EDA技术与FPGA应用设计 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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张文爱 编

图书标签:

• EDA
• FPGA
• 数字电路设计
• Verilog
• VHDL
• 可编程逻辑器件
• 硬件描述语言
• 电子设计自动化
• 数字集成电路
• 嵌入式系统

出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121158780

版次：1

商品编码：10957099

包装：平装

丛书名： 电子信息科学与工程类专业规划教材

开本：16开

出版时间：2012-01-01

用纸：胶版纸

页数：235

内容简介

　　《EDA技术与FPGA应用设计》主要包括CPLD/FPGA可编程逻辑器件介绍，可编程逻辑器件EDA开发软件使用，VHDL硬件描述语言设计方法和SOPC应用4大部分。第一部分CPLD/FPGA可编程逻辑器件主要介绍可编程器件结构原理、设计流程、常用芯片特点及选用；第二部分重点介绍目前国内外常用EDA软件isp Design EXPERT System、QuartusⅡ、ISE开发流程；第三部分重点讲述VHDL语言基础、描述方法及设计实例；第四部分主要介绍DSP Builder、SOPC Builder、NiosⅡ应用及实例。

目录

第1章 可编程逻辑器件概述
1.1 数字逻辑电路设计与ASIC技术
1.1.1 数字逻辑电路设计方法
1.1.2 ASIC及其设计方法
1.2 PLD概述
1.2.1 PLD的发展
1.2.2 PLD的分类
1.3 PLD逻辑表示法
1.4 PLD的设计与开发
1.4.1 PLD的设计流程
1.4.2 PLD的开发环境
1.4.3 IP核复用技术
习题1
第2章 大规模可编程逻辑器件CPLD/FPGA
2.1 CPLD结构与工作原理
2.1.1 Lattice公司的CPLD器件系列
2.1.2 ispLSI 1016的结构
2.1.3 ispLSI系列器件的主要技术特性
2.1.4 ispLSI器件的设计与编程
2.2 FPGA内部结构与工作原理
2.3 CPLD/FPGA产品概述
2.3.1 Altera公司产品
2.3.2 Xilinx公司产品
2.3.3 Lattice公司产品
2.4 编程与配置
2.4.1 在系统可编程ISP
2.4.2 配置
2.5 CPLD与FPGA的比较和选用
习题2
第3章 常用EDA软件
3.1 isp Design EXPERT System编程软件
3.1.1 建立设计项目
3.1.2 原理图源文件输入
3.1.3 功能和时序仿真
3.1.4 器件适配
3.1.5 器件编程
3.1.6 VHDL源文件输入方法
3.2 QuartusⅡ操作指南
3.2.1 建立设计工程
3.2.2 原理图源文件输入
3.2.3 编译
3.2.4 仿真验证
3.2.5 器件编程
3.2.6 VHDL设计输入方法
3.3 ISE开发软件
3.3.1 ISE概述
3.3.2 新建工程
3.3.3 新建VHDL源文件
3.3.4 波形仿真
3.3.5 设计实现
3.3.6 下载配置
习题3
第4章 VHDL语言基础
4.1 VHDL语言的基本组成
4.1.1 参数部分
4.1.2 实体部分
4.1.3 结构体部分
4.2 VHDL语言要素
4.2.1 文字规则
4.2.2 数据对象
4.2.3 VHDL中的数据类型
4.2.4 VHDL语言的运算符
4.2.5 VHDL的属性
习题4
第5章 VHDL基本描述语句
5.1 顺序语句
5.1.1 顺序赋值语句
5.1.2 IF语句
5.1.3 CASE语句
5.1.4 LOOP语句
5.1.5 NEXT语句
5.1.6 EXIT语句
5.1.7 WAIT语句
5.1.8 NULL语句
5.2 并行语句
5.2.1 并行信号赋值语句
5.2.2 PROCESS进程语句
5.2.3 元件例化语句
5.2.4 BLOCK块语句
5.2.5 GENERATE生成语句
习题5
第6章 子程序与程序包
6.1 子程序
6.1.1 函数
6.1.2 过程
6.2 程序包
6.2.1 程序包定义
6.2.2 程序包引用
6.2.3 常用预定义程序包
习题6
第7章 常用电路的VHDL描述
7.1 组合逻辑电路VHDL描述
7.1.1 基本门电路
7.1.2 编码器
7.1.3 译码器
7.1.4 数值比较器
7.1.5 数据选择器
7.1.6 算术运算
7.1.7 三态门电路
7.1.8 双向端口设计
7.2 时序逻辑电路
7.2.1 触发器
7.2.2 计数器
7.2.3 移位寄存器
7.2.4 状态机
7.3 存储器设计
7.3.1 ROM存储器设计
7.3.2 RAM存储器设计
习题7
第8章 宏功能模块与IP核应用
8.1 LPM_RAM
8.1.1 LPM_RAM宏模块定制
8.1.2 工程编译
8.1.3 仿真验证
8.1.4 查看RTL原理图
8.1.5 LPM_RAM应用
8.2 LPM_ROM宏模块
8.2.1 建立初始化数据文件
8.2.2 LPM_ROM宏模块配置
8.2.3 仿真验证
8.2.4 LPM_ROM模块调用
8.3 时钟锁相环宏模块
8.3.1 LPM_DLL宏模块配置
8.3.2 PLL模块调用
8.3.3 仿真验证
8.4 片内逻辑分析仪
8.4.1 新建逻辑分析仪设置文件
8.4.2 引脚锁定
8.4.3 编程下载
8.4.4 信号采样
习题8
第9章 DSP Builder应用
9.1 DSP Builder软件安装
9.2 DSP Builder设计实例
9.2.1 建立Simulink模型
9.2.2 模型仿真
9.2.3 模型编译
习题9
第10章 SOPC Builder应用
10.1 SOPC Builder
10.2 Nios II 综合设计实例
习题10
参考文献

