EDA技術(shù)與CPLD/FPGA開發(fā)應(yīng)用簡明教程

第1章 緒論
　1.1 EDA技術(shù)的含義
　1.2 EDA技術(shù)發(fā)展歷程
　　1.2.1 20世紀(jì)70年代的計算機(jī)輔助設(shè)計CAD階段
　　1.2.2 20世紀(jì)80年代的計算機(jī)輔助工程設(shè)計CAE階段
　　1.2.3 20世紀(jì)90年代電子系統(tǒng)設(shè)計自動化EDA階段
　1.3 EDA技術(shù)的主要內(nèi)容
　　1.3.1 大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷?br />　　1.3.2 硬件描述語言（HDL）
　　1.3.3 軟件開發(fā)工具
　　1.3.4 實驗開發(fā)系統(tǒng)
　　1.3.5 關(guān)于EDA技術(shù)的學(xué)習(xí)重點及學(xué)習(xí)方法
　1.4 EDA軟件系統(tǒng)的構(gòu)成
　1.5 EDA工程設(shè)計流程
　　1.5.1 設(shè)計輸入
　　1.5.2 邏輯綜合和優(yōu)化
　　1.5.3 目標(biāo)器件的布線/適配
　　1.5.4 設(shè)計過程中的有關(guān)仿真
　　1.5.5 目標(biāo)器件的編程/下載
　　1.5.6 硬件仿真/硬件測試
　1.6 數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計方法簡介
　1.7 數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計準(zhǔn)則
　1.8 EDA技術(shù)的應(yīng)用展望
　1.9 本章小結(jié)
　1.10 思考和練習(xí)
第2章 大規(guī)模可編程邏輯器件
　2.1 可編程邏輯器件概述
　　2.1.1 PLD的發(fā)展進(jìn)程
　　2.1.2 PLD介紹
　　2.1.3 可編程邏輯器件的結(jié)構(gòu)和分類
　　2.1.4 CPLD/FPGA相對于MCU的優(yōu)勢
　2.2 CPLD的結(jié)構(gòu)與工作原理
　　2.2.1 CPLD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FPGA
　　2.3.1 Xilinx Virtex系列器件性能特點
　　2.3.2 FPGA器件的結(jié)構(gòu)描述
　　2.3.3 Xilinx公司的XC4000系列FPGA簡介
　　2.3.4 XC5000系列的LCA結(jié)構(gòu)
　　2.3.5 Xilinx公司XC6200、XC8100系列FPGA簡介
　2.4 FPGA的配置模式
　　2.4.1 主動串行配置模式
　　2.4.2 主動并行配置模式
　　2.4.3 外設(shè)配置模式
　　2.4.4 從動串行配置模式
　　2.4.5 菊花鏈配置模式
　　2.4.6 FPGA的配置流程
　　2.4.7 FPGA標(biāo)識說明
　2.5 FPGA和CPLD的開發(fā)應(yīng)用選擇
　2.6 本章小結(jié)
　2.7 思考和練習(xí)
第3章 硬件描述語言VHDL的語法結(jié)構(gòu)及編程
　3.1 概述
　　3.1.1 什么是VHDL及VHDL語言的發(fā)展歷史
　　3.1.2 VHDL的作用
　　3.1.3 VHDL語言特點
　　3.1.4 VHDL與其他硬件描述語言的比較
　　3.1.5 VHDL的優(yōu)點
　　3.1.6 VHDL程序設(shè)計約定
　3.2 VHDL程序基本結(jié)構(gòu)
　　3.2.1 VHDL設(shè)計簡述
　　3.2.2 結(jié)構(gòu)體（ARCHITECTURE）
　　3.2.3 配置（CONFIGURATION）
　　3.2.4 庫、程序包
　3.3 VHDL語言要素
　　3.3.1 VHDL文字規(guī)則
　　3.3.2 VHDL數(shù)據(jù)對象
　　3.3.3 VHDL數(shù)據(jù)類型
　　3.3.4 VHDL操作符
　3.4 VHDL順序語句
　　3.4.1 對象與賦值語句
　　3.4.2 轉(zhuǎn)向控制語句
　　3.4.3 WAIT語句
　　3.4.4 子程序調(diào)用語句
　　3.4.5 返回語句（RETURN）
　　3.4.6 空操作語句（NULL）
　　3.4.7 其他語句和說明
　3.5 VHDL并行語句
　　3.5.1 進(jìn)程語句
　　3.5.2 塊語句
　　3.5.3 并行信號賦值語句
　　3.5.4 并行過程調(diào)用語句
　　3.5.5 VHDL的層次化設(shè)計與元件聲明（COMPONENT）
