EDA技术与应用：基于Quartus 2和VHDL [EDA Technology and Applications: Based on the Quartus 2 and VHDL] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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刘昌华 著

图书标签:

• EDA
• Quartus II
• VHDL
• FPGA
• 数字电路设计
• 可编程逻辑器件
• 硬件描述语言
• 电子设计自动化
• Quartus
• Altera
• 数字系统设计

出版社： 北京航空航天大学出版社

ISBN：9787512408203

版次：1

商品编码：11050405

包装：平装

外文名称：EDA Technology and Applications: Based on the Quartus 2 and VHDL

开本：16开

出版时间：2012-08-01

用纸：胶版纸

页数：334

字数

内容简介

《EDA技术与应用：基于Quartus 2和VHDL》从教学和工程应用的角度出发，以培养实际工程设计能力为目的，介绍了EDA技术的基本概念、可编程逻辑器件、硬件描述语言，以及Quartus119.o、SOPCBuilder、Niosll等EDA开发工具的基本使用方法和技巧，最后介绍了常用逻辑单元电路的VHDL编程技术，并通过大量设计实例详细地介绍了基于EDA技术的层次化设计方法，重点介绍了可以综合为硬件电路的语法结构、语句与建模方法。书中列举的设计实例都经由QuartuslI9.01具编译通过，并在DE2-70开发平台和GW48EDA实验系统上通过了硬件测试，可直接使用。
《EDA技术与应用：基于Quartus 2和VHDL》可作为高等院校电子、通信、自动化及计算机等专业EDA应用技术的教学用书，也可用于大学高年级本科生、研究生教学及电子设计工程师技术培训，也可作为EDA技术爱好者的参考用书。

内页插图

目录

第1章 EDA概述
1.1 EDA技术及其发展
1.1.1 EDA技术的发展历程
1.1.2 EDA技术的主要内容
1.1.3 EDA技术的发展趋势
1.2 硬件描述语言
1.2.1 硬件描述语言的起源
1.2.2 HDL语言的特征
1.3 EDA技术的层次化设计方法与流程
1.3.1 EDA技术的层次化设计方法
1.3.2 EDA技术的设计流程
1.4 EDA工具软件简介
1.4.1 MAX+plus II
1.4.2 Quartus II
1.4.3 其他仿真软件
1.1.5 lP核
1.6 互联网上的EDA资源

第2章 可编程逻辑器件
2.1 可编程逻辑器件的发展历程及特点
2.1.1 可编程逻辑器件的发展历程
2.1.2 可编程逻辑器件的特点
2.2 可编程逻辑器件分类
2.2.1 按集成度分
2.2.2 按编程特性分
2.2.3 按结构分
2.3 简单PLD
2.3.1 PLD中阵列的表示方法
2.3.2 PROM
2.3.3 PLA器件
2.3.4 PAL器件
2.3.5 GAL器件
2.4 CPLD
2.4.1 传统CPLD的基本结构
2.4.2 最新CPLD的基本结构
2.5 FPGA
2.5.1 传统FPGA的基本结构
2.5.2 最新FPGA的基本结构
2.6 可编程逻辑器件的发展趋势
2.6.1 先进工艺
2.6.2 处理器内核
2.6.3 硬核与结构化ASIC
2.6.4 低成本器件

纂3章 Quartus II开发系统
3.1 Quartus II简介
3.1.1Quartus 11 9．0的特点
3.1.2 Quartus II系统安装许可与技术支持
3.1.3 Quartus II设计流程
3.2 Quartus 11 9．0设计入门
3.2.1 启动Quartus 11 9．0
3.2.2 设计输入
3.2.3 编译综合
3.2.4 仿真测试
3.2.5 硬件测试
3.3 基于原理图输入的Quartus II设计
3.4 基于文本输入的Quartus II设计
3.5 基于LPM可定制宏功能模块的Quartus II设计
3.6 基于混合输入方式的Quartus II设计
3.7 嵌入式逻辑分析仪的使用
3.7.1 Quartus II酌SignaITap II原理
3.7.2 SignalTap II使用流程
3.7.3 在设计中嵌入SignalTap II逻辑分析仪
3.8 实 验
3.8.1 实验3 -1 Quartus II原理图输入设计法
3.8.2 实验3 -2 4-16线译码器的EDA设计
3.8.3 实验3-3 基于MSI芯片设计计数器
3.8.4 实验3-4 LPM宏功能模块使用
3.8.5 实验3 -5 0uartus II设计正弦信号发生器

