电子科技大学EDA技术

        由窦衡主讲，教材采用西安电子科技大学出版社 谭会生、张昌凡编著《EDA技术与应用》。教材以实用为主线，兼顾普及与提高。全书内容分为五个部分，前四部分为正文，共七章，第5部分为附录。第1部分概括地阐述了EDA技术及应用的有关问题(第1章)； 第2部分比较全面地介绍了EDA技术的主要内容，包括EDA的物质基础——大规模可编程逻辑器件FPGA/CPLD的结构及原理(第2章)， EDA的主流表达方式——VHDL的编程基础(第3章)，EDA的设计开发软件——三个主流厂家Lattice、Altera、Xilinx公司的设计开发软件的使用(第4章)，EDA的实验开发系统——目前性能较好的GW48型EDA实验开发系统的结构及使用方法(第5章)；第3部分提供了比较多的综合性的EDA应用设计实例(第6章)；第4部分是EDA技术实验（第7章）；第5部分是三个附录：常用FPGA/CPLD管脚图（附录1），VHDL程序设计的语法结构（附录2），利用WWW进行EDA资源的检索（附录3）。 

本书取材广泛，内容新颖，观点鲜明，重点突出，可供高等院校电子工程、通信工程、自动化、计算机应用、仪器仪表等信息工程类及相近专业的本科生或研究生使用，也可作为相关人员的自学参考书。 

第1章绪论1 

1.1EDA技术的涵义1 

1.2EDA技术的发展历程1 

1.3EDA技术的主要内容3 

1.4EDA软件系统的构成5 

1.5EDA工具的发展趋势6 

1.6EDA的工程设计流程8 

1.7数字系统的设计11 

1.7.1数字系统的设计模型11 

1.7.2数字系统的设计方法12 

1.7.3数字系统的设计准则12 

1.7.4数字系统的设计步骤13 

1.8EDA技术的应用展望14 

习题15 

第2章大规模可编程逻辑器件17 

2.1可编程逻辑器件概述17 

2.1.1PLD的发展进程17 

2.1.2PLD的种类及分类方法19 

2.2复杂可编程逻辑器件(CPLD)20 

2.2.1CPLD的基本结构20 

.2.2.2Altera公司的器件产品26 

2.3现场可编程门阵列(FPGA)41 

2.3.1FPGA器件的结构42 

2.3.2FPGA的配置模式55 

2.3.3FPGA器件性能比较59 

2.4在系统可编程(ISP)逻辑器件61 

2.4.1ispLSI/pLSI逻辑器件62 

2.4.2ispLSI/pLSI1000/E、2000和3000系列逻辑器件66 

2.4.3ispLSI5000V、6000和8000系列逻辑器件68 

2.5FPGA和CPLD的开发应用选择75 

习题78 

第3章VHDL编程基础80 

3.1概述80 

3.1.1常用硬件描述语言简介80 

3.1.2VHDL的优点80 

3.1.3VHDL程序设计约定81 

3.2VHDL程序基本结构82 

3.2.1VHDL程序设计举例82 

3.2.2VHDL程序的基本结构85 

3.2.3实体(ENTITY)85 

3.2.4结构体(ARCHITECTURE)88 

3.3VHDL语言要素89 

3.3.1VHDL文字规则89 

3.3.2VHDL数据对象91 

3.3.3VHDL数据类型94 

3.3.4VHDL操作符105 

3.4VHDL顺序语句108 

3.4.1赋值语句109 

3.4.2转向控制语句111 

3.4.3WAIT语句121 

3.4.4子程序调用语句124 

3.4.5返回语句(RETURN)126 

3.4.6空操作语句(NULL)127 

3.4.7其他语句和说明127 

3.5VHDL并行语句135 

3.5.1进程语句136 

3.5.2块语句143 

3.5.3并行信号赋值语句146 

3.5.4并行过程调用语句149 

3.5.5元件例化语句151 

3.5.6生成语句153 

3.6子程序(SUBPROGRAM)157 

3.6.1函数(FUNCTION)158 

3.6.2重载函数(OVERLOADEDFUNCTION)159 

3.6.3过程(PROCEDURE)161 

3.6.4重载过程(OVERLOADEDPROCEDURE)163 

3.7库、程序包及其他163 

3.7.1库(LIBRARY)163 

3.7.2程序包(PACKAGE)165 

3.7.3配置(CONFIGURATION)168 

3.8VHDL描述风格170 

3.8.1行为描述171 

3.8.2数据流描述172 

3.8.3结构描述172 

3.9基本逻辑电路设计174 

3.9.1组合逻辑电路设计174 

3.9.2时序逻辑电路设计181 

3.9.3存储器设计192 

3.10状态机的VHDL设计198 

3.10.1状态机的基本结构和功能198 

3.10.2一般状态机的VHDL设计199 

3.10.3摩尔状态机的VHDL设计201 

3.10.4米立状态机的VHDL设计207 

习题209 

第4章常用EDA工具软件操作指南212 

4.1LatticeispEXPERT操作指南212 

4.1.1ispEXPERTSystem的安装212 

4.1.2原理图的设计操作指南213 

4.1.3VHDL设计操作指南215 

4.2AlteraMAX+plusII操作指南226 

4.2.1MAX+plusII安装227 

4.2.2MAX+plusII操作指南227 

4.3XilinxFoundation操作指南235 

4.3.1XilinxFoundation的安装236 

4.3.2Foundation工程设计流程237 

4.3.3VHDL设计操作指南238 

习题245 

第5章EDA实验开发系统247 

5.1GW48型EDA实验开发系统原理与使用介绍247 

5.1.1系统主要性能及特点247 

5.1.2系统工作原理248 

5.1.3系统主板结构与使用方法250 

5.2GW48实验电路结构图253 

5.2.1实验电路信号资源符号图说明253 

5.2.2各实验电路结构特点与适用范围简述254 

5.3GW48系统结构图信号名与芯片引脚对照表263 

5.4GW48型EDA实验开发系统使用示例266 

习题269 

第6章VHDL设计应用实例271 

6.18位加法器的设计271 

6.28位乘法器的设计273 

6.3序列检测器的设计278 

6.4正负脉宽数控调制信号发生器的设计279 

6.5数字频率计的设计282 

6.6数字秒表的设计286 

6.7MCS-51单片机与FPGA/CPLD总线接口逻辑设计289 

6.8交通灯信号控制器的设计293 

6.9语音信箱控制系统的设计303 

6.10PID控制器的设计306 

6.11空调系统有限状态自动机的设计312 

6.12闹钟系统的设计313 

6.12.1闹钟系统的设计要求及设计思路313 

6.12.2闹钟系统的控制器的设计314 

6.12.3闹钟系统的译码器的设计320 

6.12.4闹钟系统的移位寄存器的设计321 

6.12.5闹钟系统的闹钟寄存器和时间计数器的设计322 

6.12.6闹钟系统的显示驱动器的设计325 

6.12.7闹钟系统的分频器的设计327 

6.12.8闹钟系统的整体组装328 

6.12.9闹钟系统的硬件验证330 

第7章EDA技术实验331 

7.1实验一：8位加法器的设计331 

7.2实验二：序列检测器的设计331 

7.3实验三：正负脉宽数控调制信号发生器的设计332 

7.4实验四：数字频率计的设计333 

7.5实验五：数字秒表的设计333 

7.6实验六：交通灯信号控制器的设计334 

7.7实验报告范例335 

附录1常用FPGA/CPLD管脚图340 

附录2VHDL程序设计的语法结构342 

附录3利用WWW进行EDA资源的检索347 

主要参考文献349