EDA技術與VHDL電路開發(fā)應用實踐

前言

　　電子設計自動化（Electronic DesignAutomation，即EDA）技術是指包括電路系統(tǒng)設計、系統(tǒng)仿真、設計綜合、PcB版圖設計和制版的一整套自動化流程。隨著計算機、集成電路和電子設計技術的高速發(fā)展，EDA技術歷經(jīng)計算機輔助設計（CAD）、計算機輔助制造（CAM）、計算機輔助測試（CAT）和計算機輔助工程設計（CAE）等發(fā)展歷程，已經(jīng)滲透到百姓生活的各個角落，日益成為電子信息類產(chǎn)品的支柱產(chǎn)業(yè)。　　EDA技術主要包括大規(guī)?？删幊踢壿?、硬件描述語言、軟件開發(fā)工具等內(nèi)容。目前，應用最為廣泛的大規(guī)模可編程邏輯是復雜可編程邏輯器件CPLD和現(xiàn)場可編程門陣列FPGA，硬件描述語言HDL主要有VHDL、Verilog HDL，ABEL、AHDL、System Vefilog和SystemC等，主流的EDA軟件工具則有MAX+plus II、Quartus II、ispDesignExpERT、Foundation Series、ISE／ISE.WebPACK Series等。本書采用IEEE標準硬件描述語言VHDL對數(shù)字電路和系統(tǒng)進行性能描述，以Altera公司的Quartus II軟件為集成開發(fā)環(huán)境，對EDA技術進行了深入、詳盡的闡述?！　∪珪譃閮蓚€部分：第一部分從第l章到第8章，首先闡述了EDA技術的發(fā)展歷史和主要內(nèi)容、數(shù)字系統(tǒng)的設計方法等基礎知識，然后通過簡單的程序示例向讀者展示了VHDL程序設計的特點，并進一步介紹了VHDL語言的語法知識，包括VHDL程序結(jié)構(gòu)（如實體、結(jié)構(gòu)體、塊語句、庫、程序包等）、VHDL，語言要素（如文字規(guī)則、數(shù)據(jù)變量、數(shù)據(jù)類型、操作符等）、VHDL順序語句和并行語句（如賦值語句、流程控制語句、子程序調(diào)用語句、進程語句、并行信號賦值語句等），接著對使用EDA軟件工具QuartusII進行數(shù)字系統(tǒng)設計和仿真的方法做了相關說明，最后討論了基本電路（如組合邏輯里的加法器、譯碼器等，時序邏輯里的觸發(fā)器、寄存器等，以及Mealy和Moore型狀態(tài)機）的VHDL.實現(xiàn)方法?！　〉诙糠譃榈?章到第23章，介紹了15個實用數(shù)字系統(tǒng)的VHDL，設計案例，包括交通燈控制器、秒表、彩燈控制器、搶答器、電梯控制器、出租車計費器、微波爐控制器、FIR濾波器、12C控制器、DDS、序列檢測器、自動售貨機、函數(shù)發(fā)生器、調(diào)制解調(diào)器和UART等，涉及日常生活、通信、數(shù)字信號處理等多個方面。