第4章 VHDL设计基础
第5章 基于Nios Il的SOPC软硬件设计
第6章 EDA技术的应用

附录1 DE2 - 70实验板引脚配置信息
附录2 GW48EDA系统使用说明
参考文献

前言/序言

数字逻辑设计的艺术与实践 在现代电子工程的版图上，数字逻辑设计扮演着至关重要的角色。它不仅是构建复杂集成电路和嵌入式系统的基石，更是推动信息技术飞速发展的核心驱动力。从我们日常使用的智能手机、高性能计算机，到先进的通信设备、医疗仪器乃至航空航天领域的尖端技术，无不凝聚着数字逻辑设计的智慧结晶。这本书，正是带领读者深入探索数字逻辑设计精髓的一扇窗口，将抽象的理论概念转化为生动的工程实践。 本书旨在为有志于掌握现代数字逻辑设计技术的工程师、研究人员以及电子工程专业的学生提供一套系统、全面且极具实操性的指导。我们将从最基础的数字电路原理出发，逐步深入到复杂的系统级设计。整个学习过程将以业内广泛认可的EDA（Electronic Design Automation）工具——Quartus 2，以及强大的硬件描述语言——VHDL为载体，通过大量的实例和实战项目，让读者在理论理解的同时，也能快速积累宝贵的实践经验。 从基础到精通：课程体系的构建 本书的内容设计遵循循序渐进、由浅入深的原则，力求为读者构建一个扎实而完整的数字逻辑设计知识体系。 第一部分：数字逻辑基础回顾与EDA环境搭建 在正式开始现代设计流程之前，对数字逻辑的基本概念进行一次清晰的回顾是必不可少的。我们将快速梳理布尔代数、逻辑门、组合逻辑和时序逻辑电路等核心知识点，确保所有读者都站在同一知识起点上。 紧接着，我们将详细介绍EDA工具Quartus 2的使用方法。从软件的安装、界面熟悉，到项目创建、文件管理，我们将一步步引导读者熟悉这个强大的设计平台。理解Quartus 2的工作流程，包括设计输入、逻辑综合、布局布线、时序分析和仿真等关键环节，是高效利用EDA工具进行设计的先决条件。我们将讲解如何利用Quartus 2进行原理图输入，这是最直观的设计方式，尤其适合初学者理解逻辑的实现。 第二部分：VHDL语言精通之路 硬件描述语言（HDL）是现代数字逻辑设计不可或缺的工具。本书将聚焦于VHDL（VHSIC Hardware Description Language）这一业界标准。VHDL以其强大的描述能力和严谨的语法，在FPGA和ASIC设计中得到广泛应用。 我们将从VHDL的基本语法结构入手，包括实体（Entity）、架构（Architecture）、信号（Signal）、变量（Variable）、常量（Constant）等核心概念。随后，我们将深入讲解VHDL中用于描述组合逻辑和时序逻辑的关键语句，如`process`语句、`if-then-else`、`case`语句、`when-else`语句以及触发器、寄存器、计数器等基本时序电路的VHDL建模。 本书强调的不仅仅是VHDL的语法，更重要的是如何用VHDL来“思考”硬件。我们将通过丰富的示例，展示如何将抽象的逻辑功能转化为规范、高效的VHDL代码。从简单的逻辑门电路到复杂的状态机，再到数据通路的设计，每一个例子都将深入剖析其设计思路和VHDL实现。 第三部分：组合逻辑电路设计与应用 组合逻辑电路是数字电路中最基本也是最重要的组成部分，其输出仅取决于当前的输入。本部分将详细介绍各种常见的组合逻辑电路，并教授如何使用VHDL进行建模和设计。 我们将涵盖： 算术逻辑单元 (ALU)：包括加法器、减法器、乘法器、除法器等，我们将学习如何构建高效的算术逻辑单元，这是CPU等处理器的核心。 数据选择器 (Multiplexer) 和数据分配器 (Demultiplexer)：它们在数据路由和信号选择中扮演关键角色。 编码器 (Encoder) 和解码器 (Decoder)：用于将一种编码格式转换为另一种，广泛应用于地址译码、键盘扫描等场景。 比较器 (Comparator)：用于比较两个数值的大小。 优先级编码器 (Priority Encoder)：处理多个输入信号，并输出优先级最高信号的编码。 通过Quartus 2和VHDL，我们将实践这些电路的设计，并通过仿真验证其正确性。 第四部分：时序逻辑电路设计与应用 时序逻辑电路的输出不仅取决于当前输入，还依赖于电路过去的某种状态，这使得它们能够实现更复杂的逻辑功能，如存储和计数。 本部分将深入探讨： 触发器 (Flip-Flops)：包括D触发器、T触发器、JK触发器和RS触发器，以及它们在状态存储中的应用。 寄存器 (Registers)：用于存储多个比特的数据，是构建存储器和数据通路的基础。 