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| 編輯推薦： |
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本教材突破传统的VHDL语言教学模式和流程，将普遍认为较难学习的VHDL用全新的教学理念和编排方式给出，并与EDA工程技术有机结合，可以达到良好的教学效果，同时可以大大缩短授课时数。教材内容全面，注重基础，理论联系实际，书中的实例具有很高的参考价值和实用价值。
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| 內容簡介： |
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本书在编写时突破传统教材内容的制约，对教材内容等进行综合改革，融入了本领域**的科研与教学改革成果，确保课程的高阶性与创新性，充分体现了课程的挑战度，使之更好地适应21世纪人才培养的要求。本书的主要特点有： ①创新性，本书突破传统的VHDL教学模式和流程，将普遍认为较难学习的VHDL，用全新的教学理念和编排方式给出，并与EDA工程实践有机结合，达到了良好的教学效果，同时大大缩短了授课时数。全书以数字电路设计为基点，从实例的介绍中引出VHDL语法内容，通过一些简单、直观、典型的实例，将VHDL中最核心、最基本的内容解释清楚，使读者在较短的时间内就能有效地把握VHDL的主干内容，并付诸设计实践。②系统性，本书内容全面，注重基础，理论联系实际，并使用大量图表说明问题，编写简明精炼、针对性强，设计实例都通过了编译，设计文件和参数选择都经过了验证，便于读者对内容的理解和掌握。③实用性，本书注重实用、讲述清楚、由浅入深，书中的实例具有很高的参考价值和实用价值，读者能够掌握较多的实战技能和经验。 本书既可作为高等院校电气、自动化、计算机、通信、电子类专业的研究生、本科生的教材或参考书，也可供广大的ASIC设计人员和电子电路设计人员阅读参考。
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| 目錄：
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第1章EDA技术概述
1.1EDA技术及其发展
1.1.1EDA技术的含义
1.1.2EDA技术的发展历程
1.1.3EDA技术的基本特征
1.2EDA技术的实现目标与ASIC设计
1.2.1EDA技术的实现目标
1.2.2ASIC的特点与分类
1.2.3ASIC的设计方法
1.2.4IP核复用技术与SOC设计
1.3硬件描述语言
1.3.1VHDL
1.3.2Verilog HDL
1.3.3ABELHDL
1.3.4Verilog HDL和VHDL的比较
1.4常用EDA工具
1.4.1设计输入编辑器
1.4.2综合器
1.4.3仿真器
1.4.4适配器
1.4.5编程下载
1.5EDA的工程设计流程
1.5.1设计输入
1.5.2综合
1.5.3适配
1.5.4时序仿真与功能仿真
1.5.5编程下载
1.5.6硬件测试
1.6Quartus Prime 集成开发环境
1.6.1简介
1.6.2Quartus Prime 18的下载与安装
1.6.3Quartus Prime 18用户界面简介
1.6.4Quartus Prime 18新建工程
1.7EDA技术发展趋势
思考题与习题
第2章可编程逻辑器件
2.1概述
2.1.1PLD发展历程
2.1.2目前流行的可编程器件的特点
2.1.3可编程逻辑器件的基本结构和分类
2.1.4PLD相对于MCU的优势所在
2.2CPLD的结构与工作原理
2.2.1CPLD的基本结构
2.2.2Altera公司MAX7000系列CPLD简介
2.3FPGA的结构与工作原理
2.3.1FPGA的基本结构
2.3.2Cyclone IV系列器件的结构原理
2.4国产FPGA器件
2.5可编程逻辑器件的测试技术
2.5.1内部逻辑测试
2.5.2JTAG边界扫描
2.5.3逻辑分析仪
2.6CPLD/FPGA的编程与配置
