本书与“十二五”普通高等教育本科**级规划教材、普通高等教育“十一五”**级规划教材《EDA技术与VHDL设计(第2版)》(25178)为姊妹篇。本书根据教学和实验基本要求,以提高动手实践能力和工程设计能力为目的,对EDA技术和FPGA设计的相关知识进行系统、完整的介绍。全书共10章,主要内容包括:EDA技术概述,FPGA/CPLD器件概述,Quartus Prime集成开发工具,Verilog语法与要素,Verilog语句语法,Verilog设计进阶,Verilog常用外设驱动,有限状态机设计,Verilog Test Bench仿真,Verilog设计与应用等。本书提供配套电子课件、实验与设计和部分程序代码。 本书可作为高等学校电子、通信、雷达、计算机应用、工业自动化、仪器仪表、信号与信息处理等学科本科生、研究生的EDA技术或数字系统设计课程的教材和实验指导书,也可作为相关行业领域工程***的重要参考资料。

目 录

第1章 EDA技术概述 1
1.1 EDA技术及其发展 1
1.2 Top-down设计与IP核复用 3
1.2.1 Top-down设计 4
1.2.2 Bottom-up设计 5
1.2.3 IP复用技术与SoC 5
1.3 EDA设计的流程 6
1.3.1 设计输入 7
1.3.2 综合 8
1.3.3 布局布线 8
1.3.4 仿真 9
1.3.5 编程配置 9
1.4 常用的EDA工具软件 9
1.5 EDA技术的发展趋势 13
习题1 14
第2章 FPGA/CPLD器件概述 15
2.1 PLD器件 15
2.1.1 PLD器件的发展历程 15
2.1.2 PLD器件的分类 15
2.2 PLD的基本原理与结构 18
2.2.1 PLD器件的基本结构 18
2.2.2 PLD电路的表示方法 18
2.3 低密度PLD的原理与结构 20
2.4 CPLD的原理与结构 24
2.4.1 宏单元结构 24
2.4.2 典型CPLD的结构 25
2.5 FPGA的原理与结构 28
2.5.1 查找表结构 28
2.5.2 典型FPGA的结构 30
2.5.3 Altera的Cyclone IV器件结构 33
2.6 FPGA/CPLD的编程元件 36
2.7 边界扫描测试技术 40
2.8 FPGA/CPLD的编程与配置 41
2.8.1 在系统可编程 41
2.8.2 FPGA器件的配置 43
2.8.3 Cyclone IV器件的编程 43
2.9 FPGA/CPLD器件概述 46
2.10 FPGA/CPLD的发展趋势 49
习题2 50
第3章 Quartus Prime集成开发工具 51
3.1 Quartus Prime原理图设计 52
3.1.1 半加器原理图设计输入 52
3.1.2 1位全加器设计输入 57
3.1.3 1位全加器的编译 58
3.1.4 1位全加器的仿真 60
3.1.5 1位全加器的下载 64
3.2 基于IP核的设计 67
3.3 SignalTap II的使用方法 74
3.4 Quartus Prime的优化设置与时序
分析 78
习题3 82
实验与设计 84
第4章 Verilog语法与要素 92
4.1 Verilog的历史 92
4.2 Verilog模块的结构 93
4.3 Verilog语言要素 96
4.4 常量 98
4.4.1 整数 98
4.4.2 实数 99
4.4.3 字符串 100
4.5 数据类型 101
4.5.1 net型 102
4.5.2 variable型 103
4.6 参数 104
4.6.1 参数parameter 104
4.6.2 Verilog―2001中的参数声明 105
4.6.3 参数的传递 106
4.6.4 localparam 106
4.7 向量 107
4.8 运算符 109
习题4 114
实验与设计 114
第5章 Verilog语句语法 118
5.1 过程语句 118
5.1.1 always过程语句 119
5.1.2 initial过程语句 122
5.2 块语句 123
5.2.1 串行块begin-end 123
5.2.2 并行块fork-join 124
5.3 赋值语句 125
5.3.1 持续赋值与过程赋值 125
5.3.2 阻塞赋值与非阻塞赋值 126
5.4 条件语句 128
5.4.1 if-else语句 128
5.4.2 case语句 129
5.5 循环语句 134
5.5.1 for语句 134
5.5.2 repeat、while、forever语句 135
