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基本信息

书名:EDA技术与可编程器件的应用

定价：45.00元

售价：32.9元,便宜12.1元,折扣73

作者:包明

出版社：暂无

出版日期：2007-10-01

ISBN：9787811242263

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

内容提要

本书结合EDA技术和可编程器件的*发展，对电路仿真技术、EDA技术及可编程数字和模拟器件的设计应用进行了系统和全面的介绍。全书介绍了电路级仿真的Multisim8仿真软件，Altera公司的可编程逻辑器件和Lattlces公司的在系统可编程模拟器件的开发应用，以及EDA开发工具Max—plus ll、Quartus ll和PAC—Design等软件的使用。还系统地介绍了硬件描述语言VHDL和AHDL以及数字系统的设计方法和综合性的应用实例，具有一定的实用价值。
本书可作为高等院校电子、机电和自动化等专业本科生或研究生的教材或参考书。也可作为从事电子产品开发的工程技术人员的技术参考资料。

目录

章 绪论
1.1 EDA技术
1.2 EDA技术的基本特征及工具
1.3 硬件描述语言概述
1.4 可编程ASIC特点及发展趋势
1.5 集成电路的设计流程
1.6 EDA技术的发展趋势
第2章 电子设计工作台概述
2.1 EWB与Multisim简术
2.2 Multisim操作界面
2.3 仪器仪表的使用
2.4 电路原理图的建立
2.5 电路信息的输入/输出方式
第3章 Multisim元件库与元件
3.1 Multisim的元件库
3.2 Multisim的元件
3.3 元器件的管理
第4章 电路仿真及分析
4.1 电路的基本分析方法
4.2 电路特性的高级分析方法
4.3 后处理器
4.4 Multisim应用实例
第5章 可编程逻辑器件概述
5.1 可编程逻辑器件的分类
5.2 可编程逻辑器件的基本结构
5.3 可编程逻辑器件的编程元件
5.4 边界扫描测试技术
5.5 CPLD/FPGA的基本结构及特点
5.6 编程与配置
第6章 可编程逻辑器件集成开发工具——MAX PLUS II
第7章 硬件描述语言AHDL
第8章 硬件描述语言VHDL
第9章 CPLD/FPGA嵌入式开发工具——Quartus II
0章 数字系统设计及实例
1章 在系统可编程模拟器件及其开发工具
2章 在系统可编程模拟器件的应用
参考文献

