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图书内容

内容简介

本书根据电子类课程课堂教学和实验的要求，以提高学生的动手实践能力和工程设计能力为目的，对EDA技术和FPGA设计的相关知识进行系统和完整的介绍。本书内容新颖，技术先进，由浅入深，既有关于EDA技术、FPGA器件和Verilog硬件描述语言的系统介绍，又有丰富的设计实例。本书配套多媒体电子课件、实验与设计和程序代码。

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ISBN：9787121204814

开本：16开

页数：368

字数：664

本书目录

目    录
 
第1章  EDA技术概述 1
1.1  EDA技术及其发展历程 1
1.2  EDA技术的特征和优势 3
1.2.1  EDA技术的特征 3
1.2.2  EDA技术的优势 5
1.3  EDA设计的目标和流程 7
1.3.1  EDA设计的目标 7
1.3.2  EDA设计的流程 8
1.3.3  数字集成电路的设计 8
1.3.4  模拟集成电路的设计 10
1.4  EDA技术与ASIC设计 10
1.4.1  ASIC的特点与分类 10
1.4.2  ASIC的设计方法 11
1.4.3  SoC设计 13
1.5  硬件描述语言 16
1.5.1  VHDL 16
1.5.2  Verilog HDL 17
1.5.3  ABEL-HDL 18
1.5.4  Verilog HDL和VHDL的比较 18
1.6  EDA设计工具 19
1.6.1  EDA设计工具分类 19
1.6.2  EDA公司及其工具介绍 21
1.7  EDA技术的发展趋势 23
习题1 25
第2章  可编程逻辑器件基础 26
2.1  概述 26
2.1.1  可编程逻辑器件的发展历程 26
2.1.2  可编程逻辑器件的分类 27
2.1.3  可编程逻辑器件的优势 29
2.1.4  可编程逻辑器件的发展趋势 30
2.2  PLD器件的基本结构 31
2.2.1  基本结构 31
2.2.2  电路符号 32
2.2.3  PROM 34
2.2.4  PLA 35
2.2.5  PAL 36
2.2.6  GAL 36
2.3  CPLD/FPGA器件概述 38
2.3.1  Lattice的CPLD/FPGA 38
2.3.2  Xilinx的CPLD/FPGA 39
2.3.3  Altera的CPLD/FPGA 40
2.3.4  CPLD和FPGA的异同 42
2.4  可编程逻辑器件的基本资源 43
2.4.1  功能单元 43
2.4.2  I/O引脚 44
2.4.3  布线资源 44
2.4.4  片内RAM 45
2.5  可编程逻辑器件的编程元件 46
2.5.1  熔丝型开关 47
2.5.2  反熔丝型开关 47
2.5.3  浮栅编程元件 48
2.5.4  基于SRAM的编程元件 50
2.6  可编程逻辑器件的设计与开发 51
2.6.1  CPLD/FPGA设计流程 51
2.6.2  CPLD/FPGA开发工具 53
2.6.3  CPLD/FPGA的应用选择 55
2.7  可编程逻辑器件的测试技术 57
2.7.1  边界扫描测试原理 58
2.7.2  IEEE1149.1标准 58
2.7.3  边界扫描策略及相关工具 62
习题2 62
第3章  典型FPGA/CPLD的结构与配置 63
3.1  Stratix高端FPGA系列 63
3.1.1  Stratix器件 63
3.1.2  Stratix Ⅱ器件 65
3.2  Cyclone低成本FPGA系列 68
3.2.1  Cyclone器件 68
3.2.2  Cyclone Ⅱ器件 73
3.3  典型CPLD器件 79
3.3.1  MAX Ⅱ器件 79
3.3.2  MAX 7000器件 80
3.4  FPGA/CPLD的配置 82
3.4.1  CPLD器件的配置 83
3.4.2  FPGA器件的配置 83
习题3 88
第4章  Quartus Ⅱ集成开发工具 89
4.1  Quartus Ⅱ原理图设计 89
4.1.1  半加器原理图设计输入 89
4.1.2  编译与仿真 92
4.1.3  1位全加器编译与仿真 96
4.2  Quartus Ⅱ的优化设置 97
4.2.1  分析与综合设置 97
4.2.2  优化布局布线 99
4.2.3  设计可靠性检查 104
4.3  Quartus Ⅱ的时序分析 105
4.3.1  时序设置与分析 105
4.3.2  时序逼近 106
4.4  基于宏功能模块的设计 108
4.4.1  Megafunctions库 108
4.4.2  Maxplus2库 113
4.4.3  Primitives库 114
习题4 115
实验与设计 117
第5章  Verilog HDL语法与要素 132
5.1  Verilog HDL简介 132
5.2  Verilog HDL模块的结构 133
5.3  Verilog HDL语言要素 136
5.4  常量 138
5.4.1  整数 138
5.4.2  实数 139
5.4.3  字符串 140
5.5  数据类型 141
5.5.1  net型 141
5.5.2  variable型 142
5.6  参数 144
5.7  向量 145