前言/序言

《数字逻辑设计与验证：原理与实践》 内容简介 本书旨在为读者提供一套全面而深入的数字逻辑设计与验证知识体系，涵盖了从基础理论到高级应用的各个层面。本书内容侧重于数字电路的原理、设计方法、实现技术以及现代验证流程，旨在培养读者扎实的理论基础和解决实际问题的能力。我们期望通过本书的学习，读者能够熟练掌握使用硬件描述语言（HDL）进行设计，理解和运用各种设计约束，并能有效地对设计进行验证，最终实现高性能、低功耗、低成本的数字系统。 第一篇：数字逻辑基础与建模 本篇内容将为读者打下坚实的理论基础。我们将从最基本的逻辑门和组合逻辑电路讲起，深入剖析其工作原理和设计方法。随后，我们将转向时序逻辑电路，详细介绍触发器、寄存器、计数器等核心单元，以及它们在数字系统中的作用。 第一章：数字逻辑基础： 介绍二进制、逻辑运算、布尔代数的基本概念，以及各种逻辑门（AND, OR, NOT, XOR, NAND, NOR）的真值表和逻辑符号。重点讲解卡诺图和布尔代数化简方法，帮助读者掌握优化逻辑函数的设计技巧。 第二章：组合逻辑电路设计： 深入讲解如何设计各种组合逻辑电路，包括译码器、编码器、多路复用器、加法器、减法器等。我们将通过实例演示，展示如何将逻辑功能分解为更小的模块，并利用HDL进行建模。 第三章：时序逻辑电路基础： 引入时序逻辑的概念，重点讲解锁存器（Latch）和触发器（Flip-Flop）的工作原理，包括D触发器、JK触发器、T触发器等。详细分析时钟信号的作用，以及建立时间（Setup Time）和保持时间（Hold Time）对时序电路稳定性的影响。 第四章：时序逻辑电路设计： 介绍如何设计和分析寄存器、移位寄存器、计数器（同步、异步）等复杂时序电路。讲解状态机的概念，包括有限状态机（FSM）的定义、状态转换图、状态表的设计，以及如何使用HDL实现状态机。 第五章：硬件描述语言（HDL）建模： 本章将重点介绍Verilog HDL。我们将从基本语法开始，讲解变量、数据类型、运算符、过程语句（`always`）、条件语句（`if-else`, `case`）、循环语句（`for`, `while`）等。重点在于如何使用HDL来描述硬件的功能，包括行为级建模、数据流建模和结构级建模。我们将通过丰富的代码示例，帮助读者快速掌握HDL的建模技巧，并理解不同建模方式的优劣。 第二篇：数字系统设计进阶 在掌握了基础的数字逻辑设计和HDL建模之后，本篇将带领读者深入探索更复杂的数字系统设计技术。我们将关注如何设计高效的处理器、内存接口以及如何处理数据流。 第六章：运算器设计： 详细介绍算术逻辑单元（ALU）的设计。我们将讲解加减法器（如全加器、超前进位加法器）、乘法器（如阵列乘法器、Booth乘法器）、除法器等的设计原理和HDL实现。 第七章：存储器接口与控制： 介绍各种类型的存储器，如SRAM、DRAM、Flash等，以及它们的基本工作原理和接口时序。重点讲解如何设计存储器控制器，包括地址生成、读写时序控制、数据缓冲等。 第八章：数据通路与控制器设计： 讲解如何将运算器、存储器、寄存器等基本模块组合起来，构成完整的数据通路。深入分析控制器在数据通路中的作用，讲解硬连线控制器和微程序控制器的设计方法。 第九章：中断与异常处理： 介绍现代处理器中必不可少的中断和异常处理机制。