基于Quartus II的FPGA/CPLD設計與實踐

前言

　　在當今數(shù)字化和網(wǎng)絡化的信息技術(shù)革命大潮中，電子技術(shù)獲得了飛速發(fā)展，現(xiàn)代電子產(chǎn)品已滲透到了社會的各個領域?，F(xiàn)代電子產(chǎn)品的性能進一步得到提高，功能越來越強，集成化、智能化程度越來越高，更新?lián)Q代的節(jié)奏越來越快，開發(fā)風險也越來越大。EDA（Electronic Design Automation）技術(shù)的出現(xiàn)，使電子系統(tǒng)設計工程師能夠在一塊通用的芯片上通過編寫程序的方式來改變或定義芯片的硬件功能，從而設計出具有不同功能的產(chǎn)品，這樣可減少開發(fā)周期，降低硬件開發(fā)成本，減輕工程師的勞動強度?！　DA技術(shù)主要包括大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷⒂布枋稣Z言、軟件開發(fā)工具等內(nèi)容。目前，應用最為廣泛的大規(guī)模可編程邏輯器件是復雜可編程邏輯器件CPLD（Complex Programmable Logic Devices）和現(xiàn)場可編程邏輯門陣列FPGA（Field Programmable Gate Array），硬件描述語言主要有VHDL、Verilog HDL、ABLE、AHDL、System Verilog和System C等，主流的EDA軟件開發(fā)工具主要有MAX+PLUS Ⅱ、Quartus Ⅱ、ispDesignExpERT、Foundation Series、ISE/ISE-WebPACK Series等?！　”緯褂肰HDL作為硬件描述語言，以Altera公司的Quartus Ⅱ 9.0軟件作為EDA軟件工具，講述了FPGA/CPLD硬件系統(tǒng)的程序設計方法和開發(fā)技巧?！　槭钩鯇W者能迅速入門，提高對電子系統(tǒng)設計的興趣與愛好，并能在短期內(nèi)掌握電子系統(tǒng)設計的研發(fā)要領，作者在編寫過程中注重題材的取舍，使本書具有以下4個特點?！　∮蓽\入深，循序漸進　本書在內(nèi)容編排上采用由淺入深、由易到難的原則，基礎知識與大量實例相結(jié)合，邊講邊練軟硬結(jié)合，波形仿真　沿用傳統(tǒng)FPGA/CPLD學習與開發(fā)經(jīng)驗，通過Quartus Ⅱ 9.0軟件編寫VHDL程序代碼，然后進行波形的時序分析及仿真，并通過分析波形來驗證設計效果。這種方法在一定程度上節(jié)省了初學者的學習成本，提高了讀者學習的積極性VHDL語言與原理圖輸入設計并存　EDA技術(shù)主要是建立在傳統(tǒng)的數(shù)字電子技術(shù)基礎上，F(xiàn)PGA/CPLD系統(tǒng)設計可采用硬件描述語言的文本輸入（如VHDL語言）或圖形輸入（如原理圖）兩種方法來書寫其功能。對于大部分FPGA/CPLD的初學者來說，一般都具有一定的數(shù)字電子技術(shù)基礎。若直接采用硬件描述語言描述FPGA/CPLD系統(tǒng)功能，可能會接收不了這些新技術(shù)、新知識，或者不能很好地理解FPGA/CPLD系統(tǒng)設計與數(shù)字電子技術(shù)之間的內(nèi)在聯(lián)系。因此，本書采用了VHDL語言與原理圖輸入設計并存的方式，使讀者能夠很快地掌握EDA技術(shù)，并運用數(shù)字電子技術(shù)相關(guān)知識進行FPGA/CPLD系統(tǒng)設計淡化理論，注重實用，基本原理、基本實例一直是學習和掌握FPGA/CPLD的基本要求。本書側(cè)重于實際應用，因此很少講解相關(guān)理論知識，避免了知識重復性。　　本書由陳忠平、高金定和高見芳編著。參加本書編寫的還有湖南工程職業(yè)技術(shù)學院李銳敏和龍曉慶，湖南涉外經(jīng)濟學院侯玉寶和廖亦凡等。全書由湖南工程職業(yè)技術(shù)學院陳建忠教授主審。在編寫過程中，還得到了湖南航天局劉瓊，湖南三一重工股份有限公司王漢其，湖南工程職業(yè)技術(shù)學院周少華、龔亮和許睿等的大力支持及幫助，在此向他們表示衷心的感謝。在本書編寫過程中，參考了相關(guān)領域?qū)＜?、學者的著作和文獻，在此也向他們表示真誠的謝意?！　∮捎谧髡咧R水平和經(jīng)驗的局限性，書中難免存在缺點和錯誤，敬請廣大讀者給予批評指正。

