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| 編輯推薦： |
本教材严格参照教育bu《普通高等学校本科专业目录》（2020年）、教育bu高等学校电子电气基础课程教学指导分委员会《电子电气基础课程教学基本要求》编写。在总结多年课程教学和实践教学经验的基础上，系统阐述学习EDA技术的必要性，全面论述EDA技术的要点，通过对常用FPGA器件的描述及多种典型的数字系统设计，展示了EDA技术的理论、方法与开发实践。本书具有以下三个特点。
（1） 注重基础： 以数字电子技术为起点，系统介绍EDA技术的重点知识，详细论述Verilog HDL的语法要点及Quartus Prime开发环境。
（2） 突出应用： 首先对数字电路中的常用FPGA器件进行描述，使读者熟悉EDA技术的基本应用，然后重点讲述数字频率计、DDS信号源、PS/2电子琴、串行通信及VGA显示等多种典型应用系统的设计。
（3） 培养能力： 以数字频率计的设计为主线，以扩展频率测量范围和提高测量精度为目标，讲述在不同资源背景下频率计的不同实现方法，同时结合大量典型的应用实例，举一反三，培养读者的电子系统设计能力。
教学资源：
（1） 微课视频
（2） 程序代码
（3） 工程文件
（
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| 內容簡介： |
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本书分为三篇，共七章。第1~3章为基础篇。第1章介绍EDA的基本概念和应用要素。第2章讲述Verilog HDL的基本结构、语法要点和应用。第3章讲述在Quartus Prime开发环境下进行数字系统设计的基本流程、原理图设计方法、仿真分析以及在线测试方法。第4~6章为应用篇。第4章首先讲述常用数字器件的功能描述方法，然后讲述分频器和存储器的描述及应用。第5章讲述Quartus Prime中典型IP的应用，第6章讲述状态机设计方法，并通过典型的应用实例突出EDA技术的应用。第7章为提高篇，首先讲述HDL代码的书写规范和数字系统的设计原则、然后简要介绍Quartus Prime综合与优化设计问题，最后重点讲述时序分析以及Verilog HDL中的数值运算方法。本书可作为高等学校电子信息类、计算机类以及人工智能类本科专业的EDA课程教材，全国大学生电子设计竞赛EDA/SOPC专题培训辅导书，也可以作为研究生或者其他本科专业学生自学EDA技术的参考用书。
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| 關於作者： |
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张俊涛： 陕西科技大学教授，硕士研究生生导师。西北地区电子技术与线路教学改革研究会理事，中国电子学会电子线路教学与产业专家委员会委员。长期从事电子信息类专业课程的理论教学与实践教学工作，以及软件无线电、嵌入式系统等领域的科研工作，先后开设“模拟电子技术”“数字电子技术”“信号与系统”“EDA技术及应用”“数字信号处理”“高频电路”和“单片机原理及应用”等多门本科生课程及“电子系统设计技术”研究生课程，组织和指导全国大学生电子设计竞赛、EDA/SOPC电子设计专题竞赛和模数混合电路应用设计竞赛等共20余届，获国家级奖励10余项，省级奖励100余项。发表学术论文60余篇，获得授权国家发明专利2项。主持省部级及企业合作科研项目8项，主编教材4部，参编教材2部。
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| 目錄：
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基础篇
第1章 EDA技术简介
1.1为什么需要学习EDA技术
1.2应用EDA技术的3个要素
1.2.1可编程逻辑器件
1.2.2硬件描述语言
1.2.3EDA软件
1.3EDA技术的应用领域
