电子设计自动化(EDA)技术

第1章 电子设计自动化(EDA)基础 1 1.1 基本概念 1 1.1.1 EDA的定义 1 1.1.2 EDA的技术特点 2 1.1.3 EDA的主要内容 3 1.2 EDA的发展及其工业应用 5 1.2.1 EDA的发展阶段及特点 5 1.2.2 EDA技术的工业应用 6 1.3 基于EDA的数字系统设计 9 1.3.1 数字系统的基本框架 9 1.3.2 数字系统设计方法 9 1.3.3 EDA设计流程 10 习题与思考 12 第2章 可编程逻辑器件 13 2.1 可编程逻辑器件基础 13 2.1.1 基本概念 13 2.1.2 PLD器件的发展 14 2.1.3 PLD的结构特点与分类 15 2.2 典型CPLD器件 17 2.2.1 MAX7000S系列器件 17 2.2.2 ISP系列器件 20 2.2.3 MAX II系列器件 23 2.3 典型FPGA器件 26 2.3.1 Cyclone III系列器件 26 2.3.2 Lattice XP2系列器件 29 习题与思考 32 第3章 VHDL程序设计 33 3.1 VHDL程序结构 33 3.1.1 程序基本结构 33 3.1.2 实体设计 34 3.1.3 结构体设计 37 3.1.4 复杂结构体的描述方法 42 3.2 VHDL语言的对象 50 3.2.1 VHDL的命名规则 50 3.2.2 VHDL的基本对象 50 3.2.3 数据类型 52 3.2.4 数据类型转换 56 3.2.5 词法单元 58 3.2.6 运算操作符 59 3.3 VHDL的并行语句 63 3.3.1 进程语句(PROCESS) 63 3.3.2 WAIT语句 66 3.3.3 BLOCK语句 68 3.3.4 子程序和子程序调用语句 69 3.3.5 并行断言语句 72 3.3.6 并行赋值语句 73 3.3.7 通用模块与元件 77 3.3.8 生成语句(GENERATE) 80 3.4 顺序语句 84 3.4.1 IF语句 84 3.4.2 CASE语句 87 3.4.3 LOOP语句 89 3.4.4 其他顺序语句 93 3.5 VHDL的程序组织 94 3.5.1 子程序重载 94 3.5.2 程序库及设计 96 3.6 元件配置 99 3.6.1 体内配置 99 3.6.2 体外配置 101 3.6.3 直接例化 102 习题与思考 103 第4章 EDA开发工具 105 4.1 EDA设计过程 105 4.1.1 功能与需求分析 105 4.1.2 框架设计 105 4.1.3 构成模块设计 106 4.1.4 系统实现及分析 106 4.2 典型EDA工具Quartus II 107 4.2.1 主界面 107 4.2.2 项目创建 108 4.2.3 图形及文本编辑 111 4.2.4 设计编译 125 4.2.5 设计仿真 126 4.2.6 器件及引脚分配 131 4.3 基于Quartus II的专用集成电路设计 133 4.3.1 设计分析 133 4.3.2 项目创建 134 4.3.3 设计输入 135 4.3.4 项目编译与仿真设置 144 4.3.5 仿真分析 145 4.3.6 器件与引脚分配 147 4.3.7 器件编程 149 习题与思考 150 第5章 典型逻辑电路设计 151 5.1 典型组合逻辑电路设计 151 5.1.1 译码电路 151 5.1.2 编码电路 156 5.1.3 比较电路 162 5.1.4 多路选择电路 166 5.1.5 加法电路 170 5.1.6 减法电路 176 5.1.7 乘法电路 182 5.1.8 除法电路 186 5.2 典型时序逻辑电路设计 191 5.2.1 二进制计数电路 191 5.2.2 十进制计数电路 196 5.2.3 脉冲发生电路 201 5.2.4 串并转换电路 206 5.2.5 并串转换电路 210 5.2.6 JK触发器电路 215 5.2.7 D触发器电路 218 习题与思考 221 第6章 常用接口控制电路 222 6.1 可编程并行接口电路 222 6.1.1 逻辑功能与分析 222 6.1.2 电路的VHDL描述 223 6.1.3 电路实现 228 6.1.4 电路测试及分析 229 6.2 可编程定时/计数电路 232 6.2.1 逻辑功能与分析 232 6.2.2 电路的VHDL描述 237 6.2.3 电路实现 244 6.2.4 电路测试及分析 246 6.3 SPI总线接口器件 251 6.3.1 逻辑功能与分析 251 6.3.2 电路的VHDL描述 252 6.3.3 电路实现 255 6.3.4 电路功能测试及分析 257 6.4 堆栈(STACK)电路 259 6.4.1 逻辑功能与分析 259 6.4.2 电路的VHDL描述 260 6.4.3 电路实现 263 6.4.4 电路功能测试及分析 264 6.5 先入先出(FIFO)电路 267 6.5.1 逻辑功能与分析 267 6.5.2 电路的VHDL描述 269 6.5.3 电路实现 271 6.5.4 电路功能测试及分析 272 习题与思考 275 第7章 工业控制专用集成电路 277 7.1 单轴交流伺服驱动控制 277 7.1.1 控制原理与功能分析 277 7.1.2 电路的VHDL描述 280 7.1.3 电路实现 289 7.1.4 电路测试及分析 291 7.2 两轴联动控制电路设计 297 7.2.1 控制原理与功能分析 297 7.2.2 两轴联动控制器件的VHDL 描述 301 7.2.3 电路实现 309 7.2.4 电路测试及分析 311 7.3 高速数据采集专用控制电路 317 7.3.1 逻辑功能与分析 317 7.3.2 电路的VHDL描述 319 7.3.3 电路实现 322 7.3.4 电路功能测试及分析 324 习题与思考 326 参考文献 328