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本书系统介绍了基于Quartus II 9.0的FPGA/CPLD数字系统设计，内容包括FPGA/CPLD基础知识、VHDL基本语法介绍和设计实例、复杂时序逻辑的状态机设计、结合硬件实验设备的基本设计实例、Quartus II 9.0的开发流程和使用技巧、综合性设计实例、EDA实验系统以及VHDL硬件描述语言和VerilogHDL语言的语法要素和语法格式，供读者在学习和实验过程中速查参考。

第1章  可编程逻辑器件与EDA技术概述
1.1  EDA技术概述
1.1.1  EDA技术的起源及发展
1.1.2  EDA技术的主要内容
1.1.3  大规模可编程逻辑器件
1.1.4  硬件描述语言(HDL)
1.1.5  软件开发工具
1.1.6  实验开发系统
1.1.7  EDA技术的发展趋势
1.2  EDA设计流程
1.2.1  EDA设计过程
1.2.2  EDA设计具体实现方法
1.3  CPLD/FPGA基本原理
1.3.1  可编程逻辑器件的发展
1.3.2  可编程逻辑器件的分类
1.3.3  FPGA的基本结构
1.3.4  CPLD的基本结构
1.3.5  CPLD和FPGA的比较
1.3.6  CPLD基本原理
1.3.7  FPGA结构原理
1.4  CPLD/FPGA器件的应用选择
思考与练习
第2章  VHDL语言基础
2.1  VHDL语言简介
2.2  VHDL基本程序结构
2.2.1  实体（Entity）
2.2.2  结构体（Architecture）
2.2.3  库（Library）和程序包（Package）
2.2.4  配置（Configuration）
2.3  VHDL语言描述方式
2.3.1  行为（Behavior）描述方式
2.3.2  数据流（Dataflow）描述方式
2.3.3  结构（Stucture）描述方式
2.4  VHDL程序描述
2.4.1  实体声明（Entity Declaration）
2.4.2  结构体声明与描述（Architecture Declaration and Description）
2.4.3  程序包（Package）
2.4.4  配置（Configuration）
2.4.5  库（Library）
2.5  VHDL数据对象（Objects）
2.5.1  信号声明与使用（Signal）
2.5.2  常量声明与使用（Constants）
2.5.3  变量声明与使用（Variables）
2.5.4  数据对象的比较
思考与练习
第3章  VHDL语法要素
3.1  VHDL基本数据类型
3.1.1  标量数据类型
3.1.2  复合数据类型
3.1.3  数据类型转换
3.2  VHDL文字规则
3.2.1  数值表达
3.2.2  标识符
3.3  VHDL操作符
3.3.1  操作符的类型
3.3.2  操作符的优先级
思考与练习
第4章  VHDL语句
4.1  VHDL并行语句（Concurrent Statements）
4.1.1  并行信号赋值语句
4.1.2  进程语句
4.1.3  块语句（Block Statement）
4.1.4  元件例化语句（Component Instantiation）
4.1.5  过程调用语句（Procedure Call）
4.1.6  生成语句（Generate Statement）
4.2  VHDL顺序语句（Sequential Statements）
4.2.1  信号赋值和变量赋值语句（Signal and Variable Assignments）
4.2.2  IF语句（IF Statement）
4.2.3  CASE语句（CASE Statement）
4.2.4  NULL语句
4.2.5  LOOP语句
4.2.6  NEXT语句
4.2.7  EXIT语句
4.2.8  WAIT语句
4.2.9  RETURN语句
4.3  其他语句结构
4.3.1  子程序（Subprogram）
4.3.2  函数（Function）
4.3.3  过程（Procedure）
4.3.4  子程序重载（Subprogram Overload）
4.3.5  预定义属性（Predefined Attributes）
思考与练习
第5章  基本逻辑电路设计实例
5.1  多路选择器设计
5.1.1  4选1多路选择器
5.1.2  数据分配器
5.2  译码/编码器设计
5.2.1  3-8译码器
5.2.2  7段数码管译码器
5.2.3  优先编码器
5.2.4  二-十进制码制转换
5.3  计数器设计
5.3.1  基本计数器
5.3.2  可逆计数器
5.3.3  可预置计数器
5.4  微分电路设计
