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简明而系统地介绍EDA技术的相关内容，主要包括EDA技术的概念及特点，EDA的最终实现载体、EDA的设计语言、技术的开发设计流程和工具软件QuartusⅡ。以大量常规的数字电路功能部件的EDA设计为基础，进一步讲述一些典型电路的设计。注重对读者应用能力的培养，要通过大量的设计实例，帮助读者较好地掌握用VHDL语言进行电子系统设计的方法，指导读者QuartusⅡ工具软件的使用，同时提供大量习题及实验，利于读者自我训练提高

第一篇  EDA技术基础
第1章  概述
1.1  EDA技术的含义
1.2  EDA技术的主要内容
1.3  EDA技术的特点及发展趋势
第2章  可编程逻辑器件
2.1  概述
2.1.1  可编程逻辑器件的发展历程
2.1.2  简单可编程逻辑器件的基本结构
2.1.3  可编程逻辑器件的主要分类
2.2  大规模可编程逻辑器件
2.2.1  FPGA的结构与工作原理
2.2.2  CPLD的结构与工作原理
2.2.3  其他类型的FPGA和CPLD
2.2.4  Altera成熟器件及命名规则
2.2.5  FPGA和CPLD的开发应用选择
2.2.6  Altera配置芯片简介
2.3  Altera新型系列器件简介
2.3.1  Stratix系列高端FPGA简介
2.3.2  Arria系列中端FPGA简介
2.3.3  Cyclone系列低端FPGA简介
2.3.4  MAX Ⅱ系列低成本CPLD简介
2.3.5  HardCopy ASIC系列简介
2.4  FPGA/CPLD器件的配置与编程
2.4.1  下载电缆
2.4.2  配置与编程模式
2.4.3  配置方式
第3章  QuartusⅡ设计基础
3.1  概述
3.2  QuartusⅡ的安装与授权
3.3  QuartusⅡ设计流程
3.4  QuartusⅡ设计实例
3.4.1  输入设计与编译
3.4.2  仿真及时序分析
3.4.3  下载实现及硬件测试
3.4.4  可参数化宏模块的调用
3.4.5  Dsp Builder的应用
3.4.6  设计一个简单的CPU系统
第4章  硬件描述语言VHDL语法概要
4.1  概述
4.1.1  VHDL的特点
4.1.2  学习VHDL的注意事项
4.2  VHDL程序基本结构
4.2.1  库
4.2.2  实体
4.2.3  结构体
4.3  VHDL语言要素
4.3.1  文字规则
4.3.2  数据对象
4.3.3  数据类型
4.3.4  类型转换
4.3.5  运算操作符
4.3.6  属性
4.4  VHDL的基本描述语句
4.4.1  顺序语句
4.4.2  并行语句
4.4.3  其他语句
4.5  子程序、程序包和配置
4.5.1  子程序
4.5.2  程序包
4.5.3  配置
第5章  常用模块电路的VHDL设计
5.1  常用组合逻辑电路的设计
5.1.1  七段译码器
5.1.2  优先编码器
5.1.3  多路选择器
5.1.4   求补器
5.1.5  三态门及总线缓冲器
5.2  时序逻辑电路的设计
5.2.1  触发器的设计
5.2.2  移位寄存器的设计
5.2.3  计数器的设计
5.3  状态机的设计
5.3.1  摩尔状态机的设计
5.3.2  米里状态机的设计
5.4  存储器的设计
5.4.1  只读存储器的设计
5.4.2  随机存储器的设计
5.4.3  堆栈的设计
第二篇  实战训练
第6章  基础训练
6.1  一位全加器原理图输入设计
6.2  译码显示电路的设计
6.3  含异步清零和同步时钟使能的４位加法计数器的设计
6.4  数控分频器的设计
6.5  用状态机实现序列检测器的设计
6.6  简易正弦信号发送器的设计
第7章  综合训练
7.1  键盘输入电路的设计
7.2  动态输出4位十进制频率计的设计
7.3  数字钟的设计
7.4  DDS信号源的设计
7.5  基于Dsp Builder使用IP Core的FIR滤波器的设计
7.6  基于NiosⅡ的SD卡音乐播放器的实现
附录
A．DE2基本资料
B．基于MAXⅡ EPM240芯片的WZ型最小系统实验板基本资料
C．FPGA/CPLD主要厂商及开发工具简介
参考文献

