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  1. 本书共有8章内容：分别介绍了EDA设计流程及其工具；FPGA/CPLD结构与应用；VHDL设计初步；QuartusII应用向导；VHDL设计进阶，VHDL结构与要素；宏功能模块与IP应用；VHDL基本语句；最后是本书对应的一些实验。本书实战性强，可供电子信息相关专业学生或技术人员使用。
  2. 前  言
    QIANYAN 
    EDA是电子设计自动化（Electronics Design Automation）的缩写，在20世纪60年代中期从计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助测试（CAT）和计算机辅助工程（CAE）的概念发展而来的。
    20世纪90年代，国际上电子和计算机技术较为先进的国家，一直在积极探索新的电子电路设计方法，并在设计方法、工具等方面进行了彻底的变革，取得了巨大成功。在电子技术设计领域，可编程逻辑器件（如CPLD、FPGA）的应用，已得到广泛的普及。这些器件为数字系统的设计带来了极大的灵活性，它们可以通过软件编程而对其硬件结构和工作方式进行重构，从而使得硬件的设计可以如同软件设计那样方便快捷。这一切极大地改变了传统的数字系统设计方法、设计过程和设计观念，促进了EDA技术的迅速发展。
    EDA技术就是以计算机为工具，设计者在EDA软件平台上，用硬件描述语言VerilogHDL完成设计文件，然后由计算机自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局、布线和仿真，直至对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载等工作。EDA技术的出现，极大地提高了电路设计的效率和可操作性，减轻了设计者的劳动强度。
    将EDA技术作为一门重要的专业基础课，在大多数高校的相关学科中已成为共识，但就其教学内容和实验安排上，当今尚有诸多不同看法，这里列出几点，以供探讨：
    ◆ 课程应分三个层次来教学，即将诸如EWB、PSPICE和Protel的学习作为EDA的最初级内容；VHDL和FPGA开发等作为中级内容；ASIC设计为最高级内容；
    ◆ EDA技术学习中，VHDL的学习需要花费半年乃至一年的时间才能完成；
    ◆ EDA技术只是数字电路课的延续和补充，因此，实验内容应该具有一致性，即只需以EDA的手段完成与数字电路实验相近的实验项目即可。
    以上看法值得商榷，我们认为关键的问题在于怎样紧紧把握课程教学中最实质的东西，即必须突出要点：
    首先是明确最基本的教学内容。EDA技术的教学必须围绕这样一个核心内容来展开，即学习一种通过软件的方法来高效地完成硬件设计的计算机技术，尽量略去其他没有直接联系的内容，如EWB、PSPICE、Protel等。因为这些工具仅属CAD的范畴，它们没有现代自动化设计中关于行为与结构综合的概念，没有自顶向下设计理论的内容。此外，因为无论是ASIC还是FPGA，都只是EDA最后的实现目标。EDA的特性决定了其实现方式具有很大的自由度。而最实质、最能体现创造性的是利用EDA技术完成某一项目的设计方案。因为基于FPGA的实现几乎如同软件一样可以随心所欲，而ASIC的前端设计与FPGA十分相近，可以利用ASIC设计EDA软件来完成，其最终的实现通常类似于交付PCB制作文件一样，可将最终的网表文件交付专业厂家来负责。今天的EDA技术已经使得“从事IP开发的无芯片EDA公司”和“无生产线的IC企业”成为可能，而且将可能成为我国现代电子技术的重要产业。
    我们认为，对于教学内容如果要分层次的话，从实现的方法和内容上去分比从实现的工具和工艺上去分更为合理。例如，可以将逻辑行为的实现作为最低层，即用EDA工具完成数字电路实验中的部分内容，如红绿灯控制、数码译码显示、逻辑表决等；将控制与通信的实现作为第二层次，如A/D高速采样、工业自动化控制、接口与通信模块的设计等；而将算法的实现作为最高层次，如FIR、FFT、CPU的设计等。因为这样能使教学效果更好地反映EDA技术最本质的内容。
    其次是改善教学方法。考虑到目前的本科课程门类已大为增加，任何一门非公共课的学时都不会很多。显然，突出要点才能有效控制学时。建议这门课可安排52学时左右，包括实验课学时。这就要求主要以引导性教学为主。例如对VHDL的教学就不能像C或汇编语言那样逐条语句讲授，而是结合具体实例讲解最基本的语句现象及其使用方法。
