EDA技术（VHDL版）/高职电子类“十二五”规划教材 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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马玉清 编

图书标签:

• EDA
• VHDL
• 数字电路
• 可编程逻辑器件
• FPGA
• Verilog
• 电子技术
• 高职教材
• 电路设计
• 集成电路

出版社： 中国科学技术大学出版社

ISBN：9787312034794

版次：1

商品编码：11551326

包装：平装

丛书名： 高职电子类“十二五”规划教材

开本：16开

出版时间：2014-08-01

用纸：胶版纸

页数：267

字数：442000

正文语种：中文

内容简介

　　《EDA技术（VHDL版）/高职电子类“十二五”规划教材》基于生产实际和岗位能力需求，重构传统知识体系，融入最新EDA技术发展，按照完整性、趣味性、适用性和扩展性的原则，选择日常生活中接触到的电子产品为主要载体，根据职业成长规律和学习认知规律组织教学内容，构建了六个模块：原理图输入设计、利用VHDL语言实现常用数字电路、LPM宏功能模块应用、EDA技术设计深入与硬件实现、VHDL状态机设计与应用、数字电子系统综合设计实例。

目录

前言

绪论 EDA技术概述
0.1 EDA技术
0.2 EDA技术的主要内容
0.3 EDA技术开发流程
0.4 EDA和传统设计方法的比较
0.5 EDA技术的发展趋势

模块1 原理图输入设计
任务1 三人表决器的设计
1.1 任务分析
1.2 相关知识
1.3 任务实施
任务2 8位二进制全加器设计
2.1 任务分析
2.2 相关知识
2.3 任务实施
任务3 电子钟计数电路设计
3.1 任务分析
3.2 相关知识
3.3 任务实施

模块2 利用VHDL语言实现常用数字电路
任务1 常用组合逻辑电路设计
1.1 任务分析
1.2 相关知识
1.3 任务实施
任务2 时序逻辑电路设计
2.1 任务分析
2.2 相关知识
2.3 任务实施

模块3 LPM宏功能模块应用
任务1 8位流水线乘法累加器的设计
1.1 任务分析
1.2 相关知识
1.3 任务实施
任务2 正弦波信号发生器
2.1 任务分析
2.2 相关知识
2.3 任务实施

模块4 EDA技术设计深入与硬件实现
任务1 十进制计数器的软硬件操作流程
1.1 任务分析
1.2 相关知识
1.3 任务实施
任务2 简易时钟计数电路设计
2.1 任务分析
2.2 相关知识
2.3 任务实施
任务3 十六进制七段数码显示译码器设计
3.1 任务分析
3.2 相关知识
3.3 任务实施

模块5 VHDL状态机设计与应用
任务1 多路彩灯控制器设计
1.1 任务分析
1.2 相关知识
1.3 任务实施
任务2 自动售货机的设计
2.1 任务分析
2.2 相关知识
2.3 任务实施

模块6 数字电子系统综合设计实例
任务1 序列检测器设计
1.1 任务分析
1.2 相关知识
1.3 任务实施
任务2 数字时钟的设计
2.1 任务分析
2.2 相关知识
2.3 任务实施
任务3 出租车计费器的设计
3.1 任务分析
3.2 相关知识
3.3 任务实施
任务4 十字路口交通灯控制电路的设计
4.1 任务分析
4.2 相关知识
4.3 任务实施
任务5 音乐电子琴设计
5.1 任务分析
5.2 相关知识
5.3 任务实施