　　3.5.6 元件例化語句
　　3.5.7 生成語句
　3.6 子程序（SUBPROGRAM）
　　3.6.1 子程序聲明
　　3.6.2 子程序主體
　　3.6.3 重載函數(shù)
　3.7 VHDL描述風(fēng)格
　　3.7.1 行為描述
　　3.7.2 數(shù)據(jù)流描述
　　3.7.3 結(jié)構(gòu)化描述
　3.8 本章小結(jié)
　3.9 思考和練習(xí)
第4章 常用EDA工具軟件操作指南
　4.1 MAX+PLUS-Ⅱ軟件的安裝
　　4.1.1 概述
　　4.1.2 常用的設(shè)計輸入方法
　　4.1.3 MAX+PLUS-Ⅱ的特點
　　4.1.4 MAX+PLUS-Ⅱ安裝
　　4.1.5 MAX+PLUS-Ⅱ軟件組成
　　4.1.6 MAX+PLUS-Ⅱ的編輯規(guī)則
　4.2 MAX+PLUS-Ⅱ操作指南
　　4.2.1 Ⅱ原理圖編輯工具
　　4.2.2 MAX+PLUS-Ⅱ原理圖編輯流程
　　4.2.3 其他設(shè)計輸入方法
　　4.2.4 設(shè)計項目的處理
　　4.2.5 設(shè)計項目的校驗
　　4.2.6 器件編程
　4.3 MAX+PLUS-Ⅱ操作實例
　　4.3.1 源文件的編輯
　　4.3.2 系統(tǒng)的編譯、綜合和適配
　　4.3.3 系統(tǒng)的有關(guān)仿真
　　4.3.4 系統(tǒng)的編程下載
　4.4 利用LPM兆功能塊的電路設(shè)計
　　4.4.1 常用LPM兆功能塊
　　4.4.2 基于LPM_COUNTER的數(shù)據(jù)分頻器設(shè)計
　4.5 本章小結(jié)
　4.6 思考和練習(xí)
第5章 基本邏輯電路設(shè)計
　5.1 組合邏輯電路設(shè)計
　　5.1.1 基本門電路
　　5.1.2 三態(tài)門及總線緩沖器
　　5.1.3 單向總線驅(qū)動器
　　5.1.4 雙向總線緩沖器
　5.2 時序邏輯電路設(shè)計
　　5.2.1 時序電路特殊信號描述
　　5.2.2 常用時序電路設(shè)計
　　5.2.3 寄存器和移位寄存器
　　5.2.4 計數(shù)器
　　5.2.5 序列信號發(fā)生器、檢測器
　5.3 存儲器設(shè)計
　　5.3.1 只讀存儲器ROM
　　5.3.2 靜態(tài)數(shù)據(jù)存儲器SRAM
　　5.3.3 先進(jìn)先出堆棧FIFO
　5.4 狀態(tài)機(jī)的VHDL設(shè)計
　　5.4.1 狀態(tài)機(jī)概述
　　5.4.2 狀態(tài)機(jī)的特點
　　5.4.3 狀態(tài)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和功能
　　5.4.4 一般狀態(tài)機(jī)的VHDL描述
　　5.4.5 摩爾狀態(tài)機(jī)的設(shè)計
　　5.4.6 米勒狀態(tài)機(jī)的VHDL設(shè)計
　　5.4.7 ONE-HOT狀態(tài)機(jī)
　5.5 本章小結(jié)
　5.6 思考和練習(xí)
第6章 CPLD/FPGA在數(shù)字系統(tǒng)中的應(yīng)用
　6.1 正負(fù)脈寬數(shù)控調(diào)制信號發(fā)生器的設(shè)計
　　6.1.1 設(shè)計思路
　　6.1.2 VHDL源程序
　　6.1.3 仿真結(jié)果
　6.2 智能函數(shù)發(fā)生器的設(shè)計
　　6.2.1 智能函數(shù)發(fā)生器的設(shè)計思路
　　6.2.2 模塊及模塊功能
　6.3 序列檢測器的設(shè)計
　　6.3.1 序列檢測器設(shè)計思路
　　6.3.2 VHDL源程序
　　6.3.3 仿真結(jié)果
　6.4 數(shù)字頻率計的設(shè)計
　　6.4.1 數(shù)字頻率計設(shè)計思路
　　6.4.2 數(shù)字頻率計的VHDL源程序
　6.5 數(shù)字秒表的設(shè)計
　　6.5.1 數(shù)字秒表設(shè)計思路
　　6.5.2 數(shù)字秒表的VHDL源程序
　6.6 交通信號控制器的設(shè)計
　　6.6.1 交通信號控制器設(shè)計思路
　　6.6.2 VHDL源程序
　　6.6.3 系統(tǒng)的有關(guān)仿真
　　6.6.4 系統(tǒng)的硬件驗證
　　6.6.5 設(shè)計技巧分析
　6.7 三層電梯控制器的設(shè)計
　　6.7.1 三層電梯控制器的功能
　　6.7.2 三層電梯控制器的設(shè)計思路
　　6.7.3 三層電梯控制器的綜合設(shè)計
　　6.7.4 三層電梯控制器的波形仿真分析
