EDA課程，一是要根據(jù)學(xué)生的基礎(chǔ)知識水平及實(shí)踐技能的要求，科學(xué)地選取教學(xué)內(nèi)容，向?qū)W生傳授基本知識的同時，注重介紹更多更新的技術(shù)和動向，以便學(xué)生通過系統(tǒng)的學(xué)習(xí)和實(shí)踐，初步掌握：EDA技術(shù)并具備一定的可編程邏輯芯片的開發(fā)能力，真正做到學(xué)以致用。二是要根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的要求，切實(shí)改進(jìn)教學(xué)方法，在課堂教學(xué)時要注意從應(yīng)用的角度引導(dǎo)學(xué)生提高學(xué)習(xí)興趣，初步掌握基本設(shè)計工具和設(shè)計方法，在實(shí)踐教學(xué)中，以訓(xùn)練學(xué)生的設(shè)計思想、創(chuàng)新思維及創(chuàng)造能力，力求提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力和自主創(chuàng)新能力?！　⒓颖窘滩木帉懙睦蠋煻啻沃v授EDA技術(shù)課程，對課程的內(nèi)容和教學(xué)方法有較深入的研究和探討，對學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)和學(xué)習(xí)能力有較全面的了解。在編寫教材時特別注意到：①學(xué)習(xí)、借鑒普通高等院校正在使用的EDA技術(shù)教材，針對獨(dú)立學(xué)院學(xué)生的特點(diǎn)，刪減部分較難理解和掌握的內(nèi)容，同時對技術(shù)要求較高而又能回避的部分內(nèi)容采取適當(dāng)?shù)姆椒ㄟM(jìn)行處理，讓不同層次的學(xué)生都能順利地學(xué)習(xí)；②選用的設(shè)計實(shí)例具有較強(qiáng)的實(shí)用性和針對性，便于自主學(xué)習(xí)，學(xué)生只要能認(rèn)真聽課和按要求做實(shí)驗，就能做到理論與實(shí)踐的結(jié)合。本教材適當(dāng)?shù)剡x用了大學(xué)生電子設(shè)計競賽的內(nèi)容，并對例題進(jìn)行了詳細(xì)的分析，既能開拓視野，又能兼顧學(xué)生的創(chuàng)新能力。

內(nèi)容概要

　　《EDA技術(shù)》系統(tǒng)地介紹了基于FPGA／CPLD應(yīng)用開發(fā)的EDA技術(shù)和硬件描述語言VHDL，將VHDL的基礎(chǔ)知識、編程技巧和使用方法與實(shí)際工程開發(fā)技術(shù)在先進(jìn)的EDA設(shè)計平臺Quartus Ⅱ上很好地結(jié)合起來，讀者能通過《EDA技術(shù)》的學(xué)習(xí)迅速地了解并掌握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)?！禘DA技術(shù)》符合高校課堂教學(xué)和實(shí)驗操作的規(guī)律與要求，并以提高學(xué)生的實(shí)際工程設(shè)計能力為目的。全書主要內(nèi)容依次為EDA技術(shù)與VHDL的基本知識、FPGA／CPLD目標(biāo)器件的結(jié)構(gòu)原理、VHDL的使用方法和設(shè)計深入、原理圖的輸入方法、狀態(tài)機(jī)設(shè)計、Verilog HDL、Protel99SE使用基礎(chǔ)、PCB設(shè)計基礎(chǔ)，其中EDA技術(shù)綜合設(shè)計與典型應(yīng)用介紹了IP核的應(yīng)用、電子設(shè)計競賽項目開發(fā)、頻率計設(shè)計、數(shù)字鐘設(shè)計等。各章都安排了相應(yīng)的習(xí)題和針對性強(qiáng)的實(shí)驗和設(shè)計示例。書中列舉的VHDL示例，都經(jīng)編譯通過或經(jīng)硬件測試?！　　禘DA技術(shù)》通俗易懂，條理清晰，既有對菜單命令的詳細(xì)講解，又有精選例題和練習(xí)供讀者上機(jī)實(shí)訓(xùn)，重點(diǎn)培養(yǎng)讀者的“概念驅(qū)動工程”電路設(shè)計理念，盡量減輕初學(xué)者的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)，達(dá)到快速入門的目的?！　　禘DA技術(shù)》主要面向高等院校本?？崎_設(shè)的EDA技術(shù)和VHDL語言基礎(chǔ)課程，可作為電子工程、通信、自動化、計算機(jī)、信息工程、儀器儀表等學(xué)科專業(yè)的課堂授課教材或?qū)嶒炛笇?dǎo)課的主要參考書，同時也可作為電子設(shè)計競賽、FPGA開發(fā)應(yīng)用的自學(xué)參考書。