参考文献

前言/序言

EDA技术（VHDL版）/高职电子类“十二五”规划教材 内容简介 本书旨在系统地阐述数字电路设计中至关重要的EDA（Electronic Design Automation）技术，并以VHDL（VHSIC Hardware Description Language）作为核心硬件描述语言，为高职电子类专业的学生提供一套全面、深入的学习教材。本书紧密结合“十二五”教育规划对高职人才培养提出的新要求，致力于培养学生扎实的数字系统设计基础，熟练掌握EDA工具的应用能力，以及运用VHDL进行复杂数字电路建模、仿真和综合的实践技能，为学生未来从事嵌入式系统设计、FPGA开发、ASIC设计等相关领域的工作奠定坚实的基础。 第一篇：EDA技术基础与VHDL入门 本篇将带领读者走进EDA技术的宏大世界，首先介绍EDA技术的概念、发展历程、重要性及其在现代电子设计中的核心地位。我们将深入探讨EDA工具链的组成，包括前仿工具、综合工具、布局布线工具以及后仿工具等，让读者对整个数字芯片设计流程有一个清晰的认识。 随后，本书将重点聚焦于VHDL语言。VHDL作为一种强大的硬件描述语言，能够以文本形式描述数字电路的结构、行为和时序。我们将从VHDL的基本语法和结构入手，详细讲解数据类型、运算符、赋值语句、进程语句、信号与变量的区别与联系、端口声明、实体与架构等核心概念。通过大量的实例，读者将学习如何使用VHDL描述组合逻辑和时序逻辑电路，例如： 组合逻辑电路设计： 门电路级描述： 学习如何使用VHDL描述基本的逻辑门（AND, OR, NOT, XOR等）以及组合逻辑功能，如多路选择器、译码器、编码器、加法器、减法器等。我们将展示如何通过并行赋值语句和`with-select`语句来描述这些电路。 行为级描述： 掌握如何利用VHDL的并发和顺序语句来描述复杂组合逻辑的功能，例如实现具有使能端和清零端的寄存器、状态机控制逻辑等。我们将重点讲解`process`语句的使用，以及如何通过条件语句（`if-then-else`, `case`）和循环语句（`for`, `while`，尽管在综合时需谨慎使用）来构建复杂的逻辑。 数据流建模： 学习如何使用`assign`语句（或等效的并发赋值）来描述电路的数据流特性，特别适用于描述组合逻辑的并行操作。 时序逻辑电路设计： 基本触发器： 详细讲解D触发器、JK触发器、T触发器等基本时序元件的VHDL建模，包括如何处理时钟信号、异步/同步复位和置位等。我们将重点演示同步时序逻辑的设计方法，以确保设计的可综合性和稳定性。 寄存器与移位寄存器： 学习如何构建不同位宽的寄存器，以及如何实现并行输入/并行输出、串行输入/并行输出、并行输入/串行输出、串行输入/串行输出等各种类型的移位寄存器。 计数器： 深入讲解同步加法计数器、减法计数器、可预置计数器、可置位计数器等各类计数器的VHDL设计，包括如何实现模N计数器。 有限状态机（FSM）： 本书将花费大量篇幅讲解有限状态机的设计。我们将从状态机的基本概念（状态、输入、输出、转移）出发，介绍Mealy型和Moore型状态机的区别，并详细演示如何使用VHDL描述状态机，包括状态寄存器的定义、状态转移逻辑的实现以及输出逻辑的生成。我们将通过具体实例，如交通灯控制器、序列检测器等，来加深读者对状态机设计的理解。 第二篇：VHDL进阶应用与仿真验证 在掌握了VHDL的基础知识后，本篇将带领读者进入更高级的应用层面，并强调仿真验证在数字设计中的重要性。 VHDL高级特性： 子程序（Functions & Procedures）： 学习如何定义和使用函数与过程来封装可重用的逻辑模块，提高代码的可读性和可维护性。我们将展示如何利用函数进行数据转换和简单的逻辑运算，以及如何利用过程来描述一组顺序执行的语句。 组件（Components）与实例化（Instantiation）： 讲解如何创建模块化的设计，通过定义组件并在顶层模块中实例化来构建层次化结构。我们将详细演示如何声明组件、定义接口以及进行实例化操作，这对于设计大型复杂系统至关重要。 包（Packages）与库（Libraries）： 介绍如何创建自定义的VHDL包，将常用的函数、类型、常量等集合起来，并在不同的设计文件中共享使用。学习如何使用`use`语句引用标准库和用户自定义库，以方便地访问预定义的组件和功能。 属性（Attributes）： 讲解VHDL提供的各种属性，如`'event'`, `'last_value'`, `'stable'`等，以及如何利用它们进行更精细的时序控制和信号状态监测。 