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第1章 EDA概述1

1.1 EDA技术及其发展1

1.1.1 EDA技术的发展历程1

1.1.2 EDA技术的主要内容2

1.1.3 EDA技术的发展趋势3

1.2 硬件描述语言4

1.2.1 硬件描述语言的起源4

1.2.2 HDL语言的特征5

1.3 EDA技术的层次化设计方法与流程6

1.3.1 EDA技术的层次化设计方法6

1.3.2 EDA技术的设计流程8

1.4 EDA工具软件简介11

1.4.1 Altera公司的EDA开发工具12

1.4.2 Xilinx公司的EDA开发工具13

1.4.3 其他仿真软件14

1.5 IP核15

1.6 互联网上的EDA资源16

1.7 本章小结17

1.8 思考与练习18

第2章 可编程逻辑器件19

2.1 可编程逻辑器件的发展历程及特点19

2.1.1 可编程逻辑器件的发展历程19

2.1.2 可编程逻辑器件的特点20

2.2 可编程逻辑器件分类21

2.2.1 按集成度分21

2.2.2 按编程特性分22

2.2.3 按结构分23

2.3 简单PLD23

2.3.1 PLD中阵列的表示方法23

2.3.2 PROM25

2.3.3 PLA器件26

2.3.4 PAL器件27

2.3.5 GAL器件28

2.4 CPLD29

2.4.1 传统的CPLD的基本结构29

2.4.2 最新CPLD的基本结构31

2.5 FPGA32

2.5.1 传统FPGA的基本结构32

2.5.2 最新FPGA的基本结构34

2.6 可编程逻辑器件的发展趋势35

2.6.1 先进工艺35

2.6.2 处理器内核36

2.6.3 硬核与结构化ASIC37

2.6.4 低成本器件38

2.7 本章小结39

2.8 思考与练习39

第3章 Quartus Ⅱ开发系统41

3.1 Quartus Ⅱ简介41

3.1.1 Quartus Ⅱ 13.0的特点41

3.1.2 Quartus Ⅱ 13.0系统安装许可与技术支持42

3.1.3 Quartus Ⅱ设计流程43

3.2 Quartus Ⅱ 13.0设计入门49

3.2.1 启动Quartus Ⅱ 13.049

3.2.2 设计输入53

3.2.3 编译综合59

3.2.4 硬件测试63

3.3 基于原理图输入的Quartus Ⅱ设计66

3.4 基于文本输入的Quartus Ⅱ设计71

3.5 基于LPM可定制宏功能模块的Quartus Ⅱ设计76

3.6 TimeQuest时序分析87

3.6.1 时序分析的特点87

3.6.2 时序分析的基本概念88

3.6.3 使用TimeQuest时序分析器约束分析设计91

3.7 嵌入式逻辑分析仪的使用99

3.7.1 Quartus Ⅱ的SignalTap Ⅱ原理99

3.7.2 SignalTap Ⅱ使用流程100

3.7.3 在设计中嵌入SignalTap Ⅱ逻辑分析仪100

3.8 实验107

3.8.1 实验3-1： Quartus Ⅱ原理图输入设计法107

3.8.2 实验3-2： 4-16线译码器的EDA设计109

3.8.3 实验3-3：基于MSI芯片设计计数器110

3.8.4 实验3-4： LPM宏功能模块的使用111

3.8.5 实验3-5： Quartus Ⅱ设计正弦信号发生器113

3.9 本章小结115

3.10 思考与练习116

第4章 VHDL设计基础119

4.1 VHDL的基本组成119

4.1.1 实体119

4.1.2 构造体122

4.1.3 程序包126

4.1.4 库127

4.1.5 配置129

4.2 VHDL的基本要素131

4.2.1 VHDL的标识符131

4.2.2 VHDL的客体132

4.2.3 VHDL的数据类型134

4.2.4 VHDL的运算符140

4.3 VHDL的基本语句142

4.3.1 顺序语句142

4.3.2 并行语句150

4.4 实验159

4.4.1 实验4-1：应用VHDL设计简单组合逻辑159

4.4.2 实验4-2：算术加法运算电路的VHDL设计162

4.4.3 实验4-3：应用V HDL完成简单时序电路设计164

4.4.4 实验4-4：设计VHDL加法计数器166

4.4.5 实验4-5：设计移位运算器168

4.5 本章小结171

4.6 思考与练习173

第5章 基于Nios Ⅱ的Qsys软硬件设计176

5.1 Qsys技术简介176

5.1.1 SOPC简介176

5.1.2 Qsys简介177

5.1.3 Qsys的功能特点178

5.2 Qsys设计流程179

5.3 Qsys用户界面180

5.3.1 系统元件页180

5.3.2 系统选项181

5.3.3 Qsys菜单命令简介182

5.4 NiosⅡ处理器系统183

5.4.1 NiosⅡ嵌入式处理器简介183

5.4.2 基于NiosⅡ的软硬件开发流程184

5.4.3 HAL系统库186

5.4.4 使用HAL开发应用程序187

5.5 基于Nios Ⅱ的Qsys开发实例189

5.5.1 硬件部分189

5.5.2 软件部分202

5.6 实验211

5.6.1 实验5-1：七段数码管显示实验211

5.6.2 实验5-2：按键控制数码管递增实验217

5.6.3 实验5-3：跑马灯实验221

5.6.4 实验5-4：自定义PWM组件实验223

5.7 本章小结232

5.8 思考与练习233

第6章 EDA技术的应用244

6.1 组合逻辑电路的设计应用244

6.1.1 编码器设计244

6.1.2 译码器的设计246

6.1.3 多路选择器的设计249

6.1.4 加法器设计251

6.1.5 数值比较器255

6.1.6 算术逻辑运算器256

6.2 时序逻辑电路的设计应用258

6.2.1 触发器258

6.2.2 锁存器和寄存器262

6.2.3 计数器266

6.3 状态机的设计273

6.3.1 有限状态机的VHDL建模274

6.3.2 Moore状态机VHDL设计278

6.3.3 Mealy状态机VHDL设计279

6.4 存储器的设计281

6.4.1 ROM的设计281

6.4.2 RAM的设计282

6.4.3 FIFO的设计284

6.5 EDA综合设计285

6.5.1 简易数字钟的设计285

6.5.2 出租车自动计费器EDA设计288

6.5.3 数字密码锁EDA设计293

6.6 本章小结300

6.7 思考与练习301

附录A DE2-115开发板引脚配置信息307

参考文献326