2.6.1CPLD在系统可编程
2.6.2FPGA配置方式
2.6.3FPGA专用配置器件
2.6.4使用单片机配置FPGA
2.6.5使用CPLD配置FPGA
2.7CPLD/FPGA开发应用选择
思考题与习题
第3章原理图输入设计方法
3.1原理图设计方法
3.1.1内附逻辑函数
3.1.2编辑规则
3.1.3原理图编辑工具
3.1.4原理图编辑流程
3.1.5设计项目的处理
3.1.6设计项目的校验
3.1.7器件编程
3.21位全加器设计
3.2.1建立文件夹
3.2.2输入设计项目和存盘
3.2.3将设计项目设置成工程文件
3.2.4选择目标器件并编译
3.2.5时序仿真
3.2.6引脚锁定
3.2.7编程下载
3.2.8设计顶层文件
3.3数字电子钟设计
3.3.1六十进制计数器设计
3.3.2十二进制计数器设计
3.3.3数字电子钟顶层电路设计
3.4利用LPM兆功能块的电路设计
3.4.1常用LPM兆功能块
3.4.2基于lpm_counter的数据分频器设计
3.4.3制作一个兆功能模块
3.5编译报告
思考题与习题
第4章VHDL设计初步
4.1概述
4.1.1常用硬件描述语言简介
4.1.2VHDL的特点
4.1.3VHDL程序设计约定
4.2VHDL的基本单元及其构成
4.2.12选1多路选择器的VHDL描述
4.2.2VHDL程序的基本结构
4.2.3实体
4.2.4结构体
4.3VHDL文本输入设计方法初步
4.3.1项目建立与VHDL源文件输入
4.3.2将当前设计设定为工程
4.3.3选择VHDL文本编译版本号和排错
4.3.4时序仿真
4.4VHDL程序设计举例
4.4.1D触发器的VHDL描述
4.4.21位二进制全加器的VHDL描述
4.4.34位加法计数器的VHDL描述
思考题与习题
第5章VHDL设计进阶
5.1VHDL要素
5.1.1VHDL文字规则
5.1.2VHDL数据对象
5.1.3VHDL数据类型
5.1.4VHDL操作符
5.2VHDL顺序语句
5.2.1赋值语句
5.2.2转向控制语句
5.2.3WAIT语句
5.2.4子程序调用语句
5.2.5返回语句
5.2.6NULL语句
5.2.7其他语句
5.3VHDL并行语句
5.3.1进程语句
5.3.2并行信号赋值语句
5.3.3块语句结构
5.3.4并行过程调用语句
5.3.5元件例化语句
5.3.6生成语句
5.4子程序
5.4.1函数
5.4.2重载函数
5.4.3过程
5.4.4重载过程
5.5库、程序包及其配置
5.5.1库
5.5.2程序包
5.5.3配置
5.6VHDL描述风格
5.6.1行为描述
5.6.2数据流描述
5.6.3结构描述
5.7常用单元的设计举例
5.7.1组合逻辑电路设计
5.7.2时序逻辑电路设计
5.8VHDL与原理图混合设计方式
5.8.14位二进制计数器的VHDL设计
5.8.27段显示译码器的VHDL设计
5.8.3顶层文件原理图设计
5.8.4查看工程的层次结构
思考题与习题
第6章有限状态机设计
6.1概述
6.1.1关于状态机
6.1.2状态机的特点
6.1.3状态机的基本结构和功能
6.2一般有限状态机的设计
6.2.1一般有限状态机的组成
6.2.2设计实例
6.3Moore型状态机的设计
6.3.1多进程Moore型状态机
6.3.2用时钟同步输出信号的Moore型状态机
6.4Mealy型状态机的设计
6.4.1多进程Mealy型状态机
6.4.2用时钟同步输出信号的Mealy型状态机
6.5状态编码
6.5.1状态位直接输出型编码
6.5.2顺序编码
6.5.3一位热码编码
6.5.4状态机剩余状态处理
6.6行为建模的算法状态机图
6.6.1ASM图的基本符号
6.6.2ASM块
6.6.3ASM图的时序关系
6.6.4ASM图的建立
思考题与习题
第7章Quartus Prime 18的常用IP核
7.1计数器
7.2锁相环
7.3数字控制振荡器
7.4有限冲击响应滤波器
7.5硬件乘法器
7.6片上存储器
7.7ROM与COUNTER IP核联合应用
思考题与习题
第8章设计实例
8.1移位相加8位硬件乘法器电路设计
8.1.1硬件乘法器的功能
