内容简介

本书主要内容包括CPLD/FPGA可编程逻辑器件介绍，可编程逻辑器件EDA开发软件使用，VHDL硬件描述语言设计方法和SOPC应用，实验和设计实践5大部分。第一部分CPLD/FPGA可编程逻辑器件主要介绍可编程器件结构原理、设计流程、常用芯片特点及选用；第二部分重点介绍目前国内外常用EDA软件isp Design EXPERT System、QuartusⅡ、ISE开发流程及ModelSim仿真应用；第三部分重点讲述VHDL语言基础、描述方法及设计实例；第四部分主要介绍DSP Builder、SOPC Builder、NiosⅡ应用及实例；第五部分介绍实验及课程设计内容。 本书可作为高等学校电子信息类、电气信息类各专业的教材，也可作为电子工程设计技术人员的参考书。

作者简介

张文爱，太原理工大学信息工程学院硕士生导师，主要研究方向有：智能信息处理、FPGA应用设计、嵌入式系统设计、自动控制系统应用设计等。

目录

第1章 可编程逻辑器件概述
1．1 数字逻辑电路设计与ASIC技术
1．1．1 数字逻辑电路设计方法
1．1．2 ASIC及其设计方法
1．2 PLD概述
1．2．1 PLD的发展
1．2．2 PLD的分类
1．3 PLD逻辑表示法
1．4 PLD的设计与开发
1．4．1 PLD的设计流程
1．4．2 PLD的开发环境
1．4．3 IP核复用技术
习题1
第2章 大规模可编程逻辑器件CPLD/FPGA
2．1 CPLD结构与工作原理
2．1．1 Lattice公司的CPLD器件系列
2．1．2 ispLSI 1016的结构
2．1．3 ispLSI系列器件的主要技术特性
2．1．4 ispLSI器件的设计与编程
2．2 FPGA内部结构与工作原理
2．3 CPLD/FPGA产品概述
2．3．1 Altera公司产品
2．3．2 Xilinx公司产品
2．3．3 Lattice公司产品
2．4 编程与配置
2．4．1 在系统可编程ISP
2．4．2 配置
2．5 CPLD与FPGA的比较和选用
习题2
第3章 常用EDA软件
3．1 isp Design EXPERT System编程软件
3．1．1 建立设计项目
3．1．2 原理图源文件输入
3．1．3 功能和时序仿真
3．1．4 器件适配
3．1．5 器件编程
3．1．6 VHDL源文件输入方法
3．2 Quartus II操作指南
3．2．1 建立设计工程
3．2．2 原理图源文件输入
3．2．3 编译
3．2．4 仿真验证
3．2．5 器件编程
3．2．6 VHDL设计输入方法
3．3 ISE开发软件
3．3．1 ISE概述
3．3．2 新建工程
3．3．3 新建VHDL源文件
3．3．4 波形仿真
3．3．5 设计实现
3．3．6 下载配置
3．4 ModelSim仿真软件
3．4．1 ModelSim与VHDL仿真概述
3．4．2 ModelSim仿真步骤
3．4．3 VHDL测试文件
习题3
第4章 VHDL语言基础
4．1 VHDL语言的基本组成
4．1．1 参数部分
4．1．2 实体部分
4．1．3 结构体部分
4．2 VHDL语言要素
4．2．1 文字规则
4．2．2 数据对象
4．2．3 VHDL中的数据类型
4．2．4 VHDL语言的运算符
4．2．5 VHDL的属性
习题4
第5章 VHDL基本描述语句
5．1 顺序语句
5．1．1 顺序赋值语句
5．1．2 IF语句
5．1．3 CASE语句
5．1．4 LOOP语句
5．1．5 NEXT语句
5．1．6 EXIT语句
5．1．7 WAIT语句
5．1．8 NULL语句
5．2 并行语句
5．2．1 并行信号赋值语句
5．2．2 PROCESS进程语句
5．2．3 元件例化语句
5．2．4 BLOCK块语句
5．2．5 GENERATE生成语句
习题5
第6章 子程序与程序包
6．1 子程序
6．1．1 函数
6．1．2 过程
6．2 程序包
6．2．1 程序包定义
6．2．2 程序包引用
6．2．3 常用预定义程序包
习题6
第7章 常用电路的VHDL描述
7．1 组合逻辑电路VHDL描述
7．1．1 基本门电路
7．1．2 编码器
7．1．3 译码器
7．1．4 数值比较器
7．1．5 数据选择器
7．1．6 算术运算
7．1．7 三态门电路
7．1．8 双向端口设计
7．2 时序逻辑电路VHDL描述
7．2．1 触发器
7．2．2 计数器
7．2．3 移位寄存器
7．2．4 状态机
7．3 存储器设计
7．3．1 ROM存储器设计
7．3．2 RAM存储器设计
习题7
第8章 宏功能模块与IP核应用
8．1 LPM_RAM
8．1．1 LPM_RAM宏模块定制
8．1．2 工程编译
8．1．3 仿真验证
8．1．4 查看RTL原理图
8．1．5 LPM_RAM应用
8．2 LPM_ROM宏模块
8．2．1 建立初始化数据文件
8．2．2 LPM_ROM宏模块配置
8．2．3 仿真验证
8．2．4 LPM_ROM模块调用
8．3 时钟锁相环宏模块
8．3．1 LPM_PLL宏模块配置
8．3．2 PLL模块调用
8．3．3 仿真验证
8．4 片内逻辑分析仪
8．4．1 新建逻辑分析仪设置文件
8．4．2 引脚锁定
8．4．3 编程下载
8．4．4 信号采样
习题8
第9章 DSP Builder应用
9．1 DSP Builder软件安装
9．2 DSP Builder设计实例
9．2．1 建立Simulink模型
9．2．2 模型仿真
9．2．3 模型编译
习题9
第10章 SOPC Builder应用
10．1 SOPC Builder
10．2 Nios II 综合设计实例
习题10
第11章 EDA技术实验
11．1 原理图输入方式
11．1．1 实验一 1位全加器
11．1．2 实验二 两位十进制计数器
11．2 VHDL文本输入方式
11．2．1 实验三 显示译码器
11．2．2 实验四 8位加法器
11．2．3 实验五 3线-8线译码器
11．2．4 实验六 十进制加法计数器
11．2．5 实验七 4位十进制计数显示器
11．2．6 实验八 用状态机实现序列检测器
第12章 综合设计
12．1 移位相加8位硬件乘法器
12．1．1 设计要求
12．1．2 设计原理
12．1．3 部分参考程序
12．1．4 设计步骤
12．1．5 设计报告
12．2 秒表
12．2．1 设计要求
12．2．2 设计原理
12．2．3 部分参考程序
12．2．4 设计步骤
12．2．5 设计报告
12．3 抢答器
12．3．1 设计要求
12．3．2 设计原理
12．3．3 部分参考程序
12．3．4 设计步骤
12．3．5 设计报告
12．4 数字钟
12．4．1 设计要求
12．4．2 设计方案
12．4．3 部分参考程序
12．4．4 设计步骤
12．4．5 设计报告
12．5 交通灯控制器
12．5．1 设计要求
12．5．2 设计原理
12．5．3 部分参考程序
12．5．4 设计步骤
12．5．5 设计报告
12．6 多路彩灯控制器
12．6．1 设计要求
12．6．2 设计方案
12．6．3 VHDL参考程序
12．6．4 设计步骤
12．6．5 设计报告
附录A DE2-115实验板引脚配置信息
参考文献

