EDA技术实用教程

第1章 概述

1. 1 EDA技术及其发展

1. 2 EDA技术实现目标

1. 3 硬件描述语言VHDL

1. 4 VHDL综合

1. 5 基于VHDL的自顶向下设计方法

1. 6 EDA与传统电子设计方法的比较

1. 7 EDA的发展趋势

习题

第2章 EDA设计流程及其工具

2. 1 FPGA／CPLD设计流程

2. 1. 1 设计输入 原理图／HDL文本编辑

2. 1. 2 综合

2. 1. 3 适配

2. 1. 4 时序仿真与功能仿真

2. 1. 5 编程下载

2. 1. 6 硬件测试

2. 2 ASIC及其设计流程

2. 2. 1 ASIC设计方法

2. 2. 2 一般ASIC设计的流程

2. 3 常用EDA工具

2. 3. 1 设计输入编辑器

2. 3. 2 HDL综合器

2. 3. 3 仿真器

2. 3. 4 适配器 布局布线器

2. 3. 5 下载器 编程器

2. 4 MAX plusⅡ概述

2. 5 IP核

习题

第3章 FPGA／CPLD结构与应用

3. 1 概述

3. 1. 1 可编程逻辑器件的发展历程

3. 1. 2 可编程逻辑器件的分类

3. 2 简单PLD原理

3. 2. 1 电路符号表示

3. 2. 2 PROM

3. 2. 3 PLA

3. 2. 4 PAL

3. 2. 5GAL

3. 3 CPLD结构与工作原理

3. 4 FPGA结构与工作原理

3. 4. 1 查找表

3. 4. 2 FLEXl0K系列器件

3. 5 FPGA／CPLD测试技术

3. 5. 1 内部逻辑测试

3. 5. 2 JTAG边界扫描测试

3. 5. 3 嵌入式逻辑分析仪

3. 6 FPGA／CPLD产品概述

3. 6. 1 Lattice公司CPLD器件系列

3. 6. 2 Xilinx公司的FPGA和CPLD器件系列

3. 6. 3 Altera公司FPGA和CPLD器件系列

3. 6. 4 Actel公司的FPGA器件系列

3. 6. 5 Altera公司的FPGA配置方式与器件系列

3. 7 CPLD和FPGA的编程与配置

3. 7. 1 CPLD的ISP方式编程

3. 7. 2 使用PC并行口配置即GA

3. 7. 3 使用专用配置器件配置即GA

3. 7. 4 使用单片机配置即GA

3. 7. 5 使用CPID配置FPGA

习题

实验与设计

3-1 单片机或CPLD及EPROM配置FPGA电路设

第4章 VHDL设计初步

4. 1 多路选择器VHDL描述

4. 1. 1 2选1多路选择器的VHDL描述

4. 1. 2 VHDL相关语法说明

4. 1. 3 VHDL设计的基本概念和语句小节

4. 2 寄存器描述及其VHDL语言现象

4. 2. 1 D触发器的VHDL描述

4. 2. 2 D触发器VHDL描述的语言现象说明

4. 2. 3 实现时序电路的VHDL不同表达方式

4. 2. 4 异步时序电路设计

4. 3 1 位二进制全加器的VHDL设计

4. 3. 1 半加器描述和CASE语句

4. 3. 2 全加器描述和例化语句

4. 3. 3 VHDL设计基本概念和语言现象小节

4. 4 VHDL文本输入设计方法初步

4. 4. 1 编辑输入并保存VH L源文件

4. 4. 2 将当前设计设定为工程和选定目标器件

4. 4. 3 选择VHDL文本编译版本号和排错

4. 4. 4 时序仿真

4. 4. 5 设计项目的其他信息和资源配置

4. 4. 6 引脚锁定

4. 4. 7 编程下载和测试

4. 4. 8 设计流程归纳

4. 4. 9 MAX plusⅡ在Windows2000／XP上的安装设置

习题

实验与设计

4-1 简单组合电路的设计