內(nèi)容概要

電子設計自動化(Electronic Design Automation，即EDA)技術是指包括電路系統(tǒng)設計、系統(tǒng)仿真、設計綜合、PCB版圖設計和制版的一整套自動化流程。隨著計算機、集成電路和電子設計技術的高速發(fā)展，EDA技術已經(jīng)滲透到百姓生活的各個角落，日益成為電子信息類產(chǎn)品的支柱產(chǎn)業(yè)?！　”緯榻B了EDA技術和硬件描述語言VHDL的基礎知識，通過對工程實例的系統(tǒng)分析、程序設計和仿真，深入細致地討論了它們在數(shù)字系統(tǒng)設計中的廣泛應用。　　本書共23章，第1章到第8章講解了EDA技術的發(fā)展歷史和主要內(nèi)容、數(shù)字系統(tǒng)的設計方法、VHDL程序結(jié)構(gòu)、VHDL語言要素、VHDL順序語句、并行語句、QuartusII數(shù)字系統(tǒng)設計和仿真方法以及基本電路的VHDL實現(xiàn)方法。第9章到第23章通過交通燈控制器、秒表、彩燈控制器、搶答器、電梯控制器、出租車計費器、微波爐控制器、FIR濾波器、I2C控制器、DDS、序列檢測器、自動售貨機、函數(shù)發(fā)生器、調(diào)制解調(diào)器和UART等15個數(shù)字系統(tǒng)的VHDL設計范例，給用戶演示了數(shù)字電路的設計方法和思路?！　”緯w系結(jié)構(gòu)嚴謹，內(nèi)容由淺入深，案例取材廣泛，書中所有示例均給出了設計源程序和仿真驗證結(jié)果。本書既可供高等院校的電子、通信、自動化、計算機等信息工程類相關專業(yè)的本科生或研究生使用，也適合于立志自學成才的讀者和從事EDA技術應用與研究的專業(yè)技術人員。使用本書將引領所有讀者走進EDA技術和VHDL電路開發(fā)應用的精彩世界。

書籍目錄

第1章　緒論第2章　VHDL入門第3章　VHDL程序結(jié)構(gòu)第4章　VHDL語言要素第5章　VHDL順序語句第6章　VHDL并行語句第7章  QuarturⅡ基本使用方法第8章　基本電路的VHDL實現(xiàn)第9章　交通燈控制器第10章　數(shù)字秒表第11章　多路彩燈控制器第12章　數(shù)字式競賽搶答第13章　電梯控制器第14章　出租車計費器第15章　微波爐控制器第16章　FIR濾波器第17章　12C總線控制器第18章　直接數(shù)字頻率合成器第19章　序列檢測器第20章　自動售貨機第21章　智能函數(shù)發(fā)生器第22章　多功能調(diào)制解調(diào)器第23章　通用異步收發(fā)器附錄A　習題答案　

章節(jié)摘錄

　　第1章　緒論　　伴隨著計算機、集成電路和電子系統(tǒng)設計的發(fā)展，融合了計算數(shù)學、優(yōu)化理論、圖論和拓撲學等多學科精髓發(fā)展起來的電子設計自動化(EDA)技術，正在成為現(xiàn)代電子設計技術的核心。EDA技術涉及面廣，內(nèi)容豐富，以其為基礎的數(shù)字系統(tǒng)設計，已經(jīng)具備完整的、成熟的設計方法和設計流程，為現(xiàn)代電子設計的進步和發(fā)展做出了巨大的貢獻?！　?.1　EDA概述　　伴隨著計算機、集成電路和電子設計技術的發(fā)展，EDA技術在過去的幾十年里取得了巨大的進步。EDA技術使得設計者的工作僅限于利用軟件的方式，即利用硬件描述語言和EDA軟件便可完成對系統(tǒng)硬件功能的實現(xiàn)。如今，EDA軟件工具已經(jīng)成為電子信息類產(chǎn)品的支柱產(chǎn)業(yè)?！　?.1.1　EDA的含義　　隨著數(shù)字電子技術的飛速發(fā)展，信息化得到了有力的推動和促進，從與普通百姓生活息息相關的手機、計算機、數(shù)字電視，到關系到國家安定社會和諧的軍用設備、航天技術，都采用了數(shù)字電子技術，它的應用已經(jīng)滲透到人們生活的方方面面。現(xiàn)代電子設計技術的核心已逐步轉(zhuǎn)向基于計算機的電子設計自動化技術，即EDA(ElectronicDesignAutomation)?！　∷^EDA技術，就是以功能強大的計算機為平臺，以EDA軟件為工具，對用硬件描述語言。HDLHardware Description Language)的系統(tǒng)邏輯設計文件，自動地完成邏輯編譯、簡化、分割、綜合、布局布線及邏輯優(yōu)化和仿真測試的電子產(chǎn)品自動化設計過程。當然，隨著EDA技術的逐漸成熟，也包括了如PSPICE、EWB、MATLAB等計算機輔助分析CAA技術，如PROTEL、ORCAD等印刷制版計算機輔助設計，等等。

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