讲解中断请求、中断向量、中断服务程序（ISR）等概念，以及如何设计中断控制器来响应和处理各种中断事件。 第十章：流水线技术： 引入流水线技术，解释其如何提高处理器的吞吐量。讲解五级流水线（取指、译码、执行、访存、写回）的设计，并分析流水线冒险（结构冒险、数据冒险、控制冒险）及其解决方法（如旁路、流水线暂停）。 第三篇：数字系统验证与优化 本篇内容将重点关注数字系统设计的验证过程和性能优化技术。我们将介绍现代验证方法学，包括测试平台搭建、激励生成、断言检查等，并探讨如何优化设计以满足性能、功耗和面积要求。 第十一章：数字系统验证基础： 介绍验证在数字设计流程中的重要性。讲解测试平台（Testbench）的概念，包括激励生成器、响应检查器、错误检测机制等。我们将学习如何编写高效的Verilog Testbench来驱动被测设计（DUT）。 第十二章：验证方法学与高级验证技术： 介绍面向对象的验证方法学（如UVM），包括其核心概念（组件、序列、覆盖率、约束随机生成）和优势。讲解断言（Assertion）在验证中的应用，包括SVA（SystemVerilog Assertions）的基本语法和使用场景，用于捕获设计中的逻辑错误。 第十三章：时序分析与约束： 深入讲解时序分析（STA）的概念。介绍时序约束（Timing Constraints）的重要性，包括时钟约束（Clock Constraints）、输入/输出延迟约束（Input/Output Delay Constraints）、伪路径（False Path）和多周期路径（Multicycle Path）的定义。讲解如何通过约束文件指导综合和布局布线工具，以满足设计的时间要求。 第十四章：功耗与面积优化： 探讨数字电路的功耗和面积优化技术。讲解静态功耗和动态功耗的来源，以及降低功耗的常用方法，如时钟门控（Clock Gating）、电源门控（Power Gating）、低功耗设计技术等。同时，介绍如何通过算法优化、逻辑优化和综合工具的选项来减小电路的面积。 第十五章：设计实现流程与工具链： 简要介绍典型的数字集成电路（IC）设计和现场可编程门阵列（FPGA）设计流程。讲解综合（Synthesis）、布局布线（Place and Route）、时序分析、网表生成等关键步骤。介绍主流的EDA工具，如Synopsys, Cadence, Mentor Graphics等（仅提及，不详细介绍具体操作），以及FPGA厂商提供的开发套件（如Xilinx Vivado, Intel Quartus Prime）。 附录 附录A：SystemVerilog 简介： 简要介绍SystemVerilog相对于Verilog的增强功能，如数据类型、结构体、联合体、枚举类型、类、接口等，为读者进一步学习高级验证技术打下基础。 附录B：参考电路图与代码示例： 提供一些常用的数字电路的参考电路图和详细的Verilog代码实现，方便读者对照学习和实践。 本书内容结构清晰，循序渐进，理论结合实践。每章都配有丰富的例题和习题，帮助读者巩固所学知识。本书适合高等院校电子工程、计算机科学、自动化等专业的学生，以及从事数字逻辑设计、集成电路设计、嵌入式系统开发等领域的工程师阅读。通过本书的学习，读者将能够独立完成复杂的数字逻辑设计任务，并掌握现代数字系统验证的核心技术。