前言/序言

　　随着集成电路技术和EDA技术的快速发展，数字系统设计方法不断演变，由原来单一的硬件逻辑设计发展成3个分支：硬件逻辑设计、软件逻辑设计、专用集成电路设计（ASIC）。基于可编程逻辑器件的ASIC设计成为数字系统设计的重要分支，有关可编程逻辑器件的开发与应用的课程成为电子信息类、电气信息类各专业的必修课程。

基于PLD的EDA技术主要包括可编程逻辑器件知识、EDA开发软件、硬件描述语言、代表可编程器件最新发展的SOPC、实验和设计实践5大部分。本书主要介绍Lattice、Altera、Xilinx公司的CPLD、FPGA系列器件，以及与其配套的EDA工具软件isp Design EXPERT System、QuartusⅡ、ISE，硬件描述语言则介绍IEEE标准语言VHDL。

本书共12章，第1～2章介绍可编程逻辑器件的发展演变、结构特点、产品系列等，侧重于根据需要选择适当器件；第3章主要介绍常用EDA开发工具的设计流程及仿真、验证的操作步骤；第4～8章详细介绍VHDL语言基础、语句结构、设计方法、设计实例、子程序结构、宏与IP核的应用等；第9～10章主要介绍最新可编程器件SOPC的应用实践；第11～12章为实验和设计环节。

本书在编写时，力求理论体系全面完整、实用性强，便于快速掌握；程序设计先介绍整体结构，再介绍语言细节、常用描述方法；针对学生易混淆的概念、易犯的错误及技术要点、难点，穿插适当的设计实例及相应的习题；所附设计实例都经过设计验证，可直接引用，为便于阅读，附加了有效的注释。建议讲授课时40～60学时，实验课时12～20学时。

本书由张文爱编写第3、5章，张博编写第7、8章，乔学工编写第1章，梁风梅编写第2章，李鸿鹰编写第4章，冀小平编写第6章，阎高伟编写第9章，李瑞莲编写第10章，罗霄华编写第11章，李彦民编写第12章。全书最后由张文爱、张博修改定稿。

本书提供配套的电子课件和程序源代码，可登录华信教育资源网：www.hxedu.com.cn，注册后免费下载。

在本书第2版修订过程中，更新了PLD器件产品系列以及EDA开发软件的版本，增加了ModelSim仿真应用，对部分设计实例进行了删减。为方便实践环节的教学，补充了实验及设计章节。编写参阅了Lattice、Altera、Xilinx、Mentor Graphics等公司公开的技术资料，参考了许多相关的专著和教材，在此谨向相关公司和作者表示衷心的感谢。

由于编者水平有限，书中错漏和不足之处难免，殷切期望读者批评指正。

作者 　

2016年5月