EDA技术应用基础

第1章 EDA技术概述 1 1.1 EDA技术及其发展 1 1.2 EDA技术的涵义 2 1.3 EDA技术的主要内容 3 1.3.1 大规模可编程逻辑器件 3 1.3.2 硬件描述语言 4 1.3.3 软件开发工具 5 1.3.4 实验开发系统 7 1.4 EDA的工程设计流程 7 1.4.1 FPGA/CPLD的工程设计流程 7 1.4.2 ASIC工程设计流程 10 1.5 EDA技术的应用形式 12 1.6 EDA技术的应用展望 13 思考题 14 第2章 大规模可编程逻辑器件 15 2.1 可编程逻辑器件概述 15 2.1.1 PLD的发展进程 15 2.1.2 PLD的种类及分类方法 17 2.1.3 常用CPLD/FPGA简介 18 2.1.4 常用CPLD/FPGA标识的含义 23 2.2 CPLD和FPGA的基本结构 25 2.2.1 CPLD的基本结构 25 2.2.2 FPGA的基本结构 33 2.3 FPGA/CPLD 的测试技术 38 2.3.1 内部逻辑测试 38 2.3.2 JTAG边界测试技术 39 2.4 CPLD和FPGA的编程与配置 40 2.4.1 CPLD和FPGA 的下载接口 41 2.4.2 CPLD器件的下载接口及其连接 41 2.4.3 FPGA器件的配置模式 42 2.4.4 使用配置器件配置(重配置) FPGA器件 43 2.5 FPGA和CPLD的开发应用选择 43 2.5.1 开发应用选择方法 43 2.5.2 三大厂家的选择 44 思考题 47 第3章 常用电子仿真软件的使用 48 3.1　Matlab 7.0应用基础与仿真方法 48 3.1.1 Matlab初步了解 48 3.1.2 Matlab应用基础 50 3.1.3 Matlab的程序设计应用与仿真 53 3.1.4 Matlab的Simulink应用与仿真 71 3.2　Workbench应用基础与仿真方法 77 3.2.1 Workbench应用基础 77 3.2.2 Workbench应用仿真 86 3.3 Pspice应用基础与仿真方法 90 3.3.1 Pspice应用基础 90 3.3.2 Pspice电路设计与仿真 94 3.4 Agilent ADS通信系统设计仿真软件 应用基础 97 3.4.1 Agilent ADS通信系统设计 仿真软件概述 97 3.4.2 Agilent ADS应用基础 103 3.4.3 Analog/RF应用系统设计与仿真 113 3.4.4 Digital Signal Processing应用系统 设计与仿真 121 思考题 126 第4章 印刷电路板的设计 127 4.1 Protel 99SE软件简介 127 4.1.1 Protel 99/99SE新增功能 128 4.1.2 Protel DXP简介 129 4.1.3 Protel 99/99SE的安装与启动 129 4.1.4 系统参数设置 136 4.2 原理图(SCH)和印刷电路板(PCB)的 设计 138 4.2.1 电路原理图的设计步骤 138 4.2.2 电路原理图设计工具栏 138 4.2.3 图纸的放大与缩小 139 4.2.4 图纸类型、尺寸、底色、 标题栏等的选择 140 4.2.5 设置SCH的工作环境 141 4.2.6 电路原理图设计 143 4.2.7 制作元件与创建元件库 157 4.2.8 PCB印刷电路板的制作 162 4.3 印刷电路板设计工艺规则 172 4.3.1 印刷电路板的制作工艺流程 172 4.3.2 元件布局及布线要求 173 4.3.3 布线规律 175 4.4 印刷电路板制作技术简介 175 4.4.1 印刷板用基材 175 4.4.2 过孔 177 4.4.3 导线尺寸 177 4.4.4 焊盘尺寸(外层) 177 4.4.5 金属镀(涂)覆层 178 4.4.6 印制接触片 179 4.4.7 非金属涂覆层与暂时性保护 涂覆层和暂时性阻焊剂 179 4.4.8 永久性保护涂覆层 180 4.4.9 敷形涂层 180 4.4.10 印刷电路板基板的选择 182 4.5 PCB设计的一般方法 183 4.5.1 设计流程 183 4.5.2 PCB布局 186 4.5.3 热处理设计 188 4.5.4 焊盘设计 190 4.5.5 布线 192 4.5.6 PCB生产工艺对设计的要求 195 思考题 198 第5章 VHDL编程基础 199 5.1 VHDL概述 199 5.1.1 VHDL简介 199 5.1.2 VHDL的优点 199 5.1.3 VHDL程序设计约定 200 5.2 VHDL程序基本结构 200 5.2.1 VHDL程序的基本结构 200 5.2.2 VHDL程序设计举例 200 5.2.3 实体(ENTITY) 