计数器 (Counters)：包括同步计数器、异步计数器、移位计数器等，在定时、分频和序列生成中不可或缺。 状态机 (Finite State Machines - FSM)：这是设计复杂控制逻辑的强大工具。我们将详细介绍摩尔（Moore）状态机和米利（Mealy）状态机，以及如何使用VHDL进行建模和实现。我们将通过实例，如交通灯控制器、串行通信接口等，展示状态机的设计过程。 第五部分：模块化设计、层次化设计与IP核利用 在设计大型和复杂的数字系统时，模块化和层次化设计是保证项目可管理性和可维护性的关键。本部分将指导读者如何将复杂系统分解为可管理的小模块，并使用VHDL实现模块间的接口和通信。 我们将学习： VHDL中的组件实例化 (Component Instantiation)：如何在一个设计中调用另一个模块。 信号和端口的连接：如何正确地连接不同模块之间的输入输出信号。 层次化设计方法：如何构建一个由多个低层模块组成的复杂系统。 IP核（Intellectual Property Core）的概念和利用：了解如何使用预先设计好的、经过验证的IP核来加速设计进程，例如DDR控制器、PCIe接口等。 第六部分：数据通路与控制通路设计 一个完整的数字系统通常包含数据通路（Data Path）和控制通路（Control Path）两个部分。数据通路负责数据的流动和处理，而控制通路则负责协调数据通路的动作，发出控制信号。 本部分将重点关注： 数据通路的设计：例如，如何设计一个简单的CPU的数据通路，包括寄存器堆、算术逻辑单元、多路选择器等。 控制通路的设计：如何根据指令或状态机的输出，生成控制信号来驱动数据通路。 微处理器与微控制器架构基础：通过设计简单的处理单元，让读者对CPU的工作原理有更深入的理解。 第七部分：验证与仿真技术 设计的正确性是数字逻辑设计的生命线。本部分将深入讲解如何使用Quartus 2的仿真工具进行设计的验证。 我们将学习： 测试平台 (Testbench) 的编写：如何用VHDL编写测试平台，为被测模块提供激励信号并检查输出。 仿真波形分析：如何通过分析仿真波形来判断设计的逻辑功能是否正确。 时序仿真的重要性：理解时序仿真实践中可能出现的时序违规问题，并学习如何分析和解决。 设计约束（Constraints）的设置：例如时钟频率、I/O引脚分配等，这些对于最终的硬件实现至关重要。 第八部分：FPGA硬件实现与片上调试 本书的最终目标是将设计的逻辑固化到实际的FPGA硬件上。本部分将详细介绍如何将VHDL代码综合、适配到目标FPGA器件。 我们将涵盖： Quartus 2的综合（Synthesis）、适配（Fitting）和生成编程文件（Generate Programming File）过程。 JTAG接口与硬件调试：学习如何使用FPGA厂商提供的调试工具，在硬件上进行在线调试，包括查看内部信号、修改寄存器值等。 基本FPGA开发板的使用：通过实际操作，将设计的电路部署到FPGA开发板上，并观察其运行效果。 第九部分：高级主题与项目实践 在掌握了基础和核心技术之后，本书还将引导读者接触一些更高级的主题，并通过综合性的项目来巩固所学知识。 可能涉及的主题包括： 接口设计：例如UART、SPI、I2C等常用串行通信接口的设计。 有限状态机的高级应用。 简单的小型系统设计：例如一个简易的CPU控制器、一个数字信号处理模块等。 设计中的性能优化和资源利用。 本书的特色与价值 本书最大的特色在于其理论与实践的紧密结合。我们不满足于停留在枯燥的理论叙述，而是将每一个概念都通过实际的Quartus 2项目和VHDL代码来加以阐释。读者将跟随书中的步骤，亲手完成每一个实例的设计、仿真和验证，从而真正做到“学以致用”。 此外，本书的语言力求通俗易懂，即使是初学者也能轻松上手。我们避免使用过于晦涩的术语，并在必要时提供详细的解释。同时，对于有一定基础的读者，本书也提供了深入的探讨和拓展，能够帮助他们进一步提升设计能力。 通过本书的学习，读者将能够： 熟练掌握VHDL硬件描述语言，并能够用其高效地描述数字逻辑。 精通Quartus 2 EDA工具的使用，并能独立完成一个完整的数字逻辑设计流程。 深入理解数字逻辑设计的核心原理，包括组合逻辑、时序逻辑、状态机等。 掌握模块化设计、层次化设计等工程实践方法。 具备FPGA硬件实现和基本调试的能力。 为进一步学习更复杂的数字系统设计、ASIC设计或嵌入式系统开发奠定坚实的基础。 数字逻辑设计的世界广阔而迷人。这本书将是您探索这个世界的得力伙伴，引领您掌握这项关键技术，并在未来的电子工程领域中创造无限可能。