書籍目錄

第0章 緒論0.1 傳統(tǒng)設(shè)計方法與EDA設(shè)計方法的區(qū)別0.2 常用硬件描述語言0.2.1 VHDL0.2.2 VerilogHDL語言0.3 Protel99SE第1章 EDA工具軟件QuartusⅡ6.01.1 安裝QuartusⅡ6.0軟件1.1.1 PC機(jī)系統(tǒng)配置要求1.1.2 QuartusⅡ6.0軟件安裝方法1.1.3 安裝license1.2 QuartusIl6.0軟件應(yīng)用向?qū)?.2.1 QuartusⅡ6.0軟件的主界面1.2.2 建立工作庫文件夾和編輯設(shè)計文件1.2.3 創(chuàng)建工程1.2.4 編譯前設(shè)置1.2.5 全程編譯1.2.6 時序仿真1.2.7 引腳鎖定設(shè)置和下載1.2.8 配置文件下載1.2.9 AS模式和JTAG間接模式編程配置器件1.3 嵌入式邏輯分析儀的使用方法1.4 原理圖輸入設(shè)計方法習(xí)題第2章 大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷?.1 可編程邏輯器件概述2.1.1 可編程邏輯器件的發(fā)展進(jìn)程2.1.2 可編程邏輯器件的基本結(jié)構(gòu)2.1.3 可編輯邏輯器件的分類方法2.1.4 PLD的電路表示法2.2 復(fù)雜可編程邏輯器件2.2.1 復(fù)雜可編程邏輯器件的基本結(jié)構(gòu)2.2.2 Altera公司的器件產(chǎn)品2.3 現(xiàn)場可編程門陣列2.3.1 FPGA器件的結(jié)構(gòu)2.3.2 FPGA器件的配置模式2.4 CPLD和FPGA器件的編程與配置2.4.1 CPLD和FPGA器件的下載接口2.4.2 CPLD器件的下載接口及其連接2.4.3 使用配置器件配置（重配置）FPGA器件2.5 FPGA／CPLD器件的測試技術(shù)2.5.1 內(nèi)部邏輯測試2.5.2 JTAG邊界測試技術(shù)2.6 FPGA和CPLD器件的開發(fā)應(yīng)用選擇習(xí)題第3章 VHDL基本結(jié)構(gòu)3.1 VHDL概述3.1.1 VHDL程序設(shè)計舉例3.1.2 VHDL程序的基本結(jié)構(gòu)3.2 設(shè)計實(shí)體3.3 結(jié)構(gòu)體3.4 VHDL結(jié)構(gòu)體的子結(jié)構(gòu)3.4.1 塊語句結(jié)構(gòu)3.4.2 進(jìn)程語句結(jié)構(gòu)3.5 子程序結(jié)構(gòu)3.5.1 過程3.5.2 函數(shù)3.6 庫和程序包3.6.1 庫3.6.2 程序包3.7 配置習(xí)題第4章 VHDL語言要素4.1 VHDL數(shù)據(jù)對象4.2 VHDL數(shù)據(jù)類型4.3 VHDL操作符習(xí)題第5章 VHDL順序語句5.1 賦值語句5.1.1 變量賦值語句5.1.2 信號賦值語句5.2 流程控制語句5.2.1 IF語句5.2.2 CASE語句5.2.3 LOOP語句5.2.4 NEXT語句5.2.5 EXYT句5.3 WAIT、語句5.4 ASSERT（斷言）語句5.5 RETURN返回語句5.6 NULL空操作語句習(xí)題第6章 VHDL并行語句6.1 進(jìn)程語句6.2 塊語句6.3 并行信號賦值語句6.3.1 簡單信號賦值語句6.3.2 條件信號賦值語句6.3.3 選擇信號賦值語句6.4 子程序和并行過程調(diào)用語句6.4.1 過程調(diào)用語句6.4.2 函數(shù)調(diào)用語句6.5 元件例化語句6.6 生成語句習(xí)題第7章 組合邏輯電路模塊7.1 門電路7.1.1 二輸入與非門電路7.1.2 二輸入或非門電路7.1.3 -"輸入異或門電路7.2 編碼器、譯碼器、選擇器電路7.2.1 8—3線優(yōu)先編碼器設(shè)計7.2.2 3-8線譯碼器7.2.3 4選1數(shù)據(jù)選擇器VHDL語言描述習(xí)題第8章 時序邏輯電路設(shè)計8.1 觸發(fā)器8.1.1 D觸發(fā)器的設(shè)計8.1.2 