评分☆☆☆☆☆

我一直在寻求一本能够将EDA技术的精髓与FPGA实际应用设计紧密结合的书籍，而《EDA技术与FPGA应用设计》这个书名正是我所期望的。作为一名对硬件开发充满热情的学习者，我希望能够理解EDA工具如何从高层次的系统描述，逐步细化到最终的门级网表，以及在这一过程中所涉及的各种关键技术。我特别期待书中能够深入探讨数字逻辑设计的原理，以及如何使用硬件描述语言（HDL）来精确地表达这些逻辑。关于FPGA本身，我希望了解不同架构的FPGA（如LUT、DRAM、SRAM等）的内在工作机制，以及如何在设计中充分利用它们的特性。我更看重的是书中能够提供一些真实的、具有挑战性的FPGA应用案例，并详细阐述如何运用EDA工具来完成这些案例的设计，包括需求分析、架构设计、模块划分、编码实现、仿真验证、时序约束以及物理实现等各个环节。例如，在嵌入式系统设计中，如何利用FPGA实现高性能的处理器或者加速器？在通信领域，如何设计高速接口或者信号处理模块？如果书中能提供这些方面的深度剖析和实操指导，那将是我学习FPGA设计过程中不可多得的宝贵资源。

评分☆☆☆☆☆

读过一些关于FPGA的入门书籍，但总觉得缺乏将EDA技术与具体应用设计紧密结合的指导。 《EDA技术与FPGA应用设计》这个书名听起来恰好弥补了这一空白。我特别关注的是书中对于EDA工具链的详尽介绍，尤其是那些能够帮助工程师提高设计效率和质量的先进功能。例如，我希望能了解如何利用约束文件来精细控制FPGA的时序和资源分配，如何进行全面的静态时序分析（STA）来确保设计的稳定性，以及如何运用形式验证等技术来提高设计的正确性。在FPGA应用设计方面，我渴望看到一些涵盖不同复杂度等级的实例，从简单的逻辑单元到复杂的SoC（片上系统）设计。书中能否深入分析这些案例的设计思路、遇到的挑战以及如何通过EDA工具来克服？我尤其对那些能够展示EDA技术如何帮助实现高性能、低功耗和高可靠性设计的例子感兴趣。例如，在高速数字信号处理中，如何通过EDA工具进行并行化设计和流水线优化？在低功耗设计中，如何利用EDA工具来识别和优化功耗热点？这本书如果能在这方面提供深刻的见解，将对我非常有价值。