作者介绍

文摘

序言

《数字逻辑设计原理与实践》 内容简介： 本书是一本面向计算机科学、电子工程以及相关领域的学生和工程师的专业教材。它系统地阐述了数字逻辑设计的核心概念、基本原理以及实际应用，重点在于如何将理论知识转化为可工作的硬件系统。本书旨在帮助读者建立扎实的数字逻辑基础，掌握现代数字电路的设计与实现方法，为进一步学习更高级的计算机体系结构、嵌入式系统设计和集成电路设计打下坚实的基础。 第一篇：数字逻辑基础 本篇内容将读者从最基本的数字信号概念引入，逐步深入到复杂的逻辑组合与时序逻辑电路的设计。 第一章：数字信号与逻辑门 数字信号的本质： 介绍模拟信号与数字信号的区别，重点阐述数字信号的离散性、量化性和编码特性。解释二值逻辑的概念，即高电平（逻辑1）与低电平（逻辑0）如何代表信息。 基本逻辑门： 详细介绍 AND、OR、NOT、NAND、NOR、XOR、XNOR 等基本逻辑门的功能、逻辑符号、真值表以及时序图。阐述这些基本门电路的物理实现基础（如晶体管）及其在集成电路中的作用，但不会深入到具体的半导体工艺细节。 布尔代数： 引入布尔代数的基本公理与定理，如交换律、结合律、分配律、德摩根定律、吸收律等。演示如何使用布尔代数对逻辑表达式进行化简，从而优化电路设计，降低硬件复杂度。 逻辑表达式与逻辑图： 讲解如何将逻辑问题转化为布尔表达式，以及如何根据布尔表达式绘制逻辑框图。反之，如何从逻辑框图推导出布尔表达式。 第二章：组合逻辑电路设计 组合逻辑电路的定义与特性： 阐述组合逻辑电路的特点是输出仅取决于当前输入，不包含记忆功能。 输入输出分析： 学习如何分析给定组合逻辑电路的输入输出关系，并通过真值表来描述其功能。 卡诺图化简法： 详细介绍卡诺图（Karnaugh Map）作为一种直观的逻辑函数化简工具。讲解如何根据变量数量绘制不同维度的卡诺图，如何进行相邻1的圈取，以及如何从中提取最简或最简非（SOP/POS）形式的逻辑表达式。 Quine-McCluskey 方法（选讲）： 作为卡诺图的补充，介绍 Quine-McCluskey 方法，这是一种更系统化、适用于计算机程序的逻辑化简算法。 常见组合逻辑电路模块： 编码器与译码器： 讲解优先级编码器、普通编码器、N-to-2^N 译码器、BCD 码译码器等。讨论其在地址解码、数据选择等方面的应用。 多路选择器（MUX）与多路分配器（DEMUX）： 阐述多路选择器如何根据选择输入信号选择一路输入信号传输到输出端，以及多路分配器如何根据控制信号将一路输入信号传输到指定输出端。分析它们在信号路由、数据传输中的重要作用。 加法器与减法器： 介绍半加器、全加器、并行加法器、超前进位加法器等，以及如何通过加法器实现减法运算。 比较器： 讲解等长比较器、不等长比较器等，用于比较两个二进制数的大小。 硬件描述语言（HDL）简介（入门）： 简要介绍 Verilog HDL 或 VHDL 的基本语法，并展示如何用 HDL 描述简单的组合逻辑电路，如一个简单的加法器。强调 HDL 是现代数字电路设计不可或缺的工具。 第三章：时序逻辑电路设计 时序逻辑电路的定义与特性： 介绍时序逻辑电路的特点是输出不仅取决于当前输入，还取决于电路的历史状态，即包含记忆功能。 触发器（Flip-Flop）： SR 触发器： 介绍基本 SR 触发器的构成、工作原理、状态表以及竞争冒险问题。 D 触发器： 重点讲解 D 触发器（数据触发器），其输出等于输入数据 D，是构建存储单元的基础。 JK 触发器： 介绍 JK 触发器，它是 SR 触发器功能的一种扩展，可以实现置位、复位、保持和翻转四种状态。 T 触发器： 介绍 T 触发器（翻转触发器），其输出在 T=1 时翻转，T=0 时保持。 触发器的分类： 异步触发器与同步触发器（电平触发与边沿触发），强调同步时序电路的重要性。 寄存器（Register）： 讲解由多个触发器组成的寄存器，用于存储多位二进制数据，如 4 位寄存器、8 位寄存器等。 移位寄存器（Shift Register）： 介绍各种移位模式，如串入并出（SIPO）、并入串出（PISO）、串入串出（SISO）、并入并出（SIPO）等。分析其在数据串并转换、循环移位等方面的应用。 计数器（Counter）： 同步计数器： 介绍加法计数器、减法计数器、加减计数器、任意模计数器等。 异步计数器（Ripple Counter）： 讲解异步计数器的基本原理，及其可能存在的传播延迟问题。 常用计数器： 如十进制计数器、BCD 计数器。 有限状态机（Finite State Machine, FSM）： 状态机模型： 介绍 Mealy 模型和 Moore 模型，阐述状态、输入、输出、状态转移之间的关系。 状态图与状态表： 讲解如何使用状态图和状态表来描述一个有限状态机的行为。 状态机的设计流程： 包括功能分析、状态定义、状态图绘制、状态表建立、状态编码、最小化状态数、转换为逻辑电路等步骤。 状态机的应用： 如序列检测器、控制器等。 第二篇：数字系统设计进阶 本篇将从宏观层面探讨如何组织和实现复杂的数字系统，并介绍实现这些系统的关键技术。 第四章：半定制集成电路与可编程逻辑器件 集成电路（IC）基础： 简要介绍集成电路由哪些基本元件构成，以及集成电路的集成度分类（SSI, MSI, LSI, VLSI），为理解可编程器件的演进打下基础。 门阵列（Gate Array）与标准单元（Standard Cell）： 简述半定制集成电路设计方法，如门阵列和标准单元，解释它们与全定制设计的区别。 