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目录1

第1章 绪论1

1.1 EDA技术及其发展1

1.1.1 EDA技术的涵义1

1.1.2 EDA技术的发展历程2

1.1.3 EDA技术的基本特征和基本工具4

1.2 EDA技术的主要内容4

1.2.1 “自顶向下”的设计方法4

1.2.2　ASIC设计5

1.2.3　硬件描述语言6

1.2.4　新工具软件7

1.3.1　设计输入编辑器10

1.3 常用EDA工具10

1.3.2　综合器11

1.3.3　仿真器11

1.3.4　适配器12

1.3.5 编程下载12

1.4 EDA的工程设计流程12

1.4.1　设计输入13

1.4.2　综合13

1.4.3　适配13

1.4.4　时序仿真与功能仿真14

1.4.5 编程下载14

1.4.6　硬件测试14

1.5　MAX＋PLUSⅡ简述14

1.5.1　MAX＋PLUSⅡ简介14

1.5.2　软件的安装15

1.5.3 软件组成16

1.5.4　设计流程17

思考题与习题17

第2章　可编程逻辑器件18

2.1. 可编程逻辑器件概述18

2.1.1 PLD发展历程18

2.1.2 目前流行可编程器件的特点19

2.1.3 可编程逻辑器件的基本结构和分类20

2.1.4 PLD相对于MCU的优势所在23

2.2 CPLD的结构与工作原理25

2.2.1 CPLD的基本结构25

2.2.2 Altera公司MAX7000系列CPLD简介25

2.3.1 FPGA的基本结构30

2.3 FPGA的结构与工作原理30

2.3.2 Xilinx公司XC4000系列FPGA简介33

2.4 CPLD/FPGA开发应用选择34

思考题与习题35

第3章　原理图输入设计方法36

3.1　原理图设计方法36

3.1.1 内附逻辑函数36

3.1.2　编辑规则37

3.1.3　原理图编辑工具37

3.1.4　原理图编辑流程38

3.1.5　设计项目的处理41

3.1.6　设计项目的校验46

3.1.7　器件编程51

3.2.2　输入设计项目和存盘53

3.2 1　位全加器设计53

3.2.1　建立文件夹53

3.2.3 将设计项目设置成工程文件54

3.2.4　选择目标器件并编译54

3.2.5 时序仿真54

3.2.6 引脚锁定56

3.2.7 编程下载56

3.2.8　设计顶层文件57

3.3　数字电子钟设计57

3.3.1　六十进制计数器设计58

3.3.2　十二进制计数器设计61

3.3.3　数字电子钟顶层电路设计63

3.4.1　常用LPM兆功能块64

3.4　利用LPM兆功能块的电路设计64

3.4.2 基于LPM COUNTER的数据分频器设计65

3.4.3　制作一个兆功能模块66

3.5　波形输入设计68

3.5.1　创建波形设计新文件并指定工程名称69

3.5.2　创建输入、输出和隐埋节点69

3.5.3　编辑隐埋状态机节点波形70

3.5.4　编辑输入和输出节点波形71

3.5.5　查看波形情况72

3.5.6　保存文件并检查错误72

3.5.7　创建默认的功能模块72

思考题与习题73

4.1 概述74

4.1.1　常用硬件描述语言简介74

第4章　VHDL设计初步74

4.1.2 VHDL的特点75

4.1.3 VHDL程序设计约定76

4.2　VHDL语言的基本单元及其构成76

4.2.1 2选1多路选择器的VHDL描述76

4.2.2 VHDL程序的基本结构77

4.2.3 实体（ENTITY）78

4.2.4　结构体80

4.3　VHDL文本输入设计方法初步83

4.3.1　项目建立与VHDL源文件输入83

4.3.2　将当前设计设定为工程84

4.3.3　选择VHDL文本编译版本号和排错84

4.3.4　时序仿真85

4.4.1 D触发器的VHDL描述86

4.4　VHDL程序设计举例86

4.4.2 1位二进制全加器的VHDL描述90

4.4.3　4位加法计数器的VHDL描述94

思考题与习题97

第5章　VHDL设计进阶99

5.1 VHDL语言要素99

5.1.1 VHDL文字规则99

5.1.2　VHDL数据对象101

5.1.3 VHDL数据类型105

5.1.4 VHDL操作符116

5.2 VHDL顺序语句121

5.2.1　赋值语句121

5.2.2　转向控制语句123

5.2.3　WAIT语句130

5.2.4　子程序调用语句132

5.2.5　返回语句133