1.4电子系统设计方法
1.5网络学习资源
本章 小结
思考与练习
第2章 Verilog HDL基础
2.1模块的基本结构
2.2Verilog语法元素
2.2.1取值集合
2.2.2常量
2.2.3标识符与关键词
2.3数据类型
2.3.1线网
2.3.2变量
2.3.3存储器
2.3.4标量与矢量
2.4运算符与操作符
2.4.1算术运算符
2.4.2逻辑运算符
2.4.3位操作符
2.4.4关系运算符
2.4.5等式运算符
2.4.6条件操作符
2.4.7移位操作符
2.4.8缩位运算符
2.4.9拼接操作符
2.5模块功能的描述方法
2.5.1行为描述
2.5.2数据流描述
2.5.3结构描述
2.5.4混合描述方法
2.6层次化电路设计
2.6.1模块例化方法
2.6.2生成语句
2.7函数与任务
2.7.1函数
2.7.2任务
2.8编译预处理指令
2.8.1宏定义指令
2.8.2条件编译指令
2.8.3文件包含指令
2.8.4时间尺度指令
2.9测试平台文件
2.9.1显示任务
2.9.2仿真时间函数
2.9.3仿真控制任务
2.9.4数据读取任务
2.9.5文件任务与函数
2.9.6应用示例
2.10Verilog可综合语法
2.10.1可综合原则
2.10.2组合逻辑电路的可综合描述
2.10.3时序逻辑电路的可综合描述
本章 小结
思考与练习
第3章 Quartus Prime的应用
3.1基本设计流程
3.1.1建立工程
3.1.2设计输入
3.1.3编译、综合与适配
3.1.4引脚锁定
3.1.5编程与配置
3.2原理图设计方法
3.3仿真分析
3.3.1基于向量波形的仿真方法
3.3.2基于testbench的仿真方法
3.4逻辑分析仪的应用
3.5数字频率计的设计——基于原理图方法
本章 小结
思考与练习
应用篇
第4章 常用数字器件的描述
4.1组合逻辑器件的描述
4.1.1基本逻辑门
4.1.2编码器
4.1.3译码器
4.1.4数据选择器
4.1.5数值比较器
4.1.6三态缓冲器
4.1.7奇偶校验器
4.2常用时序逻辑器件的描述
4.2.1触发器
4.2.2寄存器
4.2.3计数器
4.3分频器的设计及应用
4.3.1偶分频器设计
4.3.2奇分频器设计
4.3.3半整数分频器设计
4.3.4分频器的应用
4.4存储器及其应用
4.4.1ROM
4.4.2RAM
4.4.3FIFO
4.5数字频率计的设计——基于HDL方法
4.6伪随机序列发生器的设计
本章 小结
设计与实践
第5章 IP的应用
5.1基本功能IP
5.2IP的定制方法
5.3DDS信号源的设计
5.3.1相位累加器的设计
5.3.2正弦ROM的定制
5.3.3输出数据的校正
5.3.4顶层电路设计
5.3.5D/A转换及滤波电路
5.3.6功能扩展及应用
5.4等精度频率计的设计
5.4.1主控电路设计
5.4.2频率测量与计算电路设计
5.4.3数值转换与显示译码电路设计
5.4.4顶层电路设计
5.4.5功能扩展及应用
本章 小结
设计与实践
第6章 状态机的设计及应用
6.1状态机的概念与分类
6.2状态机的描述方法
6.3交通灯控制器的设计
6.4周期法频率计的设计
6.5状态机设计实践
6.5.1键盘电子琴的设计
6.5.2VGA时序控制器的设计
6.5.3A/D转换控制器的设计
本章 小结
设计与实践
提高篇
第7章 EDA技术深入应用
7.1代码编写规范
7.1.1标识符规范
7.1.2代码书写规范
7.1.3文档管理规范
7.2综合与优化设计
7.2.1软件优化设置
7.2.2描述方法对综合的影响
7.2.3优化设计方法
7.3时序分析基础
7.3.1触发器的动态参数
7.3.2同步时序电路分析
7.3.3Timing Analyzer的应用
7.3.4异步时序与亚稳态问题
7.4Verilog HDL数值运算
7.4.1有符号数的加法运算
7.4.2有符号数的乘法运算
7.4.3FIR滤波器的设计
7.5串口通信收发机的设计
本章 小结
思考与练习
参考文献
附录AVerilog HDL常用关键词表