5.6 编译指示语句 137
5.7 任务与函数 139
5.7.1 任务(task) 139
5.7.2 函数(function) 141
5.8 顺序执行与并发执行 144
5.9 Verilog―2001语言标准 145
习题5 154
实验与设计 155
第6章 Verilog设计进阶 161
6.1 Verilog设计的层次 161
6.2 门级结构描述 161
6.2.1 Verilog门元件 162
6.2.2 门级结构描述 165
6.3 行为描述 165
6.4 数据流描述 166
6.5 不同描述风格的设计 168
6.5.1 半加器设计 168
6.5.2 1位全加器设计 169
6.5.3 加法器的级连 170
6.6 多层次结构电路的设计 171
6.6.1 模块例化 172
6.6.2 用parameter进行参数传递 174
6.6.3 用defparam进行参数重载 176
6.7 常用组合逻辑电路设计 176
6.7.1 门电路 176
6.7.2 编译码器 177
6.8 常用时序逻辑电路设计 179
6.8.1 触发器 179
6.8.2 锁存器与寄存器 180
6.8.3 计数器与串并转换器 182
6.8.4 简易微处理器 182
6.9 三态逻辑设计 184
习题6 186
实验与设计 186
第7章 Verilog常用外设驱动 190
7.1 4×4矩阵键盘 190
7.2 标准PS/2键盘 192
7.3 字符液晶 198
7.4 汉字图形点阵液晶 204
7.5 VGA显示器 209
7.5.1 VGA显示原理与时序 209
7.5.2 VGA彩条信号发生器 213
7.5.3 VGA图像显示与控制 215
7.6 乐曲演奏电路 221
习题7 226
实验与设计 227
第8章 有限状态机设计 236
8.1 有限状态机 236
8.2 有限状态机的Verilog描述 238
8.2.1 用三个过程描述 239
8.2.2 用两个过程描述 240
8.2.3 单过程描述 241
8.3 状态编码 242
8.3.1 常用的编码方式 242
8.3.2 状态编码的定义 244
8.3.3 用属性指定状态编码方式 248
8.4 有限状态机设计要点 248
8.4.1 复位和起始状态的选择 249
8.4.2 多余状态的处理 249
习题8 250
实验与设计 251
第9章 Verilog Test Bench仿真 254
9.1 系统任务与系统函数 254
9.2 用户自定义元件 258
9.2.1 组合电路UDP元件 259
9.2.2 时序逻辑UDP元件 260
9.3 延时模型的表示 262
9.3.1 时间标尺定义`timescale 262
9.3.2 延时的表示与延时说明块 263
9.4 Test Bench测试平台 264
9.5 组合电路和时序电路的仿真 267
9.5.1 组合电路的仿真 267
9.5.2 时序电路的仿真 269
习题9 270
实验与设计 270
第10章 Verilog设计与应用 280
10.1 数字频率测量 280
10.1.1 数字过零检测 280
10.1.2 等精度频率测量 282
10.1.3 数字频率测量系统顶层设计 283
10.1.4 仿真验证 285
10.2 可重构IIR滤波器 287
10.2.1 FPGA的动态重构 287
10.2.2 IIR滤波器的原理 288
10.2.3 可重构IIR滤波器的设计 289
10.2.4 顶层设计源代码 298
10.2.5 可重构IIR滤波器仿真 298
10.3 QPSK调制器的FPGA实现 301
10.3.1 QPSK调制原理 301
10.3.2 QPSK调制器的设计实现 302
10.3.3 QPSK调制器的仿真 311
10.4 卷积码产生器 312
10.4.1 卷积码原理 312
10.4.2 卷积码编码器实现 313
10.4.3 卷积码编码器仿真验证 315
10.5 小型神经网络 316
10.5.1 基本原理 316
10.5.2 设计实现 317
10.5.3 仿真验证 319
10.6 数字AGC 320
10.6.1 数字AGC技术的原理和设计
思想 320
10.6.2 数字AGC的实现 321
10.7 信号音发生器 328
10.7.1 线性码、A律码转换原理 328
10.7.2 信号音发生器的Verilog
实现 331
习题11 334
实验与设计 335
附录 DE2-115介绍 339
参考文献 341