4-2 简单时序电路的设计

第5章 VHDL设计进阶

5. 1 4位加法计数器的VHDL描述

5. 1. 1 4位加法计数器

5. 1. 2 整数. 自然数和正整数数据类型

5. 1. 3 4位加法计数器的另一种表达方式

5. 2 不同工作方式的时序电路设计

5. 2. 1 相关语法

5. 2. 2 带有复位和时钟使能的十进制计数器

5. 2. 3 带有并行置位的移位寄存器

5. 3 数据对象DATAOBJECTS

5. 3. 1 常数 CONSTANT

5. 3. 2 变量 VARIABLE

5. 3. 3 信号 SIGNAL

5. 3. 4 进程中的信号与变量赋值语句

5. 4 双向电路和三态控制电路设计

5. 4. 1 三态门设计

5. 4. 2 双向端口设计

5. 4. 3 三态总线电路设计

5. 4. 4 顺序条件语句IF语句

5. 5 进程语句结构

5. 5. 1 进程语句格式

5. 5. 2 PROCESS组成

5. 5. 3 进程要点

5. 6 仿真延时

5. 6. 1 固有延时

5. 6. 2 传输延时

5. 6. 3 仿真

习题

实验与设计

5-1 设计含异步清零和同步时钟使能的加法计数器

5-2 7段数码显示译码器设计

5-3 8位数码扫描显示电路设计

5-4 数控分频器的设计

5-5 8位十六进制频率计设计

5-6 32位并进／并出移位寄存器设计

第6章 原理图输入设计方法

6. 1 原理图方式设计初步

6. 2 较复杂电路的原理图设计

6. 2. 1 设计有时钟使能的2位十进制计数器

6. 2. 2 频率计主结构电路设计

6. 2. 3 测频时序控制电路设计

6. 2. 4 频率计顶层电路设计

6. 3 参数可设置LPM宏功能块应用

6. 3. 1 基于LPM COUNTER的数控分频器设计

6. 3. 2 基于LPM ROM的4位乘法器设计

6. 4 波形输入设计方法

习题

实验与设计

6-1 用原理图输入法设计8位全加器

6-2 用原理图输入法设计较复杂数字系统

6-3 LPM模块使用

第7章 有限状态机设计与LPM应用

7. 1 一般有限状态机的设计

7. 1. 1 用户自定义数据类型定义语句

7. 1. 2 为什么要使用状态机

7. 1. 3 一般有限状态机的设计

7. 2 Moore型有限状态机的设计

7. 2. 1 多进程有限状态机

7. 2. 2 单进程Moore型有限状态机

7. 3 Mealy型有限状态机的设计

7. 4 状态编码

7. 4. 1 状态位直接输出型编码

7. 4. 2 顺序编码

7. 4. 3 一位热码编码 One-HotEncoding

7. 5 状态机剩余状态处理

7. 6 LPM模块的VHDL文本方式调用

7. 6. 1 A／D采样系统顶层电路设计

7. 6. 2 编辑定制LPM RAM模块

7. 6. 3 双口RAM定制

7. 6. 4 正弦信号发生器设计与LPMROM定制

7. 6. 5 编辑定制LPM FIFO模块

7. 6. 6 LPM FIFO定制文件的仿真测试

习题

实验与设计

7-1 用状态机实现序列检测器的电路设计

7-2 用状态机实现对ADC0809的采样控制电路

7-3 波形发生与扫频信号发生器电路设计

7-4 简易存储示波器设计

7-5 用比较器和D／A器件实现A／D转换功能的电路设计

第8章 VHDL结构与要素

8. 1 实体

8. 1. 1 实体语句结构

8. 1. 2 GENERIC类属说明语句

8. 1. 3 类属映射语句

8. 1. 4 PORT 端口 说明

8. 2 结构体

8. 3 子程序

8. 3. 1 函数 FUNCTION

8. 3. 2 重载函数 OVERLOAl EDFUNCTION