5.2.6　NULL语句134

5.2.7　其他语句135

5.3 VHDL并行语句139

5.3.1 进程语句139

5.3.2　并行信号赋值语句141

5.3.3 块语句结构（BLOCK）144

5.3.4　并行过程调用语句146

5.3.5　元件例化语句147

5.3.6 生成语句148

5.4子程序152

5.4.1 函数（FUNCTION）153

5.4.2 重载函数（OVERLOADEDFUNCTION）154

5.4.3　过程（PROCEDURE）156

5.4.4 重载过程158

5.5　库、程序包及其配置159

5.5.1　库（LIBRARY）159

5.5.2　程序包（PACKAGE）161

5.5.3 配置（CONFIGURATION）163

5.6　VHDL描述风格166

5.6.1　行为描述166

5.6.2　数据流描述167

5.6.3　结构描述167

5.7　常用单元的设计举例168

5.7.1　组合逻辑电路设计169

5.7.2　时序逻辑电路设计177

5.8　VHDL与原理图混合设计方式183

5.8.1 4位二进制计数器的VHDL设计184

5.8.2 7段显示译码器的VHDL设计184

5.8.3　顶层文件原理图设计185

5.8.4　查看工程的层次结构186

思考题与习题187

第6章　有限状态机设计189

6.1 概述189

6.1.1　关于状态机189

6.1.2　状态机的特点189

6.1.3　状态机的基本结构和功能190

6.2　一般有限状态机的设计191

6.2.1　一般有限状态机的组成191

6.2.2　设计实例192

6.3　Moore型状态机的设计194

6.3.1　多进程Moore型有限状态机194

6.3.2　用时钟同步输出的Moore型有限状态机198

6.4　Mealy型有限状态机的设计200

6.4.1　多进程Mealy型有限状态机200

6.4.2　用时钟同步输出信号的Mealy型状态机203

6.5　状态编码205

6.5.1　状态位直接输出型编码205

6.5.2　顺序编码207

6.5.3　一位热码编码208

6.6　状态机剩余状态处理208

思考题与习题210

7.1.2　硬件乘法器的设计思路212

7.1.1　硬件乘法器的功能212

第7章　数字电子系统设计实践212

7.1　移位相加8位硬件乘法器电路设计212

7.1.3　硬件乘法器的设计213

7.1.4　波形仿真215

7.2　十字路口交通管理器设计215

7.2.1　交通管理器的功能215

7.2.2　交通管理器设计思路216

7.2.3　交通管理器的设计217

7.2.4　波形仿真220

7.3　可编程定时／计数器设计221

7.3.1 可编程定时／计数器的功能221

7.3.2　可编程定时／计数器设计思路221

7.3.3　可编程定时／计数器设计222

7.3.4　波形仿真226

7.4　智能函数发生器设计227

7.4.1　智能函数发生器的功能227

7.4.2　智能函数发生器的设计思路227

7.4.3　各模块设计228

7.4.4　波形仿真233

7.5　数据采集系统设计235

7.5.1　数据采集系统的功能235

7.5.2　数据采集系统的设计思路235

7.5.3　各模块设计237

7.5.4　波形仿真239

7.6　乒乓游戏机设计241

7.6.1　乒乓游戏机的功能241

7.6.3　各模块设计242

7.6.2　乒乓游戏机设计思路242

7.6.4　波形仿真247

7.7　数字频率计设计248

7.7.1　数字频率计的功能248

7.7.2　数字频率计的设计思路249

7.7.3　数字频率计各模块的设计和实现250

7.7.4　数字频率计综合设计253

7.7.5　数字频率计波形仿真257

7.8　三层电梯控制器设计260

7.8.1 三层电梯控制器的功能260

7.8.2　三层电梯控制器的设计思路261

7.8.3　三层电梯控制器的综合设计261

7.8.4　三层电梯控制器波形仿真266

7.9.2　计算器的设计思路269

7.9　计算器设计269

7.9.1　计算器的功能269

7.9.3　计算器各模块的设计和实现270

7.9.4　计算器的综合设计277

7.9.5　计算器的波形仿真284

7.10　健身游戏机设计287

7.10.1　健身游戏机的功能287

7.10.2　健身游戏机的设计思路287

7.10.3　健身游戏机的综合设计289

7.10.4　健身游戏机的波形仿真298

数字系统设计课题299

参考文献300