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第1章 EDA技术概述1

1.1 EDA技术及其发展1

1.1.1 EDA技术的涵义1

1.1.2 EDA技术的发展史1

1.2 EDA技术的基本工具4

1.2.1 设计输入编辑器4

1.2.2 仿真器4

1.2.3 HDL综合器5

1.2.4 适配器（布局、布线器）5

1.2.5 下载器（编程器）6

1.3 EDA技术的基本设计思路6

1.3.1 EDA电路级设计6

1.3.2 EDA系统级设计6

1.4 EDA的设计流程7

1.4.1 设计准备7

1.4.2 设计输入8

1.4.3 设计处理8

1.4.4 设计检验9

1.4.5 器件编程与配置9

1.5 EDA的发展趋势10

1.5.1 可编程器件的发展趋势10

1.5.2 软件开发工具的发展趋势10

1.5.3 输入方式的发展方向11

第2章 Quartus Ⅱ 5.0设计软件13

2.1 概述13

2.2 Quartus Ⅱ 5.0软件安装13

2.2.1 系统配置要求13

2.2.2 Quartus Ⅱ 5.0软件的安装14

2.2.3 Quartus Ⅱ 5.0软件的授权16

2.3 Quartus Ⅱ 5.0软件的设计操作18

2.3.1 设计输入19

2.3.2 创建工程19

2.3.3 建立图形设计文件19

2.3.4 建立文本编辑文件32

2.3.5 建立存储器编辑器文件33

2.4 Quartus Ⅱ 5.0设计项目的编译36

2.4.1 设计综合37

2.4.2 编译器窗口37

2.4.3 编译器选项设置39

2.4.4 引脚分配45

2.4.5 启动编译器47

2.4.6 查看适配结果49

2.5 Quartus Ⅱ 5.0设计项目的仿真验证53

2.5.1 创建一个仿真波形文件53

2.5.2 设计仿真56

2.5.3 仿真结果分析57

2.6 时序分析58

2.6.1 时序分析基本参数58

2.6.2 指定时序要求59

2.6.3 完成时序分析62

2.6.4 查看时序分析结果62

2.7 器件编程63

2.7.1 完成器件编程64

2.7.2 编程硬件驱动安装66

第3章 VHDL语言程序设计68

3.1 VHDL概述68

3.1.1 常用硬件描述语言简介68

3.1.2 VHDL及其优点68

3.1.3 VHDL程序设计举例70

3.2 VHDL程序基本结构71

3.2.1 实体72

3.2.2 结构体74

3.2.3 库85

3.2.4 程序包87

3.2.5 配置91

3.3 VHDL语言要素94

3.3.1 VHDL语言数据对象及其分类94

3.3.2 VHDL语言数据类型98

3.3.3 VHDL语言运算操作符104

3.4 VHDL语言顺序语句109

3.4.1 赋值语句110

3.4.2 条件语句111

3.4.3 case语句113

3.4.4 loop语句127

3.4.5 next语句129

3.4.6 exit语句130

3.4.7 wait语句132

3.4.8 顺序语句中子程序调用语句134

3.4.9 返回语句136

3.4.10 空操作语句137

3.5 VHDL并行语句137

3.5.1 条件信号代入语句137

3.5.2 选择信号代入语句139

3.5.3 元件例化语句141

3.5.4 并行赋值语句（即信号代入语句）142

3.5.5 生成语句143

第4章 数字系统设计与实现145

4.1 模为60的计数器设计与实现145

4.1.1 建立图形文件145

4.1.2 项目编译146

4.1.3 项目仿真146

4.2 时钟电路的设计与实现148

4.2.1 文本编辑法设计模为24的计数电路148

4.2.2 建立顶层clock文件与时钟电路设计149

4.3 状态机电路设计与实现151

4.3.1 有限状态机的编码规则151

4.3.2 有限状态机的设计151

4.3.3 有限状态机的VHDL设计152

4.4 半整数分频器的设计154

4.4.1 小数分频的基本原理154

4.4.2 电路组成154

4.4.3 半整数分频器设计155

4.5 UART数据接收发送电路设计与实现157

4.5.1 波特率的设定158

4.5.2 数据发送158

