可编程逻辑器件与EDA技术（卓越工程师教育培养计划配套教材——电气工程系列）

本书从工程的角度全面介绍了可编程逻辑器件的基本概念、结构、特点、技术原理及其在数字系统设计中的典型应用，并从初学者的角度入手，以清晰的知识结构为读者提供了大量的工程应用实例，使读者快速上手，具有较高的参考价值。本书的主要内容包括EDA技术的概念及其发展历程、CPLD/FPGA结构原理、Altera可编程逻辑器件、VHDL硬件描述语言、VHDL设计应用实例、QuartusⅡ软件及其应用以及EDA技术综合设计应用。本书在综合国内外同类教材特点的基础上，在满足课程教学基本要求的前提下，对教学内容精心选择，既注重基础知识，又体现去先进性，并突出可编程逻辑器件在数字系统设计中的具体应用。本书可作为高等学校电子信息工程、通信工程、广电通信与网络工程、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或者研究生的EDA技术或数字系统设计课程的教材和实验指导书，也可作为数字系统工程设计人员的技术培训教材或技术参考书。 

第1章绪论
1.1eda技术简介
1.2可编程逻辑器件的发展概况
1.3数字系统eda设计语言
1.4eda与传统电子设计方法
1.4.1传统的电子设计方法
1.4.2自顶向下的电子设计方法
1.4.3eda与传统电子设计方法的比较
1.5深亚微米
1.6ip核
1.7本章小结
思考与练习
第2章cpld/fpga结构原理
2.1可编程逻辑器件入门
2.1.1逻辑器件含义
2.1.2可编程逻辑器件pld
2.1.3可编程逻辑器件的优点
2.1.4可编程逻辑器件的发展趋势
2.1.5几大pld生产厂家

.2.2pld的分类
2.2.1按集成度区分
2.2.2按结构特点区分
2.2.3按编程工艺区分
2.3简单pld结构原理
2.3.1逻辑符号表示方法
2.3.2prom结构原理272.3.3pla结构原理
2.3.4pal结构原理
2.3.5gal结构原理
2.4cpld的结构及其工作原理
2.5fpga的结构及其工作原理
2.5.1查找表型fpga逻辑结构
2.5.2cyclone ⅲ系列器件的结构与工作原理
2.5.3flex/acex系列fpga芯片内部结构
2.5.4spartan-ⅱ系列fpga内部结构
2.5.5基于乘积项的可编程逻辑器件
2.5.6其他结构的可编程逻辑器件
2.5.7fpga与cpld的区别
2.6本章小结
思考与练习
第3章altera可编程逻辑系列器件
3.1概述
3.1.1altera器件性能特点
3.1.2altera器件系列
3.2max7000系列器件
3.2.1max7000器件性能特点
3.2.2max7000s/e器件结构
3.2.3max7000器件特性设定
3.2.4max7000器件编程测试
3.3flex10k系列器件
3.3.1flex10k器件性能特点
3.3.2flex10k器件结构
3.3.3flex10k器件特性设定
3.3.4flex10k器件配置与测试
3.4apex20k系列器件
3.4.1apex20k器件性能特点
3.4.2apex20k器件结构
3.4.3apex20k系列器件的嵌入式系统块
3.4.4apex20k器件i/o结构
3.4.5apex20k器件的配置与测试
3.5cyclone系列器件架构及简介
3.5.1cyclone器件简介
3.5.2cyclone ⅱ器件简介
3.6stratix系列器件
3.6.1stratix器件简介
3.6.2stratix ⅱ器件简介
3.7stratix gx系列器件
3.8本章小结
思考与练习
第4章vhdl硬件描述语言
4.1vhdl概述
4.2vhdl基本结构与要素
4.2.1实体（entity）
4.2.2结构体（architecture）
4.2.3程序包（package）与库（library）
4.3vhdl数据类型和数据对象
4.3.1vhdl标记
4.3.2vhdl数据类型
4.3.3vhdl运算符
4.3.4vhdl数据对象
4.4vhdl基本语句
4.4.1并行信号赋值语句
4.4.2条件赋值语句，when-else
4.4.3选择信号赋值语句，with-select
4.4.4块（block）语句
4.4.5if-else语句
4.4.6case-when语句
4.4.7for-loop语句
4.4.8next语句
4.4.9exit语句
4.5vhdl高级语句
4.5.1进程（process）语句
4.5.2元件（component）定义语句和元件例化（port map）语句
4.5.3生成(generate)语句
4.5.4子程序（subprogram）
4.6本章小结
思考与练习
第5章vhdl设计应用实例
5.1组合逻辑电路的分析与设计
5.1.1门电路
5.1.2编码器
5.1.3译码器
5.1.4多路选择器
5.1.5数值比较器
5.1.6加法器
5.2时序逻辑电路设计
5.2.1时钟信号和复位信号
5.2.2触发器
5.2.3寄存器和移位寄存器
5.2.4计数器
5.3存储器设计
5.3.1ram随机存储器
5.3.2rom只读存储器
5.3.3堆栈
5.3.4fifo存储器
5.4状态机设计
5.4.1摩尔型状态机
5.4.2米里型状态机
5.5本章小结
思考与练习
第6章quartus ⅱ软件及其应用
6.1quartus ⅱ功能简介
6.2原理图编辑输入法
6.2.1建立quartus ⅱ工程文件
6.2.2建立图形设计文件
6.2.3对设计文件进行编译
6.2.4引脚分配
6.2.5设计仿真
6.2.6目标器件加载
6.2.7实验现象与结果
6.3文本编辑输入法
6.3.1编辑设计文件
6.3.2创建工程
6.3.3编译
6.3.4仿真
6.3.5引脚锁定和下载
6.4层次电路设计
6.4.1顶层文件设计
6.4.2创建各模块的下层设计文件
6.4.3设计项目的编译仿真
6.4.4层次显示
6.5lpm参数化宏功能模块及应用
6.5.1ip的概念及altera的ip
6.5.2alter宏功能模块应用实例
6.6本章小结
思考与练习
第7章eda技术综合设计应用
7.1数字钟设计
7.1.1设计方案的选择
7.1.2数字钟的工作原理
7.1.3系统设计方案
7.1.4具体设计流程
7.1.5模块设计与分析
7.1.6顶层文件的设计
7.1.7实验结果
7.1.8设计总结
7.2直接数字频率合成器(dds)的设计
7.2.1dds的工作原理
7.2.2dds的vhdl实现
7.2.3dds的quartus ⅱ仿真
7.3通用异步收发器uart的设计
7.3.1uart的基本工作原理
7.3.2uart的实现
7.3.3各模块的仿真
7.3.4uart的顶层rtl电路
7.4等精度频率计的设计
7.4.1等精度测频原理
7.4.2等精度测频的实现方案
7.4.3系统总体设计方案与功能仿真
7.4.4测量结果及误差分析
7.5本章小结
参考文献