5.8  运算符 147
习题5 152
实验与设计 152
第6章  Verilog HDL行为语句 157
6.1  过程语句 157
6.1.1  always过程语句 158
6.1.2  initial过程语句 161
6.2  块语句 162
6.2.1  串行块begin-end 162
6.2.2  并行块fork-join 163
6.3  赋值语句 163
6.3.1  持续赋值与过程赋值 163
6.3.2  阻塞赋值与非阻塞赋值 165
6.4  条件语句 166
6.4.1  if-else语句 166
6.4.2  case语句 168
6.5  循环语句 172
6.5.1  for语句 172
6.5.2  repeat、while、forever语句 173
6.6  编译指示语句 175
6.7  任务与函数 177
6.7.1  任务 177
6.7.2  函数 178
6.8  顺序执行与并发执行 181
习题6 182
实验与设计 183
第7章  Verilog HDL设计的层次与风格 188
7.1  Verilog HDL设计的层次 188
7.2  门级结构描述 188
7.2.1  Verilog HDL内置门元件 189
7.2.2  门级结构描述 191
7.3  行为描述 192
7.4  数据流描述 193
7.5  不同描述风格的设计 194
7.5.1  半加器设计 194
7.5.2  1位全加器设计 195
7.5.3  4位加法器设计 197
7.6  多层次结构电路的设计 197
7.7  基本组合电路设计 200
7.7.1  编译码器 200
7.7.2  其他组合电路 202
7.8  基本时序电路设计 202
7.8.1  触发器 202
7.8.2  锁存器与寄存器 203
7.8.3  计数器与串/并转换器 205
7.8.4  简易微处理器 205
7.9  三态逻辑设计 207
习题7 209
实验与设计 209
第8章  Verilog HDL设计进阶 214
8.1  小数分频 214
8.2  Verilog HDL有限状态机设计 216
8.2.1  有限状态机的Verilog HDL
描述 217
8.2.2  状态编码 222
8.2.3  状态编码的定义 223
8.3  字符液晶显示控制 225
8.3.1  字符液晶H1602B 225
8.3.2  用状态机实现字符显示控制 228
8.4  VGA图像的显示与控制 231
8.4.1  VGA图像显示原理与时序 231
8.4.2  VGA图像显示与控制的实现 235
8.5  点阵式液晶显示控制 240
8.6  乐曲演奏电路 245
习题8 250
实验与设计 252
第9章  Verilog HDL仿真与测试 270
9.1  系统任务与系统函数 270
9.2  用户自定义元件 274
9.2.1  组合电路UDP元件 275
9.2.2  时序逻辑UDP元件 276
9.3  延时模型的表示 278
9.3.1  时间标尺定义＇timescale 278
9.3.2  延时的表示与延时说明块 279
9.4  测试平台 280
9.5  组合电路和时序电路的仿真 283
9.5.1  组合电路的仿真 283
9.5.2  时序电路的仿真 285
习题9 285
实验与设计 286
第10章  Verilog HDL数字设计实例 292
10.1  加法器的Verilog HDL设计实例 292
10.1.1  全加器的设计 292
10.1.2  行波加法器的设计 293
10.1.3  超前进位加法器的设计 294
10.1.4  流水线技术在加法器设计中的
应用 296
10.2  乘法器的Verilog HDL设计实例 299
10.2.1  移位相加乘法器设计原理 299
10.2.2  移位相加乘法器的Verilog HDL
实现 300
10.2.3  布斯乘法器设计原理 301
10.2.4  布斯乘法器的Verilog HDL
实现 303
10.3  汉明编解码器的Verilog HDL设计
实例 304
10.3.1  汉明编码原理 304
10.3.2  汉明编码的译码原理 306
10.3.3  汉明编译码的Verilog HDL
实现 307
10.4  ST-BUS总线接口设计 308
10.4.1  ST-BUS总线时序关系 308
10.4.2  ST-BUS总线接口实例 310
习题10 313
实验与设计 313
第11章  Verilog HDL数字通信常用模块
设计实例 324
11.1  信号音发生器的Verilog HDL设计
实例 324
11.1.1  线性码、A律码转换原理 324
11.1.2  信号音发生器Verilog HDL
实例 327
11.2  比特同步的Verilog HDL设计
实例 331
11.2.1  锁相功能的自同步法原理 331
11.2.2  锁相比特同步的EDA实现
方法 333
11.3  基带差分编码的Verilog HDL设计
实例 337
11.3.1  PSK调制和差分编码原理 337
11.3.2  PSK差分编码设计 340
11.4  GMSK调制电路的Verilog HDL设计
实例 343
11.4.1  GMSK调制基本原理 343
11.4.2  GMSK调制实现的基本方法 345
11.4.3  GMSK基带调制实现的
Verilog HDL实例 346