生成语句（Generate Statements）： 学习使用`for`和`if`生成语句来根据参数生成重复的硬件结构或根据条件选择性地生成硬件，这对于设计可配置和参数化的模块非常有用。 VHDL仿真与验证： 仿真器的作用： 深入阐述仿真在数字电路设计流程中的关键作用，包括功能验证、时序分析、功耗估算等。 测试平台（Testbench）设计： 本书将重点讲解如何编写VHDL测试平台来验证设计的正确性。我们将介绍测试平台的结构，包括端口声明、信号驱动、激励生成、结果检查等。读者将学习如何生成各种输入激励，模拟不同的工作场景，并捕获和分析输出信号。 仿真波形分析： 掌握如何使用仿真工具提供的波形查看器来观察信号的变化，分析电路的运行行为，找出设计中的错误。我们将讲解如何设置波形显示、缩放、查找等操作。 覆盖率（Coverage）： 简要介绍仿真覆盖率的概念，包括行覆盖率、分支覆盖率、状态覆盖率等，以及它们在全面验证设计中的作用。 第三篇：EDA工具的应用与综合 本篇将聚焦于实际的EDA工具应用，以及将VHDL代码转化为实际硬件的过程。 主流EDA工具介绍： Xilinx Vivado / Altera Quartus Prime： 重点介绍目前主流的FPGA设计软件（如Xilinx Vivado或Intel Quartus Prime）。本书将以其中一种（或两种）为例，详细介绍其用户界面、工程创建、文件管理、IP核集成、综合、实现（布局布线）、配置/编程等基本流程。 其他EDA工具： 简要介绍用于ASIC设计的EDA工具，如Cadence、Synopsys等，让读者对整个EDA行业有更广泛的认识。 VHDL代码的综合： 综合的原理与过程： 详细解释综合（Synthesis）的概念，即将抽象的硬件描述语言代码映射到目标器件（如FPGA的查找表LUT、寄存器等）上的逻辑门和触发器。 可综合VHDL： 强调编写可综合VHDL代码的重要性。我们将总结编写可综合代码的规则和原则，例如避免使用延迟语句（`wait for ...`）、避免使用不可综合的VHDL构造（如某些文件I/O操作），以及如何正确使用时钟和复位信号。 综合报告分析： 学习如何解读综合工具生成的报告，包括资源利用率（LUTs, Flip-flops, BRAMs等）、时序约束、关键路径分析等，并根据报告结果优化设计。 FPGA实现流程： 布局与布线（Place & Route）： 讲解如何将综合后的逻辑网表映射到FPGA芯片的物理资源上，并进行连接。 时序约束： 学习如何设置时序约束（Timing Constraints），如时钟频率、输入输出延迟等，以指导工具进行优化，满足设计的时序要求。 生成比特流文件： 讲解如何生成最终的比特流文件（Bitstream），用于对FPGA进行配置和编程。 第四篇：典型数字系统设计实例 为了帮助读者将所学知识融会贯通，本书将提供一系列典型的数字系统设计实例，覆盖不同层次和应用领域。 简单通信接口设计： 如UART（通用异步收发器）发送/接收模块的设计。 数据处理模块： 如CRC校验模块、CORDIC算法实现等。 存储器接口： 如简单的SRAM/DDR控制器接口设计（概念性介绍）。 简单的嵌入式系统控制器： 结合简单的CPU或微控制器接口，设计外围控制逻辑。 每一个实例都将遵循完整的EDA设计流程：需求分析、VHDL建模、仿真验证、综合、实现，并附带详细的代码注释和设计思路讲解。 本书特色 紧扣高职教学需求： 内容的选择和深度均根据高职电子类专业的教学特点和人才培养目标进行设计。 理论与实践并重： 既有扎实的VHDL语言理论讲解，也包含大量的实例分析和EDA工具操作指导。 循序渐进的结构： 从基础概念到高级应用，由浅入深，帮助读者逐步建立对EDA技术的全面认知。 丰富的实例： 大量精选的VHDL代码示例和典型设计实例，有助于读者理解抽象概念，掌握实际应用技能。 强调验证的重要性： 将仿真和测试平台的概念贯穿始终，培养学生严谨的设计和验证习惯。 面向未来： 引导学生了解数字设计领域的前沿技术和发展趋势。 本书的出版，期望能为高职电子类专业的教学提供一份高质量的教材，帮助广大学子在EDA技术领域打下坚实的基础，掌握关键的职业技能，为未来的职业发展和创新创业奠定坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