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| 內容試閱：
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随着集成电路制造工艺水平的不断提高，可编程逻辑器件的密度越来越大，基于可编程逻辑器件的数字系统设计方法能够有效地减小产品的体积，降低系统的功耗，提高系统的工作速度和可靠性。目前，可编程逻辑器件已经广泛应用于数字通信、集成电路设计和嵌入式系统应用等领域。随着智能硬件时代的到来，可编程逻辑器件必将在人工智能、大数据和高速信息处理等方面发挥更大的作用。
编者从事电子技术基础课程和电子信息类专业课程教学20多年，同时组织并指导大学生电子设计竞赛近20年，深切地体会到EDA技术的应用为电子信息领域所带来的变革。为突出EDA技术的应用性和实践性，以及在新工科背景下，以学生为中心，以产出为导向，持续改进的教育理念，编者在EDA课程的教学过程中一直试图编写一本立足应用、突出实践性、注重工程应用能力培养的EDA课程教材。
本书分为3篇，共7章。
第1~3章为基础篇。第1章介绍EDA技术的基本概念和应用要素； 第2章讲述Verilog HDL的基本结构、语法要点和应用； 第3章讲述Quartus Prime开发环境的基本应用，包括数字系统设计的基本流程、原理图设计方法、仿真分析和在线测试方法。
第4~6章为应用篇。第4章首先对常用数字逻辑器件进行描述，以便能够与数字电路课程有效衔接，然后重点讲述分频器和ROM的描述及其应用。第5章和第6章分别讲述IP的应用以及经典的状态机设计方法，并通过DDS信号源、频率计、电子琴和VGA时序控制器等典型应用电路和系统的设计，突出EDA技术的应用性，培养读者学以致用的能力。
第7章为提高篇，首先讲述Verilog HDL代码的书写规范和数字系统的设计原则，然后简要介绍综合与优化方法，最后重点讲述时序分析和异步时序问题以及Verilog HDL中的数值运算方法。
本书的编写力求突出以下3个特点。
(1) 注重基础。以掌握数字电路为起点，通过对电子设计竞赛真题解析阐述学习EDA技术的必要性，然后结合数据选择器、译码器、锁存器、触发器以及计数器等基本功能电路的描述详细讲述Verilog HDL的语法要点。通过4选1数据选择器的设计与描述、仿真分析与在线测试讲述Quartus Prime开发环境的基本应用。
(2) 紧贴应用。通过对各类数字器件进行功能描述，以便与数字电路课程有效衔接，使读者迅速熟悉EDA技术的基本应用，然后重点讲述DDS信号源、数字频率计、VGA时序控制器和电子琴等典型电路与系统的设计和应用。读者通过学习和重现这些应用实例，能够掌握EDA技术的应用精华。同时，在章节和习题中融入了历届电子设计竞赛EDA应用题，读者通过设计和实现这些竞赛题，提高EDA技术的应用能力。
(3) 突出系统性。全书以数字频率计的3种设计方案为主线，以扩展频率测量范围和提高频率测量精度为目标，讲述在不同的资源背景下不同的实现方法，举一反三，循序渐进，培养读者的系统设计能力。
本书在成稿过程中，许多章节内容和应用项目在编者的课程教学和实践过程中试用并逐步完善。
全书由张俊涛编写，陈晓莉老师在本书的规划和编写过程中提出了许多指导性的建议，帮助绘制了书中的许多插图，并协助进行了多次审核和校对。
需要说明的是，为了方便教学，同时也为了节约篇幅，书中许多例程采用直观形象的原理图设计顶层电路，使读者能够明悉系统的结构，并且应用简单易用的向量波形法进行仿真。在复杂的数字系统设计中，编者推荐应用HDL通过模块例化方法描述顶层电路，应用testbench进行仿真分析。
在多年的电子技术基础课程教学、电子信息类专业课程教学以及电子设计竞赛指导的过程中，编者参阅了国内外许多相关书籍、Altera/Intel官网资料和友晶公司的培训资料，无法一一尽述，在此向相关作者表示感谢。
由于编者水平有限，书中难免有疏漏之处，恳请读者提出意见和改进建议。
张俊涛2022年4月
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