评分☆☆☆☆☆

最近我对嵌入式系统开发产生了浓厚的兴趣，特别是FPGA在其中的应用。我了解到，FPGA的设计离不开EDA工具链，而Quartus 2和VHDL是其中的佼佼者。这本书的书名，直接点明了其核心内容，让我觉得它可能是一本非常适合入门的教材。我希望能在这本书中找到清晰易懂的讲解，能够帮助我理解EDA的基本概念，例如什么是硬件描述语言，为什么需要它，以及它与传统软件编程有什么区别。对于Quartus 2这个软件，我期望它能提供详尽的操作指南，从软件的安装和配置开始，逐步引导我熟悉其各项功能。我希望它能够教会我如何创建一个新的工程，如何编写VHDL代码，以及如何进行仿真和时序分析，确保我的设计能够正确稳定地运行。更重要的是，我希望能在这本书中看到一些实际的应用案例，比如如何利用FPGA实现一个简单的信号处理模块，或者控制一个LED灯闪烁，这些具体的例子能够让我更好地理解理论知识，并激发我进一步探索的兴趣。我希望这本书能够成为我学习FPGA和EDA技术的敲门砖，为我打开通往更复杂系统设计的大门。

评分☆☆☆☆☆

作为一个对硬件底层原理充满好奇的学习者，我一直对数字逻辑的设计和实现感到着迷。FPGA作为一种高度灵活的硬件平台，为实现各种复杂的数字逻辑提供了强大的支持。当我在书架上看到这本《EDA技术与应用：基于Quartus 2和VHDL》时，我感觉自己找到了一把通往FPGA设计殿堂的钥匙。我非常希望这本书能够清晰地解释EDA（电子设计自动化）的核心概念，让我明白它在现代电子产品开发中的重要性。对于Quartus 2这个软件，我渴望了解它的强大功能，例如如何进行项目管理，如何编写和编辑VHDL代码，以及如何进行仿真和时序分析，确保设计的正确性。而VHDL作为一种硬件描述语言，我希望这本书能循序渐进地教授我其语法结构和使用方法，让我能够通过编写VHDL代码来描述和实现各种数字电路，比如组合逻辑电路和时序逻辑电路。最让我期待的是，我希望书中能够包含一些实际的项目案例，通过这些案例，我能够亲手实践所学的知识，比如设计一个简单的逻辑门电路，或者控制一个LED灯的亮灭，这些实践经验将是我学习道路上宝贵的财富。