8.1.2硬件乘法器的设计思路
8.1.3硬件乘法器的设计
8.1.4波形仿真
8.2DDS正弦信号发生器电路设计
8.2.1正弦信号发生器的功能
8.2.2DDS工作原理
8.2.3DDS正弦信号发生器的设计
8.2.4波形仿真
8.3等精度频率计电路设计
8.3.1频率计的功能
8.3.2等精度频率计工作原理
8.3.3等精度频率计的设计
8.3.4波形仿真
8.4通用异步收发机设计
8.4.1通用异步收发机的操作
8.4.2通用异步收发机的发送器
8.4.3通用异步收发机的接收器
8.4.4通用异步收发机的验证
8.5数字IQ正交变换
8.6多通道数据同步
8.7快速傅里叶变换
8.8CRC校验设计
8.8.1CRC校验编码原理
8.8.2CRC校验设计实例
8.9线性时不变FIR滤波器设计
附录数字系统设计课题
参考文献
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| 內容試閱：
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EDA（Electronic Design Automation，电子设计自动化）技术是现代电子工程领域的一门新技术，它提供了基于计算机和信息技术的电路系统设计方法。EDA技术的发展和推广应用极大地推动了电子工业的发展。随着EDA技术的发展，硬件电子电路的设计几乎全部可以依靠计算机来完成，这样就大大缩短了硬件电子电路设计的周期，从而使制造商可以迅速开发出品种多、批量小的产品，以满足市场的需求。EDA教学和产业界的技术推广是当今世界的一个技术热点，EDA技术是现代电子工业设计中不可或缺的一项技术。
本书在《EDA技术及应用》（第2版）（清华大学出版社，2013年）的基础上，根据EDA技术的发展，对原书内容总结提高、修改增删而成。第3版教材在修订时主要做了如下改进工作： ①第1章的开发环境升级为Quartus Prime 18版本，EDA技术的发展趋势也做了更新； ②第2章的FPGA产品更新为Cyclone IV系列器件的介绍，并介绍了国产FPGA器件，对逻辑分析仪也做了展开介绍，包括传统的逻辑分析仪和嵌入式逻辑分析仪； ③第6章增加了算法状态机图，作为一种类似算法流程图的控制算法流程图，算法状态机图可以描述事件操作的时序，适合于描述较复杂的算法，并导出相应的硬件电路； ④考虑到IP核的应用越来越广泛，增加了第7章关于Quartus Prime 18的常用IP核及其应用的介绍； ⑤第8章的数字电子系统实践中新增了数字信号处理中常用的实例； ⑥全书所有的开发环境、实例和仿真波形都更换成了Quartus Prime 18环境下的结果。
本书共分为8章，第1章对EDA技术做了综述，解释了有关概念； 第2章介绍了可编程逻辑器件的发展和分类，CPLD/FPGA器件的结构及特点，以及设计流程等； 第3章介绍了原理图输入设计方法； 第4章通过几个典型的实例介绍了VHDL设计方法； 第5章进一步描述了VHDL语法结构及编程方法； 第6章介绍了状态机设计方法； 第7章介绍了Quartus Prime 18中的常用IP核及其应用； 第8章通过9个数字系统设计实践，进一步介绍了用EDA技术来设计大型复杂数字逻辑电路的方法。本书的所有实例都经过上机调试，几乎所有的实例都给出了仿真波形，希望对读者有所帮助。还有一个问题需做个说明，本书中电路符号采用的是IEEE标准符号，主要目的是为了和开发环境中的电路符号一致。
本书在编写过程中，引用了诸多学者和专家的著作和论文中的研究成果，在这里向他们表示衷心的感谢。清华大学出版社为本书的出版付出了艰辛的劳动，在此一并表示深深的敬意和感谢。
本书由朱正伟主编，并编写第1章、第2章，朱栋编写了第3章、第7章和第8章部分内容，尧横编写了第6章和第8章部分内容，朱晨阳编写了第4章、第5章，孙广辉编写了第7章和第8章部分内容，并为本书的图表付出了许多辛勤的劳动。
由于EDA技术发展迅速，加之作者水平有限，时间仓促，书中不足和疏漏之处在所难免，敬请各位读者不吝赐教。
编者2022.1
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