本書(shū)由淺入深、循序漸進(jìn)地介紹可編程邏輯器件的基本原理、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)方法,系統(tǒng)地介紹了用于CPLD/FPGA開(kāi)發(fā)的VHDL語(yǔ)言。對(duì)于可編程器件的基本原理,首先從基本邏輯門出發(fā),講述控制邏輯函數(shù)表達(dá)式的設(shè)計(jì)與分解,然后詳細(xì)介紹SPLD(包括PLA和PAL)、CPLD和FPGA的組成原理及其區(qū)別。對(duì)于VHDL語(yǔ)言,則先從VHDL基本元素、基本語(yǔ)法、描述模型開(kāi)始,依次講解并行語(yǔ)句、順序語(yǔ)句、元件、庫(kù)和包、有限狀態(tài)機(jī)等,并配有豐富的實(shí)例,有助于學(xué)習(xí)者對(duì)概念的理解和用法的掌握。
本書(shū)適合于學(xué)習(xí)芯片設(shè)計(jì)的理工科學(xué)生和VHDL初學(xué)者,可作為高等學(xué)校電子類專業(yè)的選修教材或有志于研發(fā)數(shù)字集成電路芯片的工程技術(shù)人員的參考書(shū)。
本書(shū)從硬件電路的角度介紹了可編程邏輯器件的基本原理和用于開(kāi)發(fā)應(yīng)用的VHDL語(yǔ)言。結(jié)合數(shù)字邏輯電路的基礎(chǔ)知識(shí),由淺入深地聯(lián)系具體器件介紹了簡(jiǎn)單可編程邏輯器件、復(fù)雜可編程邏輯器件和現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列的結(jié)構(gòu)原理,重點(diǎn)講解了現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列中的邏輯塊設(shè)計(jì)原理、可編程開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)原理,以及不同邏輯功能的編程實(shí)現(xiàn)方法。結(jié)合具體的電路實(shí)例,講述了VHDL中的基本概念和編程語(yǔ)法。全書(shū)體現(xiàn)了VHDL語(yǔ)言作為并行語(yǔ)言在電路設(shè)計(jì)中的模塊化、層次化、各盡其責(zé)、相互獨(dú)立的設(shè)計(jì)思想,是引導(dǎo)有志于學(xué)習(xí)可編程邏輯器件設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的學(xué)生和技術(shù)人員的一本值得推薦的入門教材和學(xué)習(xí)手冊(cè)。
目錄
第1章緒論/1
1.1可編程邏輯器件與數(shù)字電路設(shè)計(jì)/1
1.2可編程邏輯器件的發(fā)展/2
1.3可編程邏輯器件設(shè)計(jì)/7
1.3.1電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化/7
1.3.2電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化的發(fā)展/8
1.3.3EDA工具的主要特征/9
1.3.4有代表性的EDA軟件/11
1.3.5設(shè)計(jì)方法/13
1.3.6設(shè)計(jì)流程/14
思考題/17第2章數(shù)字邏輯/18
2.1基本邏輯門及其運(yùn)算/18
2.2基本擴(kuò)展邏輯門/19
2.3邏輯門的擴(kuò)展/20
2.4基本邏輯門的實(shí)現(xiàn)/23
2.4.1MOS管/23
2.4.2非門的CMOS實(shí)現(xiàn)/25
2.4.3基本與非門的實(shí)現(xiàn)/25
2.4.4基本或非門的實(shí)現(xiàn)/26
2.4.5邏輯函數(shù)表達(dá)式的CMOS實(shí)現(xiàn)/26
思考題/28第3章可編程邏輯器件原理/29
3.1簡(jiǎn)單可編程邏輯器件/29
3.1.1可編程邏輯陣列/29
3.1.2可編程陣列邏輯/30
3.2復(fù)雜可編程邏輯器件/32
3.2.1Altera MAX系列CPLD/333.2.2AMD
MACH系列CPLD/34
3.2.3Lattice pLSI和ispLSI系列CPLD/35
3.2.4Xilinx XC 7000系列CPLD/36
3.2.5Altera FlashLogic/36
3.3現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列/37
3.3.1邏輯塊/39
3.3.2可編程開(kāi)關(guān)/43
3.3.3典型FPGA內(nèi)部結(jié)構(gòu)/48
3.4CPLD和FPGA比較/51
思考題/53第4章圖形和文本輸入/54
4.1Altera Quartus Ⅱ 9.0工作環(huán)境/54
4.1.1基于工程的管理環(huán)境/54
4.1.2工程設(shè)計(jì)工具/55
4.2圖形輸入法/56
4.2.141選擇器/56
4.2.2建立工程/56
4.2.3電路設(shè)計(jì)/60
4.2.4利用41選擇器設(shè)計(jì)81選擇器/66
