数字逻辑电路实验与实践

第1章集成电路基础 1.1集成电路发展概述 1.2集成电路封装 1.3集成电路设计方法 1.3.1中小规模集成电路的设计方法 1.3.2电子设计自动化技术 1.3.3用户现场可编程技术 第2章FPGA技术简介 2.1FPGA概况 2.2FPGA的基本结构 2.2.1逻辑门阵列 2.2.2可配置逻辑模块 2.2.3可编程输入/输出逻辑模块 2.2.4布线资源 2.2.5时钟网络 2.3FPGA采用的可编程技术 2.3.1反熔丝技术 2.3.2可擦编程只读存储器技术 2.3.3闪存技术 2.3.4静态随机存储器技术 2.4FPGA基本逻辑单元介绍 2.4.1静态CMOS反相器 2.4.2D触发器 2.4.3静态随机存储器 2.4.4查找表的逻辑实现 2.5FPGA开发软件和设计流程 第3章Quartus Prime 17.1软件的使用 3.1Quartus Prime 17.1软件简介 3.2Quartus Prime 17.1软件的操作 3.2.1新建工程项目 3.2.2输入设计文件 3.2.3设计文件分析与综合 3.2.4分配引脚与编译 3.2.5下载与测试 3.3修改FPGA芯片配置 3.4基于IP核创建锁相环（PLL）模块 3.5嵌入式逻辑分析仪的使用 3.6ModelSim仿真软件的使用 3.7大学计划VMF仿真 第4章数字逻辑电路基础实验 4.1数字逻辑电路实验操作基本要求 4.2数字逻辑电路实验基础知识 4.2.1数字信号 4.2.2常用数制和8421BCD编码 4.2.3数字信号输入方式 4.2.4逻辑门和逻辑模块 4.2.5逻辑函数表达式 4.2.6数字逻辑电路分析 4.2.7数字逻辑电路设计 4.2.8数字逻辑电路调试与测试方法 4.3数字逻辑电路基础实验项目 4.3.1基础实验一： 门电路和组合逻辑电路分析及测试 4.3.2基础实验二： 译码器和数据选择器逻辑功能测试 4.3.3基础实验三： 编码器与数值比较器逻辑功能测试 4.3.4基础实验四： 静态显示电路分析及综合测试 4.3.5基础实验五： 实用分频器设计及测试 4.3.6基础实验六： 触发器逻辑功能测试及应用 4.3.7基础实验七： 简单时序电路分析与设计及测试 4.3.8基础实验八： 集成计数器基本功能及分频应用测试 4.3.9基础实验九： 动态显示电路综合设计及应用测试 4.3.10基础实验十： 任意进制计数器设计及综合测试 4.3.11基础实验十一： 任意进制减法计数器设计及测试 4.3.12基础实验十二： 基于状态机的时序逻辑电路设计及测试 4.3.13基础实验十三： 移位寄存器电路分析及综合测试 4.3.14基础实验十四： 555时基电路综合测试 4.3.15基础实验十五： ROM功能测试实验 4.3.16基础实验十六： RAM功能测试实验 4.3.17基础实验十七： 数字锁相环（PLL）功能测试实验 第5章数字逻辑电路综合实践 5.1数字逻辑电路综合实践设计概述 5.2综合实践项目的模块化设计 5.2.1综合实践项目的模块化设计概述 5.2.2综合实践项目的工程规范性 5.2.3综合实践项目的通用模块 5.2.4模块电路设计、调试与接口制作 5.3数字逻辑电路综合实践项目 5.3.1综合实践项目一： 简易数字电子钟设计及综合测试 5.3.2综合实践项目二： 流水灯设计及综合测试 5.3.3综合实践项目三： 简易电子琴设计及综合测试 5.3.4综合实践项目四： 音乐彩灯设计及综合测试 5.3.5综合实践项目五： 简易抢答器设计及综合测试 5.3.6综合实践项目六： 智能交通灯设计及综合测试 5.3.7综合实践项目七： 智能售货机控制电路设计及综合测试 5.3.8综合实践项目八： 电梯控制电路设计及综合测试 5.3.9综合实践项目九： 简易直流电动机控制电路设计及综合测试 5.3.10综合实践项目十： 步进电动机控制电路设计及综合测试 5.3.11综合实践项目十一： 民航机场客流量统计电路设计及综合测试 5.3.12综合实践项目十二： 模拟飞机照明灯控制电路设计及综合测试 第6章Verilog HDL语法简介与应用案例 6.1HDL硬件描述语言介绍 6.2Verilog HDL语法简介 6.2.1逻辑值 6.2.2Verilog数据类型、常量与变量 6.2.3关键字 6.2.4标识符 6.2.5运算符 6.2.6Verilog程序框架 6.3Verilog HDL应用案例 6.3.1编程案例一： 按键控制下LED点亮实验 6.3.2编程案例二： 一位全加器实验 6.3.3编程案例三： 数据选择器实验 6.3.4编程案例四： 译码器实验 6.3.5编程案例五： D触发器实验 6.3.6编程案例六： 按键消抖实验 6.3.7编程案例七： 十进制计数器实验 6.3.8编程案例八： 分频器设计实验 6.3.9编程案例九： 数码管动态显示实验 6.3.10编程案例十： 简易电子琴设计 6.3.11编程案例十一： 自动音乐播放器 6.3.12编程案例十二： 跑马灯控制设计 6.3.13编程案例十三： 简易抢答器控制设计 6.3.14编程案例十四： 简易数字电子钟设计 6.3.15编程案例十五： 交通灯控制器 6.3.16编程案例十六： 直接数字频率合成器 6.3.17编程案例十七： 高速A/D数据采集测试 6.3.18编程案例十八： FIR数字滤波器 第7章实验中的常见问题及解决方法 7.1软件操作常见问题及解决方法 7.1.1软件窗口界面设置问题 7.1.2模块中字体显示严重重叠 7.2新建工程相关问题及解决方法 7.2.1新建工程路径中出现乱码 7.2.2无法打开设计实例 7.2.3编译等快捷图标为灰色，无法操作 7.2.4区分文件类型 7.3综合编译相关报错及解决方法 7.3.1一般通用方法 7.3.2原理图文件设计中的常见编译错误 7.3.3状态机文件设计中的常见编译错误 7.3.4Verilog HDL文件设计中的常见编译错误 7.4仿真调试与测试相关问题及解决方法 7.4.1ModelSim联合仿真 7.4.2仿真文件路径问题 7.4.3未全编译导致无法时序仿真 7.5引脚绑定相关问题及解决方法 7.5.1弹窗提示引脚分配不成功 7.5.2误关引脚分配列表 7.6程序下载相关问题及解决方法 7.6.1测试程序无法下载到实验板上 7.6.2设计文件下载到实验板后实验现象与预期不符 7.7SignalTap Ⅱ波形测量相关问题及解决方法 7.7.1SignalTap Ⅱ无法识别下载器和实验板芯片 7.7.2Matching Nodes列表中无法找到全部待测节点 7.7.3部分测试节点无波形或波形不正确 参考文献 附录AQuartus Prime常用模块 附录BQuartus Prime常用文件扩展名