我是一位电子爱好者，一直以来都对数字电路和FPGA设计充满了浓厚的兴趣。虽然我并非科班出身，但凭借着自学和实践，已经积累了一定的电子基础知识。我了解到EDA技术是实现复杂数字电路设计和FPGA编程的关键，而VHDL是其中一种重要的硬件描述语言。这本书《EDA技术（VHDL版）/高职电子类“十二五”规划教材》的名字听起来非常权威，而且“十二五”规划教材的定位也让我觉得其内容应该比较扎实和系统。我非常期待这本书能够从最基础的VHDL语法讲起，逐步深入到更复杂的电路结构设计，例如状态机、存储器等。我希望通过阅读这本书，能够清晰地理解不同类型的数字电路是如何用VHDL来描述的，以及如何通过EDA工具进行仿真和调试，找出设计中的错误。此外，如果书中能有一些简单的FPGA实践项目，比如LED闪烁、数码管显示等，那我将非常高兴，因为这将是我将理论知识转化为实际动手能力的重要途径，让我能够亲身体验EDA技术的魅力。

评分☆☆☆☆☆

我是一名职业技术学院的教师，负责教授电子类专业课程。在课程设置中，EDA技术是必不可少的一部分，尤其是在数字化设计和嵌入式系统开发方面。我一直在寻找一本适合高职院校学生特点的教材，要求既有理论深度，又不失实践可操作性，《EDA技术（VHDL版）/高职电子类“十二五”规划教材》这个标题正好符合我的需求。我非常看重教材的内容是否贴合当前行业发展趋势，是否能够培养学生解决实际问题的能力。VHDL语言作为一种成熟且广泛应用的硬件描述语言，其在教育中的应用非常重要。我期待这本书能够为我提供一套系统、完整的教学体系，能够帮助我的学生理解EDA设计的基本原理、掌握VHDL语言的语法和编程技巧，并能够初步掌握使用EDA工具进行电路设计、仿真和实现的过程。我希望教材的难度适中，语言通俗易懂，能够激发学生的学习兴趣，并且能够引导他们思考如何将EDA技术应用于实际的电子产品开发中，为他们未来的职业发展打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

作为一名资深软件工程师，近年来我开始涉足嵌入式硬件开发领域，深感EDA技术的重要性。在项目开发过程中，我经常需要与硬件工程师协作，而对EDA的理解程度直接影响到沟通效率和问题解决的及时性。《EDA技术（VHDL版）/高职电子类“十二五”规划教材》这个书名让我眼前一亮，特别是“VHDL版”的后缀，恰好是我想要深入了解的。我期待这本书能够提供关于VHDL在实际工程项目中的应用案例，例如如何在FPGA上实现特定的通信协议、如何设计高性能的数据处理单元等等。我希望通过学习，能够掌握VHDL的高级特性，理解代码的优化技巧，以及如何有效地进行仿真和时序约束，以确保设计的硬件能够满足性能和功耗要求。我也会关注书中关于EDA工具链的介绍，了解不同工具的特点和使用方法，以便更好地将其融入到我的软件开发流程中，实现软硬件的协同设计和优化，最终提升整个项目的开发效率和产品质量。

评分☆☆☆☆☆

这本书我早就听说过，一直想入手一本。作为一名在自动化领域摸爬滚打多年的工程师，深知EDA技术的重要性。尤其是在嵌入式系统开发和FPGA设计中，EDA工具更是不可或缺的利器。我关注这本《EDA技术（VHDL版）/高职电子类“十二五”规划教材》已经有段时间了，听说它覆盖了EDA技术的方方面面，从基础理论到实际应用，都有深入的讲解。尤其令我期待的是，它采用了VHDL语言作为讲解的主体，这正是我目前工作中最常用、最熟悉的硬件描述语言。我相信，通过学习这本书，我能够进一步巩固和提升我的EDA技术水平，更好地应对工作中遇到的各种挑战，比如更高效地设计和验证复杂的数字电路，优化FPGA的性能，甚至能够探索一些更前沿的EDA应用领域。听说这本书在内容组织上非常合理，逻辑清晰，循序渐进，即使是对EDA技术不太熟悉的初学者也能轻松上手。我很期待能从书中获得宝贵的知识和实践经验，将其运用到我的实际工作中，为我的职业发展注入新的动力。

评分☆☆☆☆☆

对于我这种电子信息工程专业的学生来说，一本好的教材是开启职业生涯的关键。我正在寻找一本能够系统学习EDA技术的书籍，而《EDA技术（VHDL版）/高职电子类“十二五”规划教材》这个名字引起了我的注意。之所以选择VHDL版本，是因为我了解到VHDL在很多行业应用中仍然占有重要地位，掌握VHDL能够为我未来的就业提供更多的选择。我对于书中关于逻辑综合、时序分析、仿真验证等核心概念的讲解充满了期待。我希望通过这本书的学习，能够清晰地理解数字电路的设计流程，并且能够熟练运用相关的EDA工具来完成实际的项目。例如，我希望能够学习到如何将抽象的逻辑功能转化为具体的硬件描述，如何对设计的电路进行仿真以确保其正确性，以及如何将设计好的逻辑部署到FPGA芯片上。我还会特别关注书中是否有实际的工程案例分析，这对于我理解理论知识如何落地至关重要。如果书中能提供一些基于FPGA开发板的实践指导，那就更完美了，这样我就可以将所学知识付诸实践，获得宝贵的动手能力。