EDA技术及VHDL程序设计

第1章 EDA技术概述 1 1.1 EDA产品的发展历程 1 1.2 EDA技术与ASIC设计 3 1.3 EDA技术工作原理 4 1.3.1 EDA技术的基本特点 5 1.3.2 EDA配置模式 5 1.4 EDA设计流程与设计方法 6 1.4.1 关键步骤的实现 6 1.4.2 自顶向下和自底向上 8 1.4.3 基于IP核的设计 9 1.5 主要EDA厂家 10 1.6 EDA的应用 10 1.7 EDA技术 12 第2章 EDA设计开发工具 14 2.1 ModelSim软件使用方法 14 2.1.1 ModelSim软件安装 15 2.1.2 ModelSim仿真方法 15 2.1.3 ModelSim仿真步骤 16 2.1.4 ModelSim仿真波形 24 2.2 Quartus?Ⅱ软件使用方法 27 2.2.1 Quartus?Ⅱ设计流程 27 2.2.2 Quartus?Ⅱ软件安装 27 2.2.3 USB-Blaster驱动安装 29 2.2.4 Quartus?Ⅱ设计步骤 31 第3章 VHDL语言编程基础 43 3.1 概述 43 3.1.1 VHDL的特点 43 3.1.2 VHDL与Verilog、ABEL 语言的比较 44 3.1.3 关于VHDL的学习 45 3.2 基本结构 47 3.2.1 实体 47 3.2.2 结构体 50 3.2.3 进程 52 3.2.4 子程序 54 3.2.5 库 56 3.3 语言要素 58 3.3.1 文字规则 58 3.3.2 数据对象 61 3.3.3 数据类型 63 3.3.4 操作符 70 3.4 顺序语句 76 3.4.1 赋值语句 76 3.4.2 流程控制语句 79 3.4.3 WAIT语句 84 3.4.4 返回语句 86 3.4.5 空操作语句 86 3.4.6 子程序调用语句 87 3.5 并行语句 88 第4章 组合逻辑电路的设计 95 4.1 VHDL的描述风格 95 4.2 优先编码器 99 4.3 译码器 100 4.4 数值比较器 102 4.5 数据选择器 104 4.6 三态门电路 105 4.7 组合逻辑电路中的竞争与冒险 108 第5章 时序逻辑电路的设计 111 5.1 概述 111 5.2 时钟信号的VHDL描述方法 112 5.2.1 时钟边沿的描述 112 5.2.2 时序电路中的进程敏感 信号 113 5.3 时序电路中复位信号的VHDL 描述方法 114 5.3.1 同步复位 114 5.3.2 异步复位 114 5.4 D触发器 115 5.4.1 基本D触发器 115 5.4.2 异步清零边沿D触发器 116 5.5 计数器 117 5.5.1 基本同步计数器 118 5.5.2 具有复位端口的同步 计数器 119 5.5.3 具有同步置数端口的同步 计数器 121 5.6 锁存器 122 5.7 寄存器 124 5.7.1 基本寄存器 124 5.7.2 移位寄存器 125 5.8 存储器 126 5.8.1 ROM只读存储器 126 5.8.2 RAM随机存储器 128 5.8.3 FIFO存储器 129 5.9 有限状态机的设计 131 5.9.1 有限状态机的定义 131 5.9.2 状态机的结构及分类 132 5.9.3 状态机的设计步骤 133 5.9.4 Moore型状态机 133 5.9.5 Mealy型状态机 135 5.10 时序逻辑电路设计实例 137 第6章 Quartus?Ⅱ软件中的宏模块 146 6.1 megafunction库 146 6.1.1 算术运算模块库 146 6.1.2 逻辑门库 152 6.1.3 I/O模块库 154 6.1.4 存储模块库 155 6.2 maxplus2库 158 6.2.1 时序电路宏模块 158 6.2.2 运算电路宏模块 166 6.3 primitives库 172 6.3.1 存储单元库 172 6.3.2 逻辑门库 173 6.3.3 缓冲器库 175 6.3.4 引脚库 176 6.3.5 其他模块 176 第7章 EDA设计仿真 177 7.1 仿真的概念 177 7.1.1 仿真简介 177 7.1.2 仿真的切入点 179 7.2 Testbench的基本概念 180 7.3 简单Testbench的搭建 181 7.3.1 Testbench的基本格式 181 7.3.2 自动生成Testbench模板 183 7.3.3 激励信号的产生 185 7.3.4 仿真响应 188 7.3.5 自动验证 189 7.3.6 自我检查 189 7.3.7 编写Testbench的准则 189 7.4 应用ModelSim软件仿真实例 190 第8章 EDA设计综合实例 194 8.1 基于VHDL格雷码编码器的设计 194 8.1.1 实验目的 194 8.1.2 实验原理 194 8.1.3 实验内容 195 8.1.4 实验步骤 195 8.1.5 实验现象与结果 196 8.1.6 实验报告 196 8.1.7 主程序 197 8.2 基本触发器的设计 197 8.2.1 实验目的 197 8.2.2 实验原理 197 8.2.3 实验内容 198 8.2.4 实验步骤 198 8.2.5 实验现象与结果 199 8.2.6 实验报告 199 8.2.7 主程序 199 8.3 七人表决器的设计 199 8.3.1 实验目的 199 8.3.2 实验原理 200 8.3.3 实验内容 200 8.3.4 实验步骤 200 8.3.5 实验结果与现象 201 8.3.6 实验报告 201 8.3.7 主程序 201 8.4 四人抢答器的设计 202 8.4.1 实验目的 202 8.4.2 实验原理 202 8.4.3 实验内容 203 8.4.4 实验步骤 203 8.4.5 实验结果与现象 204 8.4.6 实验报告 204 8.4.7 主程序 204 8.5 8位七段数码管动态显示电路的 设计 205 8.5.1 实验目的 205 8.5.2 实验原理 205 8.5.3 实验内容 206 8.5.4 实验步骤 207 8.5.5 实验现象与结果 207 8.5.6 实验报告 208 8.5.7 主程序 208 8.6 直流电机测速实验 209 8.6.1 实验目的 209 8.6.2 实验原理 209 8.6.3 实验内容 210 8.6.4 实验步骤 210 8.6.5 实验结果与现象 212 8.6.6 实验报告 212 8.6.7 主程序 212 8.7 交通信号灯控制电路实验 215 8.7.1 实验目的 215 8.7.2 实验原理 215 8.7.3 实验内容 215 8.7.4 实验步骤 216 8.7.5 实验结果与现象 217 8.7.6 实验报告 217 8.7.7 主程序 217 8.8 出租车计费器的设计 220 8.8.1 实验目的 220 8.8.2 实验原理 220 8.8.3 实验内容 220 8.8.4 实验步骤 220 8.8.5 实验结果与现象 221 8.8.6 实验报告 221 8.8.7 主程序 221