8. 3. 3 过程 PROCEDURE

8. 3. 4 重载过程 OVERLOADEDPROCEDURE

8. 4 VHDL库

8. 4. 1 库的种类

8. 4. 2 库的用法

8. 5 VHDL程序包

8. 6 配置

8. 7 VI-IDL文字规则

8. 7. 1 数字

8. 7. 2 字符串

8. 7. 3 标识符

8. 7. 4 下标名

8. 8 数据类型

8. 8. 1 VHDL的预定义数据类型

8. 8. 2 IEEE预定义标准逻辑位与矢量

8. 8. 3 其他预定义标准数据类型

8. 8. 4 数组类型

8. 9 VHDL操作符

8. 9. 1 逻辑操作符

8. 9. 2 关系操作符

8. 9. 3 算术操作符

习题

实验与设计

8-1 移位相加8位硬件乘法器电路设计

8-2 乐曲硬件演奏电路设计

8-3 乒乓球游戏电路设计

第9章 VHDL基本语句

9. 1 顺序语句

9. 1. 1 赋值语句

9. 1. 2 IF语句

9. 1. 3 CASE语句

9. 1. 4 LOOP语句

9. 1. 5 NEXT语句

9. 1. 6 EXIT语句

9. 1. 7 WAIT语句

9. 1. 8 子程序调用语句

9. 1. 9 返回语句 RETURN

9. 1. 10 空操作语句 NULL

9. 2 VHDL并行语句

9. 2. 1 并行信号赋值语句

9. 2. 2 块语句

9. 2. 3 并行过程调用语句

9. 2. 4 元件例化语句

9. 2. 5 生成语句

9. 3 属性描述与定义语句

习题

实验与设计

9-1 VGA彩条信号显示控制器设计

9-2 VGA图像显示控制器设计

9-3 循环冗余校验 CRC 模块设计

9-4 EDA技术在步进电机细分驱动控制中的应用

9-5 直流电机PWM控制的PPGA实现

第10章 设计优化和设计方法

10. 1 面积优化

10. 1. 1 资源共享

10. 1. 2 逻辑优化

10. 1. 3 串行化

10. 2 速度优化

10. 2. 1 流水线设计

10. 2. 2 寄存器配平

10. 2. 3 关键路径法

10. 3 使用MAX plusⅡ优化设计

10. 3. 1 全局逻辑综合选项

10. 3. 2 时间需求选项

10. 3. 3 打包

10. 3. 4 局部逻辑综合选项

10. 3. 5 探针的使用

10. 4 其他设置

10. 4. 1 Slow Slew Rate设置

10. 4. 2 PPGA配置器件设置与编程

10. 4. 3 编程文件转换

10. 4. 4 手工分配逻辑宏单元LC

习题

实验与设计

10-1 采用流水线技术设计高速数字相关器

10-2 线性反馈移位寄存器 LFSR 设计

10-3 直接数字式频率合成器 DDS 设计

10-4 数控移相正弦信号发生器设计

第11章 EDA工具软件接口

11. 1 EDA软件接口流程

11. 2 Synplify与MAX plusⅡ的接口

11. 3 ModelSim与MAX plusⅡ的接口

习题

实验与设计

11-1 EDA工具接口实验

11-2 采用高速ADCTLC5510的简易存储示波器设计

第12章 电子系统设计实践

12. 1 等精度频率计设计

12. 1. 1 主系统组成

12. 1. 2 测频原理

12. 1. 3 FPGA／CPLD开发的VHDL设计

12. 1. 4 测试与设计步骤

12. 1. 5 相位测试

12. 2 使用IPCore设计FIR滤波器

习题

实验与设计

12-1 多功能测试仪设计

12-2 FIR滤波器设计

附录

附录1 部分习题参考答案

附录2 EDA实验开发系统使用介绍

主要参考文献