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第1章 VHDL语言简介1

1.1 VHDL语言的常用结构和语法1

1.1.1 VHDL语言的基本结构1

1.1.2 VHDL语言构造体的子结构5

1.1.3 包集合及库6

1.1.4 VHDL语言的主要描述语句9

1.1.5 VHDL语言的数据类型和运算符16

1.2 VHDL语言编程概述23

1.2.1 VHDL程序的总体结构23

1.2.2 实体(ENTITY)设计概述24

1.2.3 构造体(ARCHITECTURE)设计概述25

1.3 本章小结27

第2章 MAX＋plusII编程环境29

2.1 MAX＋plusII简介29

2.1.1 MAX+plusII的功能29

2.1.2 系统要求30

2.2 MAX＋plusII中的VHDL设计30

2.2.1 项目建立与文本输入31

2.2.2 项目编译34

2.2.3 项目校验35

2.2.4 管脚锁定39

2.2.5 器件编程／配置41

2.2.6 工具条和常用菜单选项说明43

2.3 在MAX+plusII中使用VHDL语言提要45

2.3.1 编码提要45

2.3.2 设计要点47

2.4 本章小结48

第3章 VHDL语言中的状态机应用49

3.1 状态机在VHDL语言中的应用49

3.1.1 关于状态机49

3.1.2 数字电路中的状态机50

3.1.3 状态机在VHDL语言中的实现50

3.2.2 状态机设计的思路53

3.2.1 数字乒乓游戏机的要求53

3.2 状态机应用实例一：数字乒乓游戏机的状态机53

3.2.3 乒乓游戏机实体的设计54

3.2.4 状态机编程实现55

3.2.5 记分译码器的设计59

3.2.6 构造体的设计62

3.2.7 编译和波形仿真63

3.2.8 项目编程66

3.2.9 实际电路实现70

3.2.10 乒乓游戏机小结71

3.3.3 三层电梯实体的设计72

3.3.2 状态机设计的思路72

3.3.1 三层电梯模型的要求72

3.3 状态机应用实例二：三层电梯模型72

3.3.4 构造体的设计74

3.3.5 波形仿真81

3.3.6 项目编程和实际电路实现83

3.3.7 设计的扩展性84

3.4 本章小结84

第4章 VHDL语言中的多进程使用86

4.1 VHDL语言中进程的特点86

4.1.1 进程(PROCESS)语句的结构86

4.1.3 进程(PROCESS)中语句的顺序性88

4.1.2 进程的启动88

4.1.4 进程(PROCESS)的同步描述89

4.2 进程间通信的概念91

4.2.1 进程通信的方式91

4.3 多进程设计的优缺点96

4.3.1 多进程设计的优点96

4.3.2 多进程设计的缺点101

4.4 本章小结102

第5章 VHDL语言中构造体的描述方式103

5.1 构造体的行为描述方式103

5.1.1 不能进行逻辑综合的行为描述方式103

5.1.2 可以进行逻辑综合的行为描述方式104

5.2 构造体的寄存器传输描述方式106

5.2.1 使用RTL描述方式应注意的几个问题107

5.3 构造体的结构化描述方式108

5.3.1 构造体描述的基本框架结构109

5.3.2 COMPONENT语句110

5.3.3 COMPONENT_INSTANT语句111

5.3.4 3种描述方式的结合112

5.4 3种描述方式结合的实例：数字频率计112

5.4.1 数字频率计的要求112

5.4.2 设计思路113

5.4.3 数字频率计中的计数器设计114

5.4.4 七段译码器的设计117

5.4.5 数字频率计的实体设计118

5.4.6 构造体的设计118

5.4.7 波形仿真125

5.4.8 所需要的改进之处128

5.5 本章小结129

第6章 VHDL语言实现简单的CPU130

6.1 简单CPU的结构和功能简介130

6.1.1 微机中的CPU130

6.1.2 简单CPU的组成134

6.1.3 简单CPU的功能135