5.4.1  延迟电路
5.4.2  微分电路
5.4.3  同步计数器
5.5  分频电路设计
5.5.1  整数分频电路
5.5.2  2.5分频电路
5.6  键盘去抖动电路设计
5.7  计数与显示电路设计
思考与练习
第6章  状态机设计
6.1  状态机的设计与实现
6.1.1  状态机的优点
6.1.2  VHDL语言中的状态机设计种类
6.1.3  状态机的结构
6.2  状态机设计举例
6.2.1  交通灯控制器的逻辑实现
6.2.2  单进程Moore状态机
6.2.3  Mealy型有限状态机
6.3  状态机综合设计实例
思考与练习
第7章  Quartus Ⅱ软件操作指南
7.1  Quartus Ⅱ 9.0简介
7.2  Quartus Ⅱ设计流程
7.2.1  建立新工程
7.2.2  设计输入
7.2.3  分析与综合
7.2.4  适配（Fitter）
7.2.5  全程编译（Start Simulation）
7.2.6  时序仿真
7.2.7  电路观察器（RTL Viewer）
7.2.8  打开原有工程
7.3  引脚分配与下载
7.3.1  引脚分配
7.3.2  编程与配置
7.4  Project Navigator（工程导航）与工程管理
7.4.1  【Hierarchy】标签页
7.4.2  【Files】标签页
7.4.3  工程文件管理
思考与练习
第8章  Quartus Ⅱ应用技巧
8.1  文本编辑器
8.1.1  【Files】菜单
8.1.2  文本编辑器编辑工具
8.2  原理图编辑器(Block Diagram/Schematic File)
8.2.1  原理图编辑工具栏
8.2.2  添加原理图符号
8.2.3  导线绘制与命名
8.2.4  视图切换
8.3  波形编辑器
8.3.1  波形编辑器界面
8.3.2  波形编辑工具栏
8.3.3  仿真设置
8.4  用原理图输入法进行设计
8.5  资源分配编辑器(Assignments Editor)
8.5.1  用户界面和主要功能
8.5.2  引脚规划器
8.6  工程设置
思考与练习
第9章  Quartus Ⅱ 综合应用示例
9.1  LPM定制与应用
9.2  简易正弦信号发生器设计
9.2.1  正弦信号发生器的构成
9.2.2  定制波形信息初始化文件
9.2.3  定制LPM_ROM
9.2.4  原理图方式设计顶层实体
9.2.5  用例化语句完成顶层实体设计
9.3  SignalTap Ⅱ嵌入式逻辑分析仪的应用
9.3.1  SignalTap Ⅱ文件的建立
9.3.2  逻辑分析仪的使用操作
思考与练习
第10章  综合设计项目
10.1  数字钟设计
10.1.1  计时模块
10.1.2  显示控制
10.2  密码锁设计
10.3  电子乐曲播放器设计
10.3.1  音阶分频系数
10.3.2  音阶频率的产生
10.3.3  音长与乐谱的确定
10.3.4  乐谱播放控制
10.3.5  顶层设计
10.3.6  实现乐曲演奏的另一种方法
10.4  简易电子琴设计
10.5  简易信号发生器
10.6  投球游戏设计
10.6.1  游戏设计实现
10.6.2  自定义程序包
10.6.3  游戏控制器设计
10.6.4  游戏顶层设计
10.7  DS18B20温度采集控制器
思考与练习
第11章  EDA/SOC实验系统使用说明
11.1  教学实验系统原理与使用介绍
11.1.1  B类插座实验模块可接插的10针双插座
11.1.2  主系统其他接口说明
11.2  主控板模块介绍
11.3  实验系统各模块简介
11.3.1  4×4 16键键盘
11.3.2  4×4+8个单脉冲综合键盘模块
11.3.3  1个7段数码显示模块和4个动态扫描显示模块
11.3.4  7位数码管串行静态显示模块
11.3.5  32位输出显示HEX模块
11.3.6  32位输入显示HEX模块
11.3.7  24位综合键盘模块
11.3.8  交通灯显示模块
11.3.9  动态扫描数码显示模块
11.3.10  点阵式128×64液晶显示模块
11.3.11  字符式20×4液晶显示模块
11.3.12  800×480数字TFT彩屏液晶显示模块
11.3.13  双通道DAC和ADC标准模块
11.3.14  高速A/D和双通道D/A模块
11.3.15  高速12位SPI串行双ADC模块
11.3.16  8位+16位高分辨率ADC模块
11.3.17  SPI串行接口高速ADC+DAC模块
11.3.18  SD+PS2+RS232+VGA显示接口模块
11.3.19  电动机接口模块
11.3.20  语音+数码动态扫描模块
附录
附录A  VHDL语句格式速查
附录B  Verilog HDL语句格式速查
参考文献