可编程逻辑器件（PLD）概述： 介绍 PLD 的基本概念，即可以在出厂后根据用户需求进行编程配置的集成电路。 可编程只读存储器（PROM）： 讲解 PROM 的结构和编程原理，及其作为逻辑功能实现的一种方式。 通用阵列逻辑（GAL）与现场可编程门阵列（FPGA）： GAL： 介绍 GAL 的结构，包括宏单元、可编程输入/输出以及可编程逻辑阵列（PLA）或可编程逻辑矩阵（PLM）。 FPGA： 深入介绍 FPGA 的基本结构，包括可配置逻辑块（CLB）、输入/输出块（IOB）、可编程互连资源（Interconnects）以及底层硬核 IP（如 DSP 块、RAM 块等）。阐述 FPGA 的可重构性如何实现高度灵活的硬件设计。 CPLD（Complex Programmable Logic Device）： 介绍 CPLD 的架构，强调其宏单元的紧密连接和 EEPROM/Flash 作为配置存储器的特性，与 FPGA 的分布式结构进行对比。 第五章：硬件描述语言（HDL）与仿真 Verilog HDL 或 VHDL 详解： 数据类型与运算符： 讲解 Verilog HDL 或 VHDL 中的基本数据类型（如 `reg`, `wire`, `integer` 等）和各种运算符（算术、逻辑、关系、位运算符）。 行为级建模： 重点介绍使用 `always` 块（Verilog）或进程（VHDL）来描述电路的行为，如组合逻辑和时序逻辑的实现。 数据流建模： 介绍使用 `assign` 语句（Verilog）或并发信号赋值（VHDL）来实现组合逻辑。 结构级建模： 讲解如何实例化和连接模块，构建层次化的设计。 参数化设计： 介绍如何使用参数化来提高设计的灵活性和可重用性。 任务与函数： 讲解如何在 HDL 中定义任务和函数，以简化代码和提高效率。 仿真基础： 仿真器的工作原理： 介绍仿真器如何模拟电路的行为，检测逻辑错误。 测试平台（Testbench）设计： 讲解如何编写测试平台来驱动被测模块（DUT）并验证其功能。包括激励信号的生成、输出结果的检查、时序约束等。 波形分析： 介绍如何使用波形工具来可视化仿真结果，便于调试。 关键仿真概念： 如仿真时间、事件驱动、零延迟模型等。 第六章：综合、布局与布线（后端流程入门） 综合（Synthesis）： 综合工具的作用： 介绍综合工具如何将 HDL 代码转换为一系列门级网表。 设计约束（Constraints）： 讲解时序约束（如时钟频率、建立时间、保持时间）和物理约束对综合结果的重要性。 综合目标： 如面积、时序、功耗的优化。 布局（Placement）： 介绍布局工具如何将门级网表中的逻辑单元映射到 FPGA 的物理资源上。 布线（Routing）： 讲解布线工具如何连接已布局的逻辑单元之间的导线。 时序分析： 详细介绍在 FPGA 设计中进行时序分析的方法，包括时钟周期、关键路径、建立时间和保持时间违例等问题，以及如何通过修改设计或约束来解决。 比特流生成与下载： 讲解如何生成 FPGA 的配置文件（比特流）并将之下载到 FPGA 芯片上实现硬件功能。 第三篇：数字系统应用实例 本篇将结合前面章节的理论知识，通过具体的实例来展示如何应用数字逻辑设计原理来解决实际问题。 第七章：存储器接口与控制器设计 SRAM 和 DRAM 接口原理： 介绍静态随机存取存储器（SRAM）和动态随机存取存储器（DRAM）的基本工作原理、读写时序和接口信号。 存储器控制器设计： 讲解如何设计一个简单的存储器控制器，以协调 CPU 和存储器之间的数据交换。包括地址译码、读写使能控制、数据总线仲裁等。 SDRAM 控制器（概念）： 简要介绍 SDRAM 控制器的复杂性，涉及行地址选通（RAS）、列地址选通（CAS）等概念。 第八章：通信接口设计 UART（通用异步收发传输器）设计： 讲解 UART 的工作原理，包括起始位、数据位、校验位、停止位。实现一个简单的 UART 发送和接收模块。 SPI（串行外设接口）设计： 介绍 SPI 接口的主从模式、通信时序（SCK, MOSI, MISO, SS）。实现一个 SPI 主控或从设备模块。 I2C（集成电路互联）设计： 讲解 I2C 接口的 SMBus（System Management Bus）和单总线工作方式，SDA 和 SCL 信号。实现一个 I2C 主设备控制器。 第九章：数据处理与控制系统实例 有限状态机在控制器设计中的应用： 深入分析一个具体的 FSM 应用，例如一个简单的交通灯控制器，或者一个简单的电梯控制器，展示从需求分析到状态机设计，再到 HDL 实现的完整过程。 简单的信号处理器： 介绍如何使用 HDL 实现简单的数字信号处理算法，如 FIR 滤波器或简单的 FFT 算法（简化版），强调硬件实现的优势。 CPU 简化模型： 介绍一个最简化的 CPU 模型（如一个简单的 RISC 指令集），包括取指、译码、执行、访存、写回等基本流水线阶段（或非流水线）。通过 HDL 实现其核心逻辑，帮助读者理解计算机体系结构的基本原理。 附录： 常用逻辑符号集 常用布尔代数定理汇总 HDL 语言语法速查表（Verilog/VHDL） FPGA 开发工具链简介（如 Xilinx Vivado, Intel Quartus） 本书力求理论与实践相结合，通过大量的例程和设计练习，帮助读者掌握数字逻辑设计的核心技能，为从事相关领域的工程实践或进一步的学术研究做好准备。