    再次就是注重教学实效。数字电路与EDA技术课程的侧重点不同：前者侧重于逻辑行为的认知和验证；后者侧重于实用电子系统的设计，因此该课程具有很强的实践性。针对性强的实验应该是教学的重要环节，EDA实验更应注重质量，而决非仅仅使用了什么EDA软件。在初级阶段，用EDA工具重复一些数字电路课中的实验是必需的，但这远非EDA实验的全部。因为数字电路实验的重点是逻辑行为和功能的验证，因而可用手工插线方式来完成“设计”，而不涉及任何技术指标和规模。众所周知，电子系统技术指标是十分重要的，这包括速度、面积（芯片资源）、可靠性、容错性、电磁兼容性等。有时往往指标要求决定了所使用的技术，指标要求推动技术的发展。全国大学生电子设计竞赛题从来不提使用何种工具或技术来完成赛题，但参赛者不得不根据给出的技术指标做出选择。因此，EDA课程的实验，除了必须完成的基础性项目外，引导学生完成一些传统电子设计技术（包括单片机）不能实现的内容，从而突出了这一现代电子设计技术的优势。例如UART、PS/2或USB接口的设计突出自主知识产权的概念；VGA显示器的控制或状态机控制A/D采样突出了高速性能指标的实现；FIR设计表现了基于EDA技术特有的IP应用技术；纯硬件奏乐电路的设计体现了EDA工具面对复杂逻辑电路设计的突出优势等。在这些实践过程中，学生会发现，诸如ISP下载方式、FPGA、ASIC乃至EDA软件等设计手段本身都成了配角，而唯有对更高质地完成实验项目而不懈追求的设计能动性和创造性成了主角，从而有效地提高这门以培养工程实践能力为主的课程的教学效果。
    现代电子设计技术是发展的，相应的教学内容和教学方法也应不断改进，其中一定有许多问题值得深入探讨，也包括以上提出的有关EDA教学的一家之言。我们真诚地欢迎读者对书中有失偏颇之处给予批评指正。 
    作  者 
    2017年6月    ...查看更多
  1. 目  录
    MU LU 
    情景1  概  述 1
    1.1  EDA技术及其发展 1
    1.2  EDA技术实现目标 2
    1.3  硬件描述语言VHDL 4
    1.4  VHDL综合 5
    1.5  基于VHDL的自顶向下设计方法 6
    1.6  EDA技术的优势 7
    1.7  EDA的发展趋势 8
    情景2  EDA设计流程及其工具 9
    2.1  EDA设计流程 9
    2.2  ASIC及其设计流程 11
    2.3  常用EDA工具 13
    2.4  QuartusⅡ简介 14
    2.5  IP核概念介绍 15
    情景3  FPGA/CPLD结构与应用 17
    3.1  概述 17
    3.2  简单可编程逻辑器件原理 18
    情景4  VHDL设计初步 25
    4.1  多路选择器的VHDL描述 25
    4.2  寄存器描述及其VHDL语言现象 30
    4.3  1位二进制全加器的VHDL描述 36
    4.4  计数器设计 40
    4.5  一般加法计数器设计 43
    情景5  QuartusⅡ应用向导 48
    5.1  基本设计流程 48
    5.2  Quartus：工程示例 52
    情景6  VHDL设计进阶 66
    6.1  VHDL语法要素 66
    6.2  VHDL语言顺序语句 82
    6.3  VHDL并行语句 96
    6.4  子程序 109
    情景7  状态机设计 122
    7.1  状态机的定义 122
    7.2  状态机的分类 122
    7.3  状态机的设计步骤 123
    7.4  Mealy型状态机设计 123
    7.5  Mealy状态机优化 127
    7.6  Moore型有限状态机设计 129
    情景8  实验练习 138
    实验一  组合逻辑3-8译码器的设计 138
    实验二  组合逻辑电路的设计 152
    实验三  触发器功能的模拟实现 155
    实验四  扫描显示驱动电路 157
    实验五  计数器及时序电路 158
    实验六  数字钟（综合实验） 162
    实验七  字符发生器 164
    参考文献 166    ...查看更多
  2. 涂敦兰,工程师,重庆工程学院讲师。毕业于重庆工商大学物理教育本科专业，多年学生管理和教学管理工作，曾在重庆企业管理学院担任专业教师八年，期间曾担任教研室主任职务。

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