习题11 353
实验与设计 353
附录A  Verilog HDL（IEEE Std 1364-1995）
关键字 360
附录B  Verilog HDL（IEEE Std 1364-2001）
关键字 361
参考文献 362

展开

前言

前    言
本书与《EDA技术与VHDL设计》（电子工业出版社）为姊妹篇，本书以Verilog HDL语言开发为主，后者则以VHDL语言的设计为重点。
目前EDA技术已经成为电子信息类学生一门重要的专业基础课程，并且在教学、科研以及大学生电子设计竞赛等活动中起着越来越重要的作用，成为电子类本科生和研究生必须掌握的专业基础知识与基本技能。随着教学改革的深入，对EDA课程教学的要求也不断提高，必须对教学内容进行更新和优化，以与EDA技术的发展相适应，正是基于以上考虑，作者编写了本书。
在EDA教学中应注意如下几点。
首先要明确最基本的教学内容，并突出重点。EDA技术教学的目的是使学生掌握一种通过软件的方法来高效地完成硬件设计的方法与技术，应以培养学生的创新思维和设计思想为主，同时使学生掌握基本的设计工具和设计方法。
其次要改善教学方法。EDA教学应主要以引导性教学为主，合理安排理论教学和实验教学的学时比例，使学生能够理论联系实际，提高实际动手能力和工程设计能力。
再次要注重实验教学。EDA课程具有很强的实践性，针对性强的实验应该是教学的重要环节，应格外重视EDA实验的质量。
基于以上的认识，作者安排了本书的章节，本书是以FPGA器件、EDA设计工具、Verilog HDL硬件描述语言三方面内容为主线展开的，贯穿其中的则是现代数字设计的新思想、新方法。
全书共8章。第1章对EDA技术做了综述，解释了有关概念；第2章介绍PLD器件的发展、分类、编程工艺以及设计流程等；第3章具体介绍了典型FPGA/CPLD器件的结构与配置；第4章介绍用Quartus Ⅱ软件进行设计开发的流程，还介绍了基于宏功能模块的设计开发过程；第5章介绍Verilog语言的语法与要素；第6章介绍Verilog HDL行为语句；第7章讨论了Verilog HDL设计的层次与风格，以及常用组合电路、时序电路的Verilog HDL描述方法。第8章结合具体实例，介绍用Verilog HDL语言进行数字设计的方法；第9章对用Verilog HDL进行仿真和验证进行了介绍；第10章是用Verilog HDL语言进行数字电路与系统开发的实例；第11章是数字通信常用模块的设计实例。
本书提供配套多媒体电子课件、实验与设计和程序代码，请登录华信教育资源网（http://www.hxedu.com.cn）注册下载。王金明编写了本书多数章节并负责统稿，徐志军编写了本书第1、第2章，苏勇编写了第10、11章，潘克修编写了第3章，周顺编写了第11章实验与设计部分内容。本书是几位老师在多年EDA课程教学经验的基础上精心编写而成的，虽经很大努力，但由于作者水平所限，加之时间仓促，书中错误与疏漏之处在所难免，敬请广大读者批评指正。

                                             作    者
2013年5月于解放军理工大学

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