內(nèi)容概要

本書從實驗、實踐、實用的角度出發(fā)，通過豐富的范例講述基于Quartus II 9.0軟件進行FPGA/CPLD應用產(chǎn)品的開發(fā)和應用。全書共6章，主要講述了編程基礎知識、簡單邏輯門電路的設計、常用邏輯門電路的設計、時序電路的設計，以及實際系統(tǒng)的應用及開發(fā)過程。本書是結(jié)合作者豐富的教學與實踐經(jīng)驗編寫而成的，語言簡潔、結(jié)構(gòu)清晰，內(nèi)容由淺入深。書中的范例具有很強的實用性，并且均通過了軟、硬件調(diào)試與仿真驗證。　　本書適合從事FPGA/CPLD研發(fā)的技術(shù)人員閱讀，也可作為高等學校相關(guān)專業(yè)的教學用書。

書籍目錄

第1章 編程基礎知識  　1.1 常用編程工具  　1.2 Quartus Ⅱ的使用  　1.3 FPGA和CPLD器件  第2章 簡單邏輯門電路的設計  　2.1 基本邏輯門電路  　　2.1.1 與門電路  　　2.1.2 或門電路  　　2.1.3 非門電路  　2.2 組合邏輯門電路  　　2.2.1 與非門電路  　　2.2.2 或非門電路  　　2.2.3 與或非門電路  　　2.2.4 異或門電路  　　2.2.5 同或門電路  　2.3 三態(tài)門和總線緩沖器  　　2.3.1 三態(tài)門電路  　　2.3.2 單向總線緩沖器  　　2.3.3 雙向總線緩沖器  第3章 常用組合邏輯門電路的設計  　3.1 編碼器  　　3.1.1 普通編碼器  　　3.1.2 優(yōu)先編碼器  　3.2 譯碼器  　　3.2.1 二進制譯碼器  　　3.2.2 編碼轉(zhuǎn)換譯碼器  　　3.2.3 數(shù)字顯示譯碼器  　3.3 數(shù)值比較器  　3.4 數(shù)據(jù)分配器  　3.5 數(shù)據(jù)選擇器  　3.6 加法器  　　3.6.1 半加器  　　3.6.2 全加器  　　3.6.3 位加法器  　　3.6.4 位加法器  　3.7 奇偶校驗器  第4章 時序電路的設計  　4.1 觸發(fā)器  　　4.1.1 RS觸發(fā)器  　　4.1.2 D觸發(fā)器  　　4.1.3 JK觸發(fā)器  　　4.1.4 T觸發(fā)器  　4.2 鎖存器和寄存器  　　4.2.1 鎖存器  　　4.2.2 帶公共時鐘和復位的寄存器  　　4.2.3 帶三態(tài)門輸出的寄存器  　4.3 移位寄存器  　　4.3.1 串入—并出移位寄存器  　　4.3.2 串入—串出移位寄存器  　　4.3.3 并入—串出移位寄存器  　　4.3.4 右移移位寄存器  　　4.3.5 雙向移位寄存器  　　4.3.6 循環(huán)移位寄存器  　4.4 計數(shù)器  　　4.4.1 同步計數(shù)器  　　　4.4.2 異步計數(shù)器  　　4.4.3 可逆計數(shù)器  　4.5 存儲器  　　4.5.1 ROM只讀存儲器  　　4.5.2 RAM隨機存儲器  　　4.5.3 FIFO存儲器  第5章 FPGA/CPLD的設計與應用  　5.1 彩燈控制器的設計  　　5.1.1 系統(tǒng)的設計要求  　　5.1.2 系統(tǒng)的設計實現(xiàn)  　　5.1.3 系統(tǒng)仿真  　5.2 花樣燈控制器的設計  　　5.2.1 系統(tǒng)的設計要求  　　5.2.2 系統(tǒng)的設計實現(xiàn)  　　5.2.3 系統(tǒng)仿真  　5.3 交通燈控制器的設計  　　5.3.1 系統(tǒng)的設計要求  　　5.3.2 系統(tǒng)的設計實現(xiàn)  　　5.3.3 系統(tǒng)仿真  　5.4 數(shù)字秒表的設計 　　5.4.1 系統(tǒng)的設計要求  　　5.4.2 系統(tǒng)的設計實現(xiàn) 　　5.4.3 系統(tǒng)仿真  　5.5 數(shù)字鐘的設計  　　5.5.1 系統(tǒng)的設計要求  　　5.5.2 系統(tǒng)的設計實現(xiàn)  　　5.5.3 系統(tǒng)仿真  　5.6 四組搶答器的設計  　　5.6.1 系統(tǒng)的設計要求  　　5.6.2 系統(tǒng)的設計實現(xiàn)  　　5.6.3 系統(tǒng)仿真  　5.7 多功能信號發(fā)生器的設計  　　5.7.1 系統(tǒng)的設計要求  　　5.7.2 系統(tǒng)的設計實現(xiàn)  　　5.7.3 系統(tǒng)仿真  　5.8 數(shù)字電壓表的設計  　　5.8.1 系統(tǒng)的設計要求  　　5.8.2 ADC0809的功能描述  　　5.8.3 系統(tǒng)的設計實現(xiàn)  　　5.8.4 系統(tǒng)仿真  　5.9 出租車計費器的設計  　　5.9.1 系統(tǒng)的設計要求  　　5.9.2 系統(tǒng)的設計實現(xiàn)  　　5.9.3 系統(tǒng)仿真  第6章 FPGA/CPLD的人機界面控制