203 5.2.4 结构体(ARCHITECTURE) 204 5.3 VHDL语言要素 205 5.3.1 VHDL文字规则 206 5.3.2 VHDL数据对象 207 5.3.3 VHDL数据类型 209 5.3.4 VHDL操作符 219 5.4 VHDL顺序语句 222 5.4.1 赋值语句 223 5.4.2 转向控制语句 225 5.4.3 WAIT语句 229 5.4.4 子程序调用语句 230 5.4.5 返回语句(RETURN) 232 5.4.6 空操作语句(NULL) 233 5.4.7 其他语句和说明 233 5.5 VHDL并行语句 239 5.5.1 进程语句 240 5.5.2 块语句 243 5.5.3 并行信号赋值语句 245 5.5.4 并行过程调用语句 247 5.5.5 元件例化语句 248 5.5.6 生成语句 250 5.6 子程序 251 5.6.1 函数(FUNCTION) 252 5.6.2 重载函数(OVERLOADED FUNCTION) 253 5.6.3 过程(PROCEDURE) 254 5.6.4 重载过程(OVERLOADED PROCEDURE) 255 5.7 库和程序包 256 5.7.1 库(LIBRARY) 256 5.7.2 程序包(PACKAGE) 257 5.8 VHDL描述风格 259 5.8.1 行为描述方式 259 5.8.2 数据流描述方式 260 5.8.3 结构描述方式 260 思考题 261 第6章 基本单元电路的VHDL设计 265 6.1 计数器的设计 265 6.1.1 同步计数器的设计 265 6.1.2 异步计数器的设计 269 6.2 分频器的设计 270 6.3 选择器的设计 271 6.4 译码器的设计 274 6.5 编码器的设计 276 6.5.1 一般编码器的设计 276 6.5.2 优先级编码器的设计 277 6.6 寄存器的设计 279 6.6.1 数码寄存器的设计 279 6.6.2 移位寄存器的设计 279 6.6.3 并行加载移位寄存器的设计 280 6.7 存储器的设计 282 6.7.1 只读存储器ROM的设计 282 6.7.2 读写存储器SRAM的设计 284 6.7.3 FIFO的VHDL设计 285 6.8 输入电路的设计 288 6.8.1 键盘扫描电路的设计 288 6.8.2 键盘接口电路的设计 290 6.9 显示电路的设计 292 6.9.1 数码管静态显示电路的设计 292 6.9.2 数码管动态显示电路的设计 294 6.9.3 液晶显示控制电路的设计 296 6.10 VHDL设计应用实例 297 6.10.1 状态机的VHDL设计 297 6.10.2 A/D转换控制器设计 298 6.10.3 占空比可设置的脉宽发生器 VHDL设计 306 思考题 309 第7章 Verilog HDL编程基础 310 7.1 Verilog HDL基础 310 7.1.1 Verilog HDL模块的结构 310 7.1.2 格式及常量、变量 310 7.1.3 运算符 312 7.1.4 语句 313 7.2 基本单元电路的Verilog HDL设计 314 7.2.1 组合逻辑电路设计 314 7.2.2 时序逻辑电路设计 316 7.3 直接数字频率合成器DDS的设计 319 7.3.1 DDS的基本原理 319 7.3.2 参数确定及误差分析 320 7.3.3 实现器件的选择 321 7.3.4 DDS的FPGA实现设计 321 思考题 328 第8章 可编程片上系统技术基础 329 8.1 Quartus Ⅱ IP软核应用基础 329 8.1.1 源文件编辑输入基础 329 8.1.2 Quartus Ⅱ宏功能模块的应用 330 8.2 基于FPGA的DSP开发基础 333 8.2.1 Matlab/DSP Builder的 DSP模块设计方法 333 8.2.2 基于Quartus Ⅱ的 DSP模块调试 335 8.2.3 DSP Builder的层次设计 338 8.2.4 数字频率合成器(DDS)设计 339 8.2.5 FIR滤波器设计 342 8.3 NiosⅡ嵌入式系统设计基础 348 8.3.1 NiosⅡ系统的硬件设计流程 348 8.3.2 NiosⅡ系统的软件设计流程 351 8.3.3 Nios Ⅱ系统中IP核的添加 355 思考题 356 第9章 EDA技术实验 357 实验一：4位二进制全加法器的设计 357 实验二：译码器的设计 359 实验三：十进制计数器的设计 360 实验四：数字频率计的设计 362 实验五：8位二进制全加法器的设计 369 实验六：数字秒表的设计 375 实验报告范例 381 实验X (实验课题) 381 参考文献 383