6.2 指令系统简介136

6.2.1 指令格式136

6.2.2 寻址方式137

6.2.3 指令的分类138

6.2.4 简单CPU的指令及寻址方法139

6.3 16×8ROM的设计140

6.4 简单CPU的指令周期142

6.4.1 指令读取周期142

6.4.2 指令执行周期143

6.5 VHDL实现简单CPU145

6.5.1 VHDL程序145

6.5.2 简单CPU的功能仿真152

6.5.3 简单CPU设计的不足之处158

6.6 本章小结159

第7章 VHDL语言在通信中的应用160

7.1 简单异步通信接口的要求160

7.1.1 异步通信接口的接收机160

7.1.2 异步通信接口的发送机164

7.2 VHDL语言实现简单异步通信接口164

7.2.1 简单异步通信接口的实体设计164

7.2.2 简单异步通信接口的构造体设计165

7.2.3 仿真波形图174

7.3 本章小结176

7.2.4 设计总结176

8.1 通用计算器的功能要求177

8.1.1 要求实现的计算功能177

8.1.2 计算器的输入以及输出177

第8章 VHDL语言的综合应用177

8.2 通用计算器的设计分析178

8.2.1 计算部分和显示部分设计的协调178

8.2.2 内部累加器acc，寄存器reg，结果暂存器ans的协调工作178

8.2.5 分位显示的实现179

8.2.7 除法器的单独设计179

8.2.6 通信机制的使用179

8.2.4 显示部分179

8.2.3 数字的存放179

8.3 VHDL语言实现通用计算器180

8.3.1 除法器的设计180

8.3.2 七段译码器的设计188

8.3.3 数字按键的译码电路189

8.3.4 运算数以及运算结果的显示过程190

8.3.5 通用计算器的实体设计193

8.3.6 通用计算器的构造体设计193

8.3.7 通用计算器的仿真204

8.4 本章小结208

8.3.8 程序的下载并在实验台上实现208

8.3.9 设计中的不足之处208

第9章 VHDL语言在编码中的应用210

9.1 通信中的差错控制编码210

9.1.1 差错控制编码简介210

9.1.2 CRC编码211

9.1.3 卷积编码214

9.2 CRC加卷积编码系统的要求和分析215

9.2.1 CRC加卷积编码系统的具体要求216

9.2.2 CRC加卷积编码的设计思路216

9.3.1 CRC编码器的设计218

9.3 VHDL语言实现CRC加卷积编码系统218

9.3.2 整个编码器的设计224

9.3.3 设计中的不足之处233

9.3.4 设计过程中应该注意的地方234

9.4 本章小结234

第10章 VHDL语言中的存储器设计236

10.1 存储器描述中的共性问题236

10.1.1 存储器的数据类型236

10.1.2 存储器的初始化237

10.2 存储器设计的一般方法237

10.2.1 ROM的设计237

10.2.2 RAM的设计239

10.3 FLEX系列芯片的特点242

10.3.1 FLEX系列芯片简介242

10.3.2 FLEX系列芯片的结构244

10.4 引用LPM库实现存储器251

10.4.1 关于LPM251

10.4.2 引用LPM_ROM实现ROM253

10.4.3 引用LPM_RAM_dq来实现交织器257

10.4.4 引用LPM的优点263

10.5 本章小结263

11.1 创建文件时应注意的问题265

第11章 在MAX+plusII下使用VHDL语言的常见问题265

11.2 编程过程中应注意的问题266

11.2.1 实体设计中应该注意的问题266

11.2.2 构造体设计中应该注意的问题267

11.3 编译过程中应注意的问题268

11.4 其他应注意的问题269

11.5 写在最后269

附录A VHDL语言的保留字270

附录B VHDL语言文法一览表271

附录C 属性说明282

附录D VHDL标准包集合文件284

主要参考文献312