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| 內容簡介： |
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本书以电子工程实践应用为出发点，以Quartus Ⅱ 13.0为设计工具，以ModelSim 10.5b为仿真工具，采用项目式任务驱动的方法，运用VHDL程序描述数字逻辑电子系统。以二位二进制数乘法器设计制作、三路表决器设计制作、四路抢答器设计制作、简易电子琴设计制作、乐曲自动演奏电路设计制作、字符型LCD1602控制器设计制作、LED点阵显示屏控制器设计制作、二自由度云台控制器设计制作这8个项目为载体，系统地介绍了EDA应用技术和VHDL硬件描述语言。将VHDL的基础知识、编程技巧和实用方法与实际工程开发技术相结合。通过本书的学习可迅速了解并掌握EDA技术的基本理论和电子工程开发实用技术。本教材是首批浙江省普通高校十三五新形态教材建设项目成果，适合作为高等职业院校电子、通信类专业及自动控制类专业教材，也可作为电子设计竞赛、FPGA开发应用的自学参考书。
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| 關於作者： |
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王真富，男，浙江省衢州职业技术学院教学名师，长期从事应用电子专业的教学研究工作，具备丰富的教学和
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| 目錄：
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项目1 基于原理图输入的运算器设计制作
1.1 4位全加器的设计
1.1.1 任务书
1.1.2 4位二进制加法器设计方案
1.1.3 4位二进制加法器设计实施步骤
1.1.4 4位二进制加法器编程下载与硬件测试
1.2 基于FPGA的EDA技术
1.2.1 EDA技术概述
1.2.2 FPGA的工作原理与基本结构
1.2.3 基于FPGA的EDA开发流程
1.2.4 Quartus II设计开发工具使用
1.2.5 ModelSim-Altera仿真工具使用
1.2.6 层次化设计方法
1.3 二位乘法器设计制作
1.3.1 任务书
1.3.2 二位乘法器设计方案
1.3.3 二位乘法器设计实施步骤
1.3.4 二位乘法器编程下载与硬件测试
做一做，试一试
项目2 基于VHDL的表决器和抢答器设计制作
2.1 三人表决器设计
2.1.1 任务书
2.1.2 三人表决器设计方案
2.1.3 三人表决器设计实施步骤
2.2 VHDL程序结构与语言要素
2.2.1 VHDL语言概述
2.2.2 VHDL程序结构
2.2.3 VHDL语言要素
2.3 四路抢答器设计制作
2.3.1 任务书
2.3.2 四路抢答器设计方案
2.3.3 四路抢答控制器设计实施步骤
2.3.4 四路抢答器编程下载与硬件测试
做一做，试一试
项目3 基于VHDL的音乐发生器设计制作
3.1 硬件乐曲自动演奏电路设计
3.1.1 任务书
3.1.2 硬件乐曲自动演奏电路设计方案
3.1.3 硬件乐曲自动演奏电路设计实施步骤
3.2 VHDL的描述语句
3.2.1 VHDL的并行语句
3.2.2 VHDL的顺序语句
3.3 简易电子琴设计制作
3.3.1 任务书
3.3.2 简易电子琴设计方案
3.3.3 简易电子琴控制器设计实施步骤
3.3.4 简易电子琴控制器编程下载与硬件测试
做一做，试一试
项目4 基于VHDL的字符显示控制器设计制作
4.1 字符型LCD1602的显示控制
4.1.1 任务书
4.1.2 显示控制电路设计方案
4.1.3 显示控制器设计实施步骤
4.2 VHDL程序描述方法
4.2.1 VHDL程序结构体的描述方式
4.2.2状态机的VHDL程序描述
4.2.3 参数化宏功能模块定制方法
4.3 点阵字符显示屏设计制作
4.3.1 任务书
4.3.2 点阵字符显示屏设计方案
4.3.3 点阵字符显示屏程序设计实施步骤
4.3.4 点阵字符显示屏编程下载与硬件测试
做一做，试一试
项目5 基于VHDL的二自由度云台控制器设计制作
5.1 二自由度云台控制器设计方案
5.1.1 任务书
5.1.2 矩阵式键盘控制器设计
5.1.3 数码管的动态扫描显示设计
5.1.4 舵机PWM设计
5.2 二自由度云台控制器程序设计
5.2.1 工程项目与ROM模块创建
5.2.2 矩阵式键盘控制模块创建
5.2.3 动态显示控制模块创建
5.2.4 舵机PWM产生模块创建
5.2.5 二自由度云台控制器顶层模块创建
5.3 二自由度云台控制器编程下载与硬件测试
5.3.1 硬件电路制作与连接
5.3.2 二自由度云台控制器编程下载
5.3.3 硬件测试
做一做，试一试
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| 內容試閱：
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前言