4.5.3 数据接收159

4.5.4 UART程序设计159

4.6 CPLD在人机接口中的设计与实现166

4.6.1 接口电路分析与设计166

4.6.2 接口电路的部分软件设计168

4.7 并行8255接口电路设计与实现170

4.7.1 并行8255接口电路结构分析171

4.7.2 接口电路VHDL实际编程172

第5章 提高电路设计效率的常用方法202

5.1 引言202

5.2 EAB单元的使用202

5.2.1 EAB单元结构分析202

5.2.2 EAB设计应用204

5.3 芯片速度的优化206

5.3.1 修改低层布局206

5.3.2 合理使用CPLD资源206

5.3.3 通过软件配置提高系统速度207

5.4 使用LPM宏单元库209

5.5 提高设计效率的综合应用211

5.5.1 编程过程语法设计效率的提高211

5.5.2 编程过程中数据类型应用与端口定义215

第6章 大规模可编程逻辑器件217

6.1 可编程逻辑器件概述217

6.2 简单可编程逻辑器件219

6.3 复杂可编程逻辑器件220

6.3.1 CPLD的基本结构221

6.3.2 Altera公司的器件221

6.4 现场可编程门阵列226

6.4.1 FPGA的整体结构226

6.4.2 Xilinx公司的FPGA器件227

6.4.3 FPGA的配置230

6.5 在系统可编程逻辑器件232

6.5.1 ispLSI/pLSI的结构232

6.5.2 Lattice公司的ispLSI系列器件234

6.6 FPGA和CPLD的开发应用选择235

6.6.1 FPGA和CPLD的性能比较235

6.6.2 FPGA和CPLD的开发应用选择236

第7章 EDA技术综合设计应用239

7.1 数字闹钟的设计239

7.1.1 系统的设计要求239

7.1.2 系统的总体设计239

7.1.3 闹钟控制器的设计241

7.1.4 译码器的设计246

7.1.5 键盘缓冲器（预置寄存器）的设计247

7.1.6 闹钟寄存器的设计248

7.1.7 时间计数器的设计249

7.1.8 显示驱动器的设计251

7.1.9 分频器的设计253

7.1.10 系统的整体组装254

7.1.11 系统的硬件验证255

7.2 多功能信号发生器的设计256

7.2.1 设计要求256

7.2.2 设计实现256

7.3 序列检测器的设计262

7.3.1 设计思路262

7.3.2 VHDL程序实现262

7.3.3 硬件逻辑验证263

7.4 交通灯信号控制器的设计263

7.4.1 设计思路263

7.4.2 VHDL程序实现264

7.4.3 硬件逻辑验证265

7.5 电梯控制系统的设计266

7.5.1 设计要求266

7.5.2 设计实现266

7.6 步进电动机控制电路的设计271

7.6.1 步进电动机的工作原理271

7.6.2 驱动电路的组成及VHDL实现273

7.7 智力竞赛抢答器的设计274

7.7.1 设计思路274

7.7.2 VHDL程序实现275

7.8 单片机与FPGA/CPLD总线接口的设计279

7.8.1 设计思路280

7.8.2 VHDL程序实现281

第8章 EDA实验开发系统284

8.1 GW48型EDA实验开发系统原理与使用284

8.1.1 系统性能及使用注意事项284

8.1.2 系统工作原理285

8.1.3 系统主板结构与使用方法286

8.2 GW48实验电路结构图291

8.2.1 实验电路信号资源符号图说明291

8.2.2 各实验电路结构图特点与适用范围简述292

8.3 GW48系统结构图信号名与芯片引脚对照表299

8.4 GWDVP-B电子设计竞赛应用板使用说明303

8.5 GW48型EDA实验开发系统使用实例305

第9章 EDA技术实验309

实验1 8位全加器的设计309

实验2 组合逻辑电路的设计311

实验3 触发器功能的模拟实现313

实验4 计数器的设计315

实验5 计数译码显示电路317

实验6 数字钟综合实验321

实验7 序列检测器的设计322

实验8 简易彩灯控制器323

实验9 正负脉宽数控调制信号发生器的设计325

实验10 A/D转换控制器的设计327

参考文献330