评分☆☆☆☆☆

作为一名在校学生，我一直致力于在数字电路设计领域打下坚实的基础，而EDA技术无疑是其中至关重要的一环。当我在书店里看到这本《EDA技术与应用：基于Quartus 2和VHDL》时，我的目光就被深深吸引了。我一直听说Quartus 2是业界主流的FPGA开发工具之一，而VHDL作为一种经典的硬件描述语言，其重要性不言而喻。这本书的标题精确地指出了其核心内容，这让我确信它能够为我提供系统性的学习路径。我非常希望能在这本书中找到关于Quartus 2软件的详细使用教程，包括其安装、界面介绍、项目创建、代码编写、仿真调试以及最终的综合和下载等各个环节。同时，对于VHDL语言本身，我也希望能够学习到其语法结构、基本的数据类型、运算符、控制语句以及如何利用它来描述组合逻辑和时序逻辑电路。我尤其关心书中是否会提供一些实际的工程案例，比如设计一个简单的计数器、移位寄存器，甚至是一个小型微处理器，通过这些案例来巩固所学的理论知识，并将理论付诸实践。我认为，通过这些实际操作，能够极大地提升我对数字电路设计的理解和应用能力，为我未来的学习和职业发展打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

在我的职业生涯中，我曾多次接触到数字信号处理和通信系统设计，而FPGA一直是其中不可或缺的重要硬件平台。近年来，随着技术的飞速发展，EDA工具的更新迭代也日益加快，我一直想找一本能够系统性梳理EDA技术，特别是基于Quartus 2和VHDL的应用的书籍。这本书的标题，恰好满足了我的需求。我非常期待这本书能够在EDA技术的基本原理方面有所阐述，例如逻辑综合、布局布线、时序约束等关键概念。同时，我希望它能够深入讲解Quartus 2这一强大的FPGA开发平台，包括其主要的模块和功能，以及在实际项目开发中的工作流程。特别是对于VHDL语言，我希望能看到其在描述复杂数字逻辑时的应用技巧，以及如何通过VHDL语言来实现高效、可综合的设计。我也很关注书中是否会提供一些实际的工程应用案例，比如在通信系统中如何利用FPGA实现某种调制解调功能，或者在图像处理领域如何应用FPGA进行加速计算。这些贴近实际应用的案例，将有助于我将书本知识与实际工作相结合，提升我的工程实践能力。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计倒是挺吸引我的，简洁大气，一眼就能看出是关于电子设计自动化（EDA）技术的。封面上“EDA技术与应用”这几个大字，再搭配下方的“基于Quartus 2和VHDL”，瞬间就勾起了我对这方面知识的好奇心。我一直觉得，现代电子产品之所以能如此精巧复杂，背后离不开EDA工具的支持，而Quartus 2和VHDL又是EDA领域中非常经典和重要的组合。我虽然算不上是专业人士，但工作中偶尔会接触到一些与硬件相关的概念，总觉得如果能深入理解EDA技术，会对整体的理解和工作效率有很大帮助。这本书的标题，特别是“应用”这个词，让我很期待它能提供一些实操性的例子和解决方案，而不是仅仅停留在理论层面。我希望它能够带领我从零开始，逐步了解EDA的基本流程，掌握Quartus 2这个强大平台的常用功能，并且学习如何用VHDL这种硬件描述语言来编写设计。特别是对于VHDL，我一直觉得它是一种既严谨又富有创造性的语言，能够将抽象的设计理念转化为实际的硬件电路，这本身就是一件令人着迷的事情。看到这本书的名称，我脑海中浮现出无数个可能，或许它会介绍如何进行逻辑综合、时序分析，甚至是如何优化设计以达到更高的性能和更低的功耗。我迫不及待地想翻开它，看看它究竟能带给我怎样的惊喜和启发。