前言
        随着EDA技术的发展，CPLD/FPGA器件在电子信息、通信、自动控制及计算机领域的应用已日渐普及。CPLD/FPGA器件的运用，能够提升数字系统设计的集成度和自由度，并且有助于缩短开发周期。熟练运用CPLD/FPGA器件成为电子类工程师的必备技能。
        EDA技术的初学者面临着软件操作复杂、理论知识和语法知识均需储备、实验开展需要熟悉硬件特征等问题，一本能够辅助其顺利开展入门学习与实践的参考书籍显得尤为重要。
        本书第1章为EDA技术和CPLD/FPGA基本知识概述；第2~4章为VHDL基本语法介绍和设计实例讲解；第5章为结合硬件实验设备进行的基本设计实例；第6章是针对复杂时序逻辑的状态机设计方法介绍；第7~9章详细介绍了Quartus Ⅱ 9.0的开发流程和使用技巧，可供初学者进行基础操作和入门学习；第10章为综合性设计实例；第11章对康芯KX-DN系列EDA实验系统进行简要介绍。附录简明扼要地列出了VHDL硬件描述语言和Verilog HDL语言的语法要素和语法格式，供读者在学习和实验过程中速查参考。
        本书针对EDA的初步学习的特点与需求，简明扼要地介绍了EDA软件Quartus Ⅱ 9.0的开发流程。除了基本操作流程，还对设计中常见的软件问题进行了说明，能够帮助读者尽快掌握软件使用方法。语法介绍方面，力求语言通俗易懂，简单明了，易于初学者快速掌握。书中所选实验实例均为易于进行测试和验证，具有一定趣味性的实验项目。
        囿于作者水平，书中难免疏漏和不妥之处，恳请读者不吝指正。
        本书面向的是电子设计自动化（CPLD/FPGA应用）领域的学生和工程技术人员，包括：
        ● Quartus Ⅱ 9.0软件的初级用户；
        ● CPLD/FPGA的入门应用者；
        ● 具有一定基础知识的数字系统设计爱好者；
        ● 高等院校相关专业的在校学生。
        为了方便读者学习，书中所有实例和练习的源文件，以及用到的素材都能够从零点工作室网站下载。
        本书由赵艳华、温利、佟春明编著。其中第1章由杨丽丽、佟春明、龚丽农、温利编写，其余章节由赵艳华编写，全书由赵艳华统稿。参加本书编写的还有管殿柱、宋一兵、王献红、李文秋、谈世哲、管玥、姜安宝、赵景波和周鹏。
        感谢您选择了本书，希望我们的努力对您的工作和学习有所帮助，也希望您把对本书的意见和建议告诉我们。
                                                                                                  编著者

计算机辅助设计

赵艳华副教授，主要从事电子设计自动化、嵌入式系统应用、信号与信息处理等方向的科研与教学工作，具有丰富的教学实践和科研开发经验。

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