章節(jié)摘錄

　　EDA（Electronic Design Automation）即電子設計自動化，是以微電子技術(shù)為物理層面，現(xiàn)代電子設計為靈魂，計算機軟件技術(shù)為手段，最終形成集成電子系統(tǒng)或?qū)Ｓ眉呻娐沸酒珹SIC（Application Specific Integrated Circuit）為目的的一門新興技術(shù)。　　現(xiàn)代電子設計技術(shù)的核心是EDA技術(shù)。EDA技術(shù)就是依靠功能強大的電子計算機，在EDA工具軟件平臺上，對以硬件描述語言（如VHDL）為系統(tǒng)邏輯描述手段完成的設計文件，自動地完成邏輯編譯、化簡、分割、綜合、優(yōu)化和仿真，直至下載到可編程邏輯器件CPLD／FPGA或?qū)Ｓ眉呻娐稟SIC芯片中，實現(xiàn)既定的電子電路設計功能?！　DA工具在EDA技術(shù)應用中占有重要的位置，EDA的核心是利用計算機完成電子設計的全程自動化，因此基于計算機環(huán)境下的EDA工具軟件是必不可少的。　　由于EDA的整個流程涉及不同的技術(shù)環(huán)節(jié)，每個環(huán)節(jié)中必須有對應的軟件包或?qū)Ｓ肊DA工具獨立處理。EDA工具大致分為5個模塊，即設計輸入編輯器、綜合器、仿真器、適配器和編程器。當然這種分類也不是絕對的，現(xiàn)在也有集成的EDA開發(fā)環(huán)境，如MAX+PL,US II、Quartus II等?！　⊥ǔI(yè)的EDA工具供應商提供相應的設計輸入工具，這些工具一般與該公司的其他電路設計軟件整合，如Innovada的eProduct Designer中的原理圖輸入管理工具DxDesigner，既可作為PCB設計的原理圖輸入，又可作為IC設計、模擬仿真和FPGA設計的原理圖輸入環(huán)境。比較常見的還有Cadence的Oread中的Capture r工具等。這類工具一般都設計成通用型的原理圖輸入工具。

圖書封面

評論、評分、閱讀與下載

---

    基于Quartus II的FPGA/CPLD設計與實踐 PDF格式下載

---