基于FPGAField-Programmable Gate Array采用EDA（Electronic Design Automation）技术设计电子系统是用硬件描述语言设计逻辑控制电路，是现代电子工程领域的一门新技术，是电子设计技术与制造技术的核心，给电子产品的设计开发带来革命性变化。随着信息产业和微电子技术、可编程逻辑嵌入式系统设计技术的发展，FPGA应用范围遍及航空航天、医疗、通讯、网络通讯、安防、广播、汽车电子、工业、消费类市场、测量测试等多个热门领域。
基于FPGA的EDA技术是是软件与硬件相协调的技术。FPGA是一片可编程逻辑器件，采用EDA技术用VHDL（Very-High-Speed Integrated Circuit Hardware Description Language程序描述数字逻辑电路。一片FPGA芯片加载不同逻辑功能电路的VHDL程序可产生不同的逻辑控制功能。基于FPGA的EDA技术的教材通常是作为一门程序设计语言来编写。从FPGA内部结构和工作原理出发，理论上介绍VHDL程序（或Verilog HDL）语法及一些经典的验证性单元电路的设计及仿真。在硬件电路调试上，通常使用输入输出元件电路固定的EDA实验箱，将开发软件编写程序下载到实验箱，完成硬件测试实验。EDA实验箱，采用的是一体化结构，输入输出电路元件相对固定，很难加入学生自己设计的外围电路，不利于学生的动手能力与创新能力培养。而且，EDA实验箱的体积较大，携带不便，利用其开展课外学习不方便，限制了学生自主探究学习。
本书采用项目式任务驱动，将VHDL的基础知识、编程技巧、实际工程开发技术融入典型的电子系统设计制作项目，深入浅出地讲解EDA应用技术、VHDL程序设计、仿真及数字电子系统硬件调试。本书各项目的硬件测试均采用FPGA最小系统板。FPGA最小系统只包括FPGA芯片、外部时钟、复位电路、下载电路、电源、Flash和SDRAM等FPGA芯片正常工作必须的基本电路。FPGA最小系统板的FPGA芯片的IO引脚以插针形式引出，提供给用户连接输入输出外围电路，学生可自主设计输入输出电路创新设计VHDL程序。基于FPGA最小系统的电子系统硬件电路设计，比用EDA实验箱设计的方案更具扩展性、开放性、创新性。同时，FPGA最小系统板，体积小、价格低，使用低电压，安全性有保障，可满足一般学校学生人手一套，出借给每个学生。学生可以利用自己的计算机在课余时间完成自主设计项目，将自主探究教学延伸到课堂外。从而激发学生学习积极性、主动性，培养学生的实践能力、自主创新能力。
本书在形态上，以嵌入二维码的纸质教材为载体，结合移动互联网技术，关联教学课件、微课微视频、动画、软件仿真、学习指导、习题、试卷、拓展资源、主题讨论等数字资源，将教材、课堂、教学资源三者融合，实现线上线下相结合的新形态一体化教材，通过移动互联实现个性化学习、自主学习。
本书在内容的编排上，突出学生能力目标的培养。项目内容采用教、学、做相结合的模式来设计，将EDA应用技术、VHDL程序设计及数字电子系统设计的知识内容碎片化，融合到项目任务的完成过程中；采用知识链接的方式系统性介绍完成每个项目任务相对应的知识内容；在项目实施上，基于工作过程编排，适合学生个性化、自主探究学习知识内容；在项目的结尾，设计做一做，试一试作业内容，对本设计项目的功能扩充，通过完成做一做，试一试项目内容，达到对知识的融会贯通。
全书共分8个项目
项目1 以基于原理图的2位乘法器设计制作为载体，介绍基于FPGA采用EDA技术设计数字电子系统的开发流程；熟悉EDA技术、FPGA工作原理；熟用开发软件Quartus II与仿真软件ModelSim-Altera；学会自顶向下模块化的设计电子系统。
项目2 以基于VHDL程序的三路表决器的设计制作为载体，训练用VHDL程序描述和设计组合数字电路的技能；逐步完备VHDL基本语法知识；熟悉VHDL程序结构、语句表述、字符集与标识符。
项目3 以基于VHDL程序的简易四路抢答器的设计制作为载体，训练用VHDL程序描述和设计时序数字电路的技能；熟悉VHDL程序的语法特点；熟用VHDL程序的数据对象、数据类型、数据对象属性。
项目4 以基于VHDL的简易电子琴设计制作为载体，训练将实际的数字系统需求转化为数字电子系统硬件语言描述的能力；熟悉VHDL程序并行执行语句；熟用多进程语句间信号的传递。
项目5 以基于VHDL的乐曲自动演奏电路的设计制作为载体，训练用VHDL描述分频数字逻辑电路的能力，熟悉VHDL程序顺序执行语句的特点，熟用VHDL的顺序语句。
项目6 以基于VHDL程序的字符型LCD1602模块显示控制器设计为载体，训练驱动实际电子元器件工作的逻辑时序转化为VHDL硬件语言描述的能力；熟悉状态机的类型和特点；熟用状态机描述时序逻辑控制电路。
项目7 以LED点阵显示屏控制器设计制作为载体，训练VHDL程序的层次化设计能力；熟悉VHDL程序的结构化描述方法；熟用元件例化语句及LPM宏功能模块。
项目8 以基于VHDL程序的二自由度云台控制器设计制作为载体，训练采用层次化、结构化描述方法设计相对复杂的数字电子系统的综合能力；熟悉原理图、文本输入混合设计方法；熟用VHDL程序描述PWM控制信号。
本书由浙江衢州职业技术学院教授王真富编著。书中所有实例源代码均经过QuartusⅡ13.0与ModelSim-Altera 10.5b软件平台测试，各项目均通过器件下载编程与硬件调试。由于FPGA应用技术发展迅速，作者的水平有限，书中的错漏在所难免，敬请读者批评指正。
作 者
2018年9月
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