评分☆☆☆☆☆

对于我这样一个希望深入理解FPGA开发过程的读者来说，《EDA技术与FPGA应用设计》这个书名具有相当大的吸引力。我理解EDA技术是实现FPGA设计的基础，但我更希望这本书能提供关于如何将这些技术有效地应用于具体设计项目的方法论。我期待书中能够详细解析不同类型的FPGA器件，以及它们的特点和适用范围，例如，不同工艺节点的FPGA在性能、功耗和成本上的差异。在EDA工具方面，我不仅希望了解其基本操作，更希望看到如何利用它们进行更高级的分析和优化，比如电源完整性分析、信号完整性分析，以及如何根据仿真的结果来迭代优化设计。在FPGA应用设计方面，我希望这本书能提供一些具有代表性的案例，展示如何将抽象的算法转化为具体的硬件逻辑，并最终在FPGA上实现。我尤其关心那些能够体现EDA技术在加速开发周期、提高设计质量方面的价值的实例。比如，书中能否介绍如何利用IP核库来快速构建复杂系统，或者如何通过自动化工具来简化重复性的设计任务？这本书如果能在这方面提供实用的指导，将对我非常有帮助。

评分☆☆☆☆☆

这本书的标题让我对EDA（电子设计自动化）技术在FPGA（现场可编程门阵列）应用设计中的实际运用充满了期待。我一直对硬件设计的底层逻辑和高效实现方法很感兴趣，而FPGA无疑是当前实现这些目标的重要平台。EDA工具的普及和发展，极大地提高了硬件设计的效率和复杂性处理能力，能够深入了解这两者之间的融合，对我来说是一件非常有价值的事情。我尤其希望书中能够详细介绍一些主流的EDA软件，比如Vivado、Quartus等，不仅仅是介绍它们的功能，更重要的是如何利用这些工具来高效地进行逻辑综合、布局布线、时序分析等关键步骤。另外，FPGA的结构和工作原理也是我非常想了解的，比如不同的FPGA架构（如SRAM型、Flash型、Anti-fuse型）的优缺点，以及如何根据具体应用场景选择合适的FPGA器件。如果书中能够结合实际项目案例，从需求分析、系统设计、HDL（硬件描述语言）编码、仿真验证到最终的硬件实现，一步步地展示EDA技术如何指导FPGA应用设计，那将是极具启发性的。我还期待书中能探讨一些高级的FPGA设计技巧，比如如何优化代码以提高性能、降低功耗，以及如何进行IP核的集成和复用。总的来说，我希望这本书能提供一个全面且深入的视角，帮助我理解EDA技术如何赋能FPGA应用设计，并为我未来的学习和实践提供坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

我最近在寻找一本能够系统讲解FPGA开发流程的书籍，而《EDA技术与FPGA应用设计》这个书名正好触动了我的兴趣点。我一直对数字逻辑电路的设计和实现很着迷，而FPGA作为一种高度灵活的硬件平台，为实现复杂的数字系统提供了无限可能。EDA技术作为实现这一切的“幕后推手”，其重要性不言而喻。我希望这本书能够详细阐述从概念设计到最终产品落地的整个生命周期，涵盖硬件描述语言（如Verilog或VHDL）的选择与编写技巧，以及如何通过EDA工具进行有效的仿真和验证。特别是针对一些常见的FPGA应用领域，比如嵌入式系统、信号处理、通信接口等，书中能否给出一些具体的设计案例和实现思路？我非常希望能够学习到如何将理论知识转化为实际可用的硬件设计。此外，对于FPGA的性能优化和功耗管理，我也希望能有所深入的了解。例如，如何通过算法改进、代码优化以及利用FPGA自身的特性来达到高性能和低功耗的目标。书中如果能提供一些关于FPGA设计中常见问题的排查和调试方法，那将对我帮助巨大。我期待这本书能够成为我掌握FPGA设计技术的得力助手，带领我进入一个充满挑战和创新的硬件设计世界。