　《可编程逻辑器件与EDA技术》是上海工程技术大学电子信息工程系在近年的教学改革的要求下，针对加强工程实践教育，提高教育质量，培养具有实践能力和创新能力的卓越工程师而编写的一本教材。
　　“可编程器件应用”课程是上海工程技术大学电子信息工程及广电通信与网络工程专业的一门特色选修课程。可编程逻辑器件是近几年发展起来的一种新型集成电路，是当前数字系统设计的主要硬件基础，是硬件编程语言HDL的物理实现工具。可编程逻辑器件对数字系统设计自动化起着很大的推动作用，可以说，没有可编程逻辑器件就没有当前的数字电路自动化。目前，由于这种以可编程逻辑器件为原材料，从“制造自主芯片”开始的EDA设计模式已成为当前数字系统设计的主流，因此要学习世界先进的数字系统设计方法，就要认识并使用可编程逻辑器件。EDA技术是以大规模可编程逻辑器件为设计载体，以硬件描述语言为系统逻辑描述的主要表达方式，以计算机、大规模可编程逻辑器件的开发软件及实验开发系统为设计工具，通过有关的开发软件，自动完成用软件的方法设计电子系统的一门新技术。
　　随着EDA技术的发展和应用领域的扩大，EDA技术在电子信息、通信、自动控制及计算机应用等领域的重要性日益突出。同时，随着技术市场与人才市场对EDA技术需求的不断提高，产品的市场效率和技术要求也必然会反映到教学和科研领域中来。因此国内外许多著名院校都开设EDA技术的教学与实践课程，这是科技发展和市场需求双重影响的结果。为了适应这一需求，突出可编程逻辑器件和EDA技术在高新技术行业的实用性，面向工程实训的特点，以及培养学生的自主创新能力，编写一本既适应本专业学生特点又适应卓越工程师培养目标要求的教材显得十分必要。本书力求将可编程逻辑器件和EDA技术的最新发展成果、现代电子设计最前沿的理论和技术、国际业界普遍接受和认可的EDA软硬件开发平台的实用方法，通过合理的综合和萃取，奉献给读者。
　　本书从工程的角度全面介绍了可编程逻辑器件的基本概念、结构、特点、技术原理及其在数字系统设计中的典型应用，并从初学者的角度入手，以清晰的知识结构为读者提供了大量的工程应用实例，使读者快速上手, 具有较高的参考价值。本书的主要内容包括EDA技术的概念及其发展历程、CPLD/FPGA结构原理、Altera可编程逻辑器件、VHDL硬件描述语言、VHDL设计应用实例、Quartus Ⅱ软件及其应用以及EDA技术综合设计应用。本书在综合国内外同类教材特点的基础上，在满足课程教学基本要求的前提下，对教学内容精心选择，既注重基础知识，又体现其先进性，并突出可编程逻辑器件在数字系统设计中的具体应用。本书的特点主要体现在以下几个方面：
　　（1） 注重基本概念： 本书主要从数字系统设计者和使用者的角度讲述可编程逻辑器件与EDA技术的应用和深入研究所必备的基本概念和方法。
　　（2） 突出实践应用： 本书内容在编排上力求尽可能把可编程逻辑器件与EDA技术发展的新成果吸收进来，把可编程逻辑器件在数字系统中的实际应用以综合设计实例的形式呈现在读者面前。书中介绍了数字系统的设计思想及硬、软件实现方案，便于读者边学习边实践，加快掌握可编程逻辑器件与EDA技术应用的进程。
　　（3） 合理编排内容： 本书注重概念的系统性，由浅入深，循序渐进，使读者便于从概念层次、技术层次和应用层次上对可编程逻辑器件与EDA技术的设计和实现有一个真正的了解。
　　本书由上海工程技术大学电子电气工程学院组织编写，方易圆编著。邓琛教授对本书的编写工作给了大量指导，并主审，在此表示衷心的感谢。作者在编写本书的过程中，参阅了大量的国内外参考文献，总结了多年的教学与实践经验，并得到了电子电气工程学院各位领导及电子信息工程系各位老师的大力支持和帮助，同时也得到了家人和朋友的鼎力相助，在此表示衷心的感谢。
　　限于作者的水平，错误之处在所难免，恳请读者批评指正。
　　编者
　　上海工程技术大学
　　2013年10月