4.3文本輸入法/69
4.4配置文件下載/69
思考題/71第5章VHDL基礎(chǔ)/72
5.1對(duì)象/72
5.1.1對(duì)象命名規(guī)則/72
5.1.2對(duì)象聲明規(guī)則/72
5.1.3常量/73
5.1.4信號(hào)/74
5.1.5變量/75
5.1.6別名/76
5.2標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)類型/77
5.2.1bit/77
5.2.2bit_vector/77
5.2.3boolean/78
5.2.4boolean_vector/78
5.2.5integer/78
5.2.6natural/79
5.2.7positive/79
5.2.8integer_vector/79
5.2.9character/79
5.2.10string/80
5.3標(biāo)準(zhǔn)邏輯數(shù)據(jù)類型/80
5.4數(shù)值表達(dá)方法/82
5.5數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換/83
5.6自定義數(shù)據(jù)類型/84
5.6.1自定義整數(shù)類型/84
5.6.2枚舉類型/85
5.6.3子數(shù)據(jù)類型/85
5.6.4數(shù)組類型/85
5.7預(yù)定義屬性/86
5.7.1標(biāo)量數(shù)據(jù)類型的預(yù)定義屬性/86
5.7.2數(shù)組類型的預(yù)定義屬性/87
5.7.3信號(hào)的預(yù)定義屬性/88
5.8VHDL中的運(yùn)算/88
5.8.1賦值運(yùn)算符/89
5.8.2邏輯運(yùn)算符/89
5.8.3算術(shù)運(yùn)算符/90
5.8.4關(guān)系運(yùn)算符/90
5.8.5移位運(yùn)算/91
5.8.6合并運(yùn)算符/91
5.8.7運(yùn)算符的優(yōu)先級(jí)/92
思考題/92
第6章VHDL語(yǔ)言的程序結(jié)構(gòu)/93
6.1VHDL設(shè)計(jì)模型/93
6.1.1數(shù)據(jù)流模型/93
6.1.2行為模型/93
6.1.3結(jié)構(gòu)化模型/94
6.2VHDL程序結(jié)構(gòu)/94
6.2.1實(shí)體/95
6.2.2架構(gòu)/97
6.2.3庫(kù)和包/98
6.2.4配置/100
6.3簡(jiǎn)單的例子/100
思考題/104第7章并行語(yǔ)句/105
7.1簡(jiǎn)單信號(hào)賦值語(yǔ)句/105
7.2條件信號(hào)賦值語(yǔ)句/110
7.3選擇信號(hào)賦值語(yǔ)句/114
7.4產(chǎn)生語(yǔ)句/118
7.5塊語(yǔ)句/121
7.6多驅(qū)動(dòng)源賦值問(wèn)題/123
思考題/124第8章順序語(yǔ)句/125
8.1鎖存器和觸發(fā)器/125
8.2進(jìn)程/127
8.3IF語(yǔ)句/128
8.3.1IF…THEN…END IF/128
8.3.2IF…THEN…ELSE…END IF/129
8.3.3IF…THEN…ELSIF…THEN…
END IF/129
8.3.4IF…THEN…ELSIF…THEN…
ELSE…END IF/130
8.3.5嵌套式IF語(yǔ)句/133
8.4CASE語(yǔ)句/138
8.5WAIT語(yǔ)句/141
8.6LOOP語(yǔ)句/143
8.6.1無(wú)條件循環(huán)/143
8.6.2FOR…LOOP循環(huán)/143
8.6.3WHILE…LOOP循環(huán)/146
8.6.4LOOP…EXIT循環(huán)/146
8.6.5LOOP…NEXT循環(huán)/147
8.7寄存器的引入問(wèn)題/147
8.8信號(hào)和變量的再討論/148
思考題/155第9章元件/156
9.1元件的聲明/156
9.2元件例化/157
9.3元件聲明和例化方法/157
思考題/172第10章庫(kù)、包與子函數(shù)/173
10.1庫(kù)/173
10.2包/174
10.3子程序/177
10.3.1函數(shù)/178
10.3.2過(guò)程/181
10.4過(guò)程、函數(shù)和進(jìn)程討論/185
10.4.1子程序與進(jìn)程/185
10.4.2函數(shù)與過(guò)程/186
思考題/186第11章有限狀態(tài)機(jī)/187
11.1FSM的系統(tǒng)圖和狀態(tài)圖/187
11.2FSM的編程框架/188
11.3Moore型FSM設(shè)計(jì)/189
11.3.1系統(tǒng)圖設(shè)計(jì)/189
11.3.2狀態(tài)機(jī)描述/189
11.3.3編程實(shí)現(xiàn)/190
11.4Mealy型FSM設(shè)計(jì)/191
11.5綜合設(shè)計(jì)/193
11.6FSM中的問(wèn)題/200
思考題/201附錄AVHDL中的保留字/202附錄B縮略語(yǔ)/203參考文獻(xiàn)/204