T觸發(fā)器的設(shè)計8.1.3 RS觸發(fā)器的設(shè)計8.2 寄存器8.2.1 串入一串出寄存器8.2.2 串入一并出寄存器8.3 計數(shù)器8.3.1 三進(jìn)制計數(shù)器8.3.2 同步計數(shù)器8.4 有限狀態(tài)機(jī)8.5 有限狀態(tài)機(jī)的基本描述8.6 MOORE型狀態(tài)機(jī)8.7 MEALY型狀態(tài)機(jī)8.8 MEALY和MOORE型狀態(tài)機(jī)的變種8.9 異步狀態(tài)機(jī)習(xí)題第9章 EDA技術(shù)的綜合應(yīng)用9.1 顯示電路設(shè)計9.1.1 二輸入或門輸出顯示9.1.2 三進(jìn)制計數(shù)器的輸出顯示9.1.3 二十四進(jìn)制計數(shù)器的輸出顯示9.2 多路彩燈控制器的設(shè)計9.2.1 多路彩燈控制器的設(shè)計要求……第10章 Verilog HDL第11章 Protel99SE使用基礎(chǔ)第12章 印刷電路板設(shè)計基礎(chǔ)附錄AVHDL語言的保留字參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　第0章　緒論　　EDA是英文“electronic design automation”（電子設(shè)計自動化）的縮寫，EDA技術(shù)是20世紀(jì)90年代迅速發(fā)展起來的，是現(xiàn)代電子設(shè)計的最新技術(shù)潮流，是綜合現(xiàn)代電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的最新研究成果，是電子線路設(shè)計與分析的一門技術(shù)。EDA包括電子線路的設(shè)計、計算機(jī)模擬仿真和電路分析及印制電路板的自動化設(shè)計三個方面的內(nèi)容?！　〗┠陙恚珽DA技術(shù)發(fā)展迅速。一方面，各種大容量、高性能、低功耗的可編程邏輯器件不斷推出，使得專用集成電路（ASIC）的生產(chǎn)商感受到空前的競爭壓力；另一方面，出現(xiàn)了許多EDA設(shè)計輔助工具，這些工具大大提高了新型集成電路的設(shè)計效率，使更低成本、更短周期的復(fù)雜數(shù)字系統(tǒng)開發(fā)成為可能。于是一場ASIC與FPGA／CPLD之爭在所難免。然而PLD器件具有先天的競爭優(yōu)勢，那就是可以反復(fù)編程，在線調(diào)試。EDA技術(shù)正是這場較量的推動引擎之一。一般來說，EDA就是以計算機(jī)為平臺，以EDA軟件工具為開發(fā)環(huán)境，以VHDL為設(shè)計語言，以可編程器件為載體，以ASIC、SOC芯片為目標(biāo)器件，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。設(shè)計者只需編寫硬件描述語言代碼，然后選擇目標(biāo)器件，在集成開發(fā)環(huán)境里進(jìn)行編譯、仿真、綜合，最后在線下載調(diào)試。整個過程，大部分工作由EDA軟件完成。全球許多著名的可編程器件提供商都推出了自己的集成開發(fā)工具軟件，如Altera公司的MAX+PLUS Ⅱ、Quartus Ⅱ軟件，Xilinx公司的Foundation、ISE軟件，Lattice公司的ispExpert軟件，Actel公司的Libero軟件等。這些軟件的推出，極大地促進(jìn)了集算法設(shè)計、芯片編程、印刷電路板設(shè)計于一體的EDA技術(shù)的發(fā)展。另外，在以SOC芯片為目標(biāo)器件的電子系統(tǒng)設(shè)計要求下，可編程器件的內(nèi)部開始集成高速的處理器硬核、處理器軟核、DSP模塊、大量的存儲資源、高速的串行收發(fā)模塊、系統(tǒng)時鐘管理器、多標(biāo)準(zhǔn)的i／o接口模塊，這使得設(shè)計者更加得心應(yīng)手，新一輪的數(shù)字革命由此引發(fā)。

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