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第1章 概述1

1.1 EDA技术的发展1

1.2 EDA技术的主要内容3

1.2.1 可编程逻辑器件3

1.2.2 硬件描述语言3

1.2.3 EDA软件开发工具4

1.2.4 实验开发系统4

1.3 EDA技术的设计流程4

1.3.1 设计输入5

1.3.2 逻辑综合6

1.3.3 目标器件的适配7

1.3.4 目标器件的编程／下载7

1.3.5 设计过程中的仿真7

1.3.6 硬件仿真 硬件测试8

1.4 EDA技术的设计方法8

1.5 习题10

第2章 可编程逻辑器件11

2.1 简单PLD的基本结构11

2.2 CPLD的基本结构14

2.3 FPGA的基本结构17

2.4 可编程逻辑器件产品简介21

2.4.1 Altera系列产品21

2.4.2 Xilinx系列产品23

2.4.3 Lattice系列产品24

2.5 习题25

第3章 硬件描述语言VHDL26

3.1 VHDL简介26

3.1.1 VHDL的发展及特点26

3.1.2 传统设计与VHDL设计对照27

3.2 VHDL程序的基本结构29

3.2.1 VHDL程序的基本单元与构成29

3.2.2 实体30

3.2.3 结构体32

3.2.4 程序包、库和配置33

3.3 VHDL的语法要素37

3.3.1 VHDL文字规则37

3.3.2 VHDL数据对象39

3.3.3 VHDL数据类型42

3.3.4 运算操作符46

3.4 VHDL结构体的描述方式49

3.4.1 顺序描述语句52

3.4.2 并行描述语句57

3.4.3 属性描述语句64

3.5 VHDL设计逻辑电路的基本思想和方法65

3.5.1 逻辑函数表达式方法65

3.5.2 真值表方法66

3.5.3 电路连接描述方法67

3.5.4 不完整条件语句方法69

3.5.5 层次化设计方法70

3.6 习题71

第4章 用VHDL程序实现常用逻辑电路72

4.1 组合逻辑电路设计72

4.1.1 基本逻辑门72

4.1.2 三态门72

4.1.3 3-8译码器73

4.1.4 优先编码器74

4.1.5 7段码译码器76

4.1.6 二-十进制BCD译码器76

4.1.7 多位加（减）法器78

4.2 时序逻辑电路设计78

4.2.1 触发器78

4.2.2 计数器82

4.2.3 分频器83

4.2.4 移位寄存器86

4.3 状态机逻辑电路设计87

4.3.1 一般状态机的设计87

4.3.2 状态机的应用90

4.4 习题91

第5章 EDA开发软件及应用94

5.1 Quartus Ⅱ软件简介94

5.2 Quartus Ⅱ软件的安装94

5.2.1 系统要求94

5.2.2 安装操作95

5.2.3 安装许可证98

5.3 QuartusⅡ设计输入101

5.3.1 文本设计输入方式101

5.3.2 原理图设计输入方式106

5.3.3 混合输入方式110

5.4 QuartusⅡ设计编译110

5.4.1 编译前的设置110

5.4.2 全程编译111

5.5 QuartusⅡ设计仿真114

5.5.1 创建波形文件114

5.5.2 创建输入输出向量114

5.5.3 设置仿真时间115

5.5.4 设置输入信号116

5.5.5 波形仿真117

5.6 QuartusⅡ器件编程118

5.6.1 引脚设置和下载118

5.6.2 器件编程下载119

5.7 Max+plusⅡ软件简介120

5.7.1 设计输入120

5.7.2 设计编译123

5.7.3 设计校验127

5.7.4 器件编程129

5.8 转化Max+plusⅡ工程文件130

5.9 习题131

第6章 EDA仿真技术应用实例133

6.1 带使能和片选端的16:4线优先编码器设计133

6.1.1 原理分析133

6.1.2 程序设计134

6.1.3 编译仿真136

6.2 7段显示译码器设计139

6.2.1 原理分析139

6.2.2 程序设计140

6.2.3 编译仿真141

6.3 带异步清零端的12位二进制全加器设计141

6.3.1 原理分析141

6.3.2 程序设计142

6.3.3 编译仿真143

6.4 带异步清零／置位端的JK触发器设计144

6.4.1 原理分析144

6.4.2 程序设计145

6.4.3 编译仿真146

6.5 4位锁存器设计146

6.5.1 原理分析146

6.5.2 程序设计147

6.5.3 编译仿真148

6.6 32进制多样型计数器设计149

6.6.1 原理分析149

6.6.2 程序设计149

6.6.3 编译仿真152

6.7 8位多样型移位寄存器设计154

6.7.1 原理分析154

6.7.2 程序设计154

6.7.3 编译仿真156

6.8 Moore状态机的设计158

6.8.1 原理分析158

6.8.2 程序设计159

6.8.3 编译仿真162

6.9 Mealy状态机的设计163

6.9.1 原理分析163

6.9.2 程序设计164

6.9.3 编译仿真167

6.10 习题168

第7章 QuartusⅡ中的宏功能模块及应用169

7.1 QuartusⅡ宏功能模块概述169

7.1.1 宏功能模块与LPM函数169

7.1.2 知识产权IP核169

7.2 宏功能模块定制管理器170

7.2.1 宏功能模块定制管理器的使用170

7.2.2 宏功能模块定制管理器的文件175

7.3 宏功能模块的应用176

7.3.1 arithmetic宏功能模块176

7.3.2 gates宏功能模块179

7.3.3 IO组件宏功能模块的使用182

7.3.4 storage宏功能模块的使用186

7.4 宏功能模块的例化190

7.5 习题191

第8章 常见EDA设计中的工程问题192

8.1 建立时间和保持时间192

8.2 竞争和冒险192

8.2.1 PLD内部毛刺产生的原因192

8.2.2 毛刺消除193

8.3 EDA设计中的同步电路196

8.3.1 同步电路与异步电路196

8.3.2 同步清除和置位信号196

8.4 时钟问题197

8.5 面积与速度之间的关系198

8.5.1 串并转换199

8.5.2 流水线操作201

8.6 低功耗设计原则203

8.7 数字系统设计中可编程器件的选择原则204

8.7.1 从系统设计角度的目标器件选择原则204

8.7.2 从器件资源角度的目标器件选择原则205

8.7.3 从器件管脚来确定206

8.8 习题207

第9章 EDA技术工程应用实例208

9.1 交通灯控制器的设计208

9.1.1 原理分析208

9.1.2 程序设计209

9.1.3 编译仿真210

9.2 4×5矩阵键盘设计211

9.2.1 原理分析211

9.2.2 程序设计212

9.2.3 编译仿真215

9.3 数字电子钟设计217

9.3.1 原理分析217

9.3.2 程序设计218

9.3.3 编译仿真224

9.4 6位十进制数字频率计设计227

9.4.1 原理分析227

9.4.2 程序设计227

9.4.3 编译仿真232

9.5 数字波形产生器设计232

9.5.1 原理分析232

9.5.2 程序设计233

9.5.3 编译仿真238

9.6 10层全自动电梯控制器设计241

9.6.1 原理分析241

9.6.2 程序设计241

9.6.3 编译仿真248

9.7 17阶线性相位FIR滤波器设计249

9.7.1 原理分析249

9.7.2 程序设计252

9.7.3 编译仿真275

9.8 习题277

参考文献280