前    言
电子设计自动化（Electronic Design Automation，EDA）是现代电子信息工程领域的一门新技术，它是在先进的计算机工作平台上开发出来的一整套电子系统设计的软硬件工具，并提供了先进的电子系统设计方法。EDA技术是电子设计技术和电子制造技术的核心，其发展和推广应用极大地推动了电子信息行业的发展。
现在的大规模FPGA器件已经相当普及，电路规模发展到现在的百万门级，半导体蚀刻技术已经可以达到40nm，FPGA内部也开始集成CPU软核或硬核，同时提供复杂DSP的专用IP，使得SOPC技术成为一个发展的方向。EDA技术及其应用水平已成为一个国家电子信息工业现代化的重要标志之一。
EDA已经成为电子设计的主要手段，使工程师们在高效设计的同时，可以进行精确的硬件抽象和仿真，保证产品开发的短周期和高质量。在小规模数字集成电路就要淘汰的今天，作为一个电子技术工程技术人员不懂VHDL语言和FPGA/CPLD器件设计，就像在计算机时代不会使用计算机一样可怕。EDA技术是电子技术类课程教学改革的重要方向，是培养出适应21世纪发展需要的高素质的全面人才的必不可少的课程。
EDA技术课程主要内容包括三个部分：①大规模可编程器件，它是利用EDA技术进行电子系统设计的载体；②硬件描述语言，它是利用EDA技术进行电子系统设计的主要表达手段；③软件开发工具，它是利用EDA技术进行电子系统设计的智能化的自动化设计工具。“EDA技术”课程主要是让学生了解EDA的基本概念和基本原理、掌握用HDL编写规范、掌握逻辑综合的理论和方法、使用EDA工具软件进行相关的实践并从事简单系统的设计，提高工程实践能力；学会应用EDA技术解决一些简单的电子设计问题。该课程立足于电子硬件设计，但同时以计算机软件作为设计的工具和辅助手段。
传统意义上或者说狭义上的EDA技术是指可编程技术。在实际教学过程中，选到合适的教材成为一个难题。主要存在如下4个方面的问题：第一类教材属于滞后型，学生学到的是比较陈旧的知识，还没有出校门就已经落后了，Altera推广型开发工具QuartusⅡ目前最高版本为9.0+SP1，而多数教材介绍的是5.0、6.0或者是不再更新的Max+PlusⅡ；第二类教材属于研究型，面对没有基础的学生，不可能一开始就把Nios、DSP Builder、SOPC Builder等高层次的新技术教会学生；另外，部分特别是高职类“EDA技术”教材，大多数写的不是可编程技术，而是包含太多内容的大杂烩，并且内容滞后于技术太多；第四是高校选用各自的实验开发系统，互不相同，很难与某一教材配套。
2006年国家电工电子项目在我院建立“EDA实训基地”。Altera公司于2008年9月捐赠我院价值53万多美元Altera产品，隆重举行了武汉职业技术学院——Altera EDA/SOPC联合实验室揭牌暨捐赠仪式，成为Altera在中国的第一个高职院校的联合实验室（截至今天包括清华大学在内的等70余个联合实验室）。参与发起并成为“湖北省EDA/SOPC技术研究会”常务理事单位之一。Altera中国区大学项目经理徐平波先生一直希望编者写一本适合高职院校的实用教程，现教材出版，徐平波先生亲自作序，并授权电子工业出版社随本教材发行著作权属于Altera International Ltd.的Quartus Ⅱ等开发工具及DE2基本资料，在此深表感谢。
我院于2000年开设“EDA技术”课程，我们根据高职学生培养实用型、技术应用型人才的目标，以实用、够用为原则，编写了“EDA技术”讲义，试用5年来效果较好，于2006年出版了《EDA技术实用教程》。在使用中发现仍存在很多问题：一是部分代码有误；二是以MAX+plus Ⅱ为蓝本，不符合时代进步的要求；三是内容过于庞杂，难以符合实用、够用的原则。
本书采用结合传统与现代高职院校推崇的“基于行动导向”之间的方法编写，并提供参考授课计划及自学方法，整体分为基础篇、实战篇两部分，两者相辅相成、有机融合。根据高职学生培养实用型、技术应用型人才的目标，以实用、够用为原则，理论知识尽量简明，重视实践环节，书中给出了大量的实例，通过这些实例，读者可以很容易从模仿中快速学会用VHDL设计电路，并应用EDA技术解决一些中、小规模的系统设计问题。
本书在前言部分提供了参考授课计划及自学建议，方便教师授课和学生自学：第1章概述了EDA技术的主要内容、特点及发展趋势；第2章简要介绍了FPGA/CPLD的发展历程、结构与工作原理及特点，Altera的成熟器件、新型器件和配置芯片，FPGA/CPLD器件的配置与编程；第3章介绍了Quartus Ⅱ设计流程，分步骤通过6个设计实例介绍了设计输入与编译、仿真及时序分析、下载实现及硬件测试、可参数化宏模块的调用及SOPC技术入门，涵盖了Quartus Ⅱ设计的主要内容，可以方便读者快速掌握EDA开发工具的使用方法；第4章介绍了硬件描述语言VHDL语法概要，为突出重点、节省篇幅，例题均标注在第5章的实例中；第5章用VHDL给出了常用单元电路的设计，让学生从模仿中快速用VHDL设计电路；第6章由浅入深精选了6个基础训练项目，建议教学活动由此展开；第7章精选了6个综合训练项目，前4个训练项目让读者充分体会到由电子积木（模块）构建数字系统设计，后2个训练项目让读者体会到高起点开发应用之快乐，可供小型课程设计之用。
本书采用Altera大学计划全球推广DE2开发板为蓝本，描述实践环节，另与湖北众有科技有限公司合作提供了一套学生个人用的能完成大部分基础实验、成本控制在百元左右的基于MAXⅡ EPM240芯片的WZ型实验板（DE2对大学计划优惠为269美元）。本教材提供的所有VHDL代码均在Quartus Ⅱ9.0+SP1上综合通过，部分例题给出了仿真结果。
本书由武汉职业技术学院的宋烈武编著，参加编写的有武汉职业技术学院的王碧芳、杨慧、虞沧、曹艳；仙桃职业技术学院胡进德，湖北众有科技有限公司的刘忠成参与了部分编写，在此表示衷心的感谢。
由于编者水平有限，书中难免存在不足之处，敬请读者批评指正。
编者E-mail:dzgcslw@163.com。
编者   
2009年5月

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