　　6.7.5 N層電梯控制器的設(shè)計技巧分析
　6.8 本章小結(jié)
　6.9 思考和練習(xí)
第7章 FPGA在通信工程中的實踐應(yīng)用
　7.1 二進(jìn)制振幅鍵控（ASK）調(diào)制器與解調(diào)器設(shè)計
　　7.1.1 ASK信號調(diào)制原理
　　7.1.2 ASK信號解調(diào)原理
　　7.1.3 ASK調(diào)制VHDL程序
　　7.1.4 ASK解調(diào)VHDL程序
　7.2 二進(jìn)制頻移鍵控（FSK）調(diào)制器與解調(diào)器設(shè)計
　　7.2.1 FSK信號調(diào)制原理
　　7.2.2 FSK信號解調(diào)原理
　　7.2.3 FSK調(diào)制VHDL程序及仿真
　　7.2.4 FSK解調(diào)VHDL程序及仿真
　7.3 二進(jìn)制相位鍵控（PSK）調(diào)制器與解調(diào)器設(shè)計
　　7.3.1 基本概念
　　7.3.2 CPSK信號調(diào)制
　　7.3.3 DPSK信號調(diào)制
　　7.3.4 DPSK信號解調(diào)
　　7.3.5 DPSK調(diào)制方框圖及電路符號
　7.4 UART接口設(shè)計
　　7.4.1 UART概述
　　7.4.2 UART系統(tǒng)FPGA接口電路
　　7.4.3 UART系統(tǒng)FPGA程序設(shè)計
　7.5 本章小結(jié)
　7.6 思考和練習(xí)
第8章 FPGA在DSP領(lǐng)域中的應(yīng)用
　8.1 快速加法器的設(shè)計
　　8.1.1 4位二進(jìn)制并行加法器
　　8.1.2 8位二進(jìn)制加法器的源程序
　8.2 快速乘法器的設(shè)計
　　8.2.1 設(shè)計思路
　　8.2.2 快速乘法器VHDL源程序
　8.3 數(shù)字濾波器的設(shè)計
　　8.3.1 數(shù)字濾波器概述
　　8.3.2 數(shù)字濾波器的原理分析
　　8.3.3 數(shù)字濾波器系統(tǒng)實現(xiàn)
　　8.3.4 數(shù)字濾波器系統(tǒng)原理框圖
　　8.3.5 數(shù)字濾波器頂層IIR模塊
　　8.3.6 數(shù)字濾波器的VHDL語言程序
　　8.3.7 數(shù)字濾波器系統(tǒng)性能測試
　8.4 本章小結(jié)
　8.5 思考和練習(xí)
第9章 FPGA在微機(jī)工程中的實踐應(yīng)用
　9.1 鍵盤接口設(shè)計
　　9.1.1 鍵盤工作原理
　　9.1.2 矩陣式按鍵概述
　　9.1.3 矩陣式按鍵FPGA描述
　9.2 LED驅(qū)動器設(shè)計
　　9.2.1 LED數(shù)碼管工作原理
　　9.2.2 靜態(tài)LED數(shù)碼管驅(qū)動原理及其FPGA電路設(shè)計
　　9.2.3 動態(tài)LED數(shù)碼管驅(qū)動原理及其FPGA電路設(shè)計
　9.3 D/A接口設(shè)計
　　9.3.1 D/A轉(zhuǎn)換器概述
　　9.3.2 典型D/A轉(zhuǎn)換器芯片DAC0832
　　9.3.3 FPGA與DAC0832接口電路原理圖
　　9.3.4 DAC0832接口電路時序
　　9.3.5 DAC0832接口電路程序
　9.4 A/D接口設(shè)計
　　9.4.1 A/D轉(zhuǎn)換器概述
　　9.4.2 典型A/D轉(zhuǎn)換器芯片ADC0809
　　9.4.3 A/D接口設(shè)計
　　9.4.4 ADC0809 VHDL采樣控制程序設(shè)計
　9.5 本章小結(jié)
　9.6 思考和練習(xí)
第10章 CPLD/FPGA實驗
　10.1 實驗要求
　　10.1.1 概述
　　10.1.2 實驗報告的撰寫
　10.2 實驗內(nèi)容
　　10.2.1 實驗一：簡單邏輯電路設(shè)計與仿真
　　10.2.2 實驗二：全加器設(shè)計、仿真與下載
　　10.2.3 實驗三：分頻電路與12歸1電路設(shè)計
　　10.2.4 實驗四：利用硬件描述語言進(jìn)行數(shù)字鐘設(shè)計
　　10.2.5 實驗五：串行掃描顯示電路設(shè)計
　　10.2.6 實驗六：復(fù)雜數(shù)字鐘設(shè)計與掃描顯示
　　10.2.7 實驗七：智力競賽搶答器的設(shè)計
　　10.2.8 實驗八：數(shù)字頻率計的設(shè)計
　　10.2.9 實驗九：交通燈信號控制器的設(shè)計
附錄A VHDL程序設(shè)計的語法結(jié)構(gòu)
附錄B 利用WWW進(jìn)行EDA資源的檢索
主要參考文獻(xiàn)