現代 EDA 技術及其應用 — 基於 Intel FPGA & Verilog HDL 的描述與實現

本書分為三篇，共七章。第1~3章為基礎篇。第1章介紹EDA的基本概念和應用要素。第2章講述Verilog HDL的基本結構、語法要點和應用。第3章講述在Quartus Prime開發環境下進行數字系統設計的基本流程、原理圖設計方法、模擬分析以及在線測試方法。第4~6章為應用篇。第4章首先講述常用數字器件的功能描述方法，然後講述分頻器和存儲器的描述及應用。第5章講述Quartus Prime中典型IP的應用，第6章講述狀態機設計方法，並通過典型的應用實例突出EDA技術的應用。第7章為提高篇，首先講述HDL代碼的書寫規範和數字系統的設計原則、然後簡要介紹Quartus Prime綜合與優化設計問題，最後重點講述時序分析以及Verilog HDL中的數值運算方法。本書可作為高等學校電子信息類、電腦類以及人工智能類本科專業的EDA課程教材，全國大學生電子設計競賽EDA/SOPC專題培訓輔導書，也可以作為研究生或者其他本科專業學生自學EDA技術的參考用書。

 

目錄

 

 

 

 

基礎篇

 

第1章EDA技術簡介

 

1.1為什麽需要學習EDA技術

 

1.2應用EDA技術的3個要素

 

1.2.1可編程邏輯器件

 

1.2.2硬件描述語言

 

1.2.3EDA軟件

 

1.3EDA技術的應用領域

 

1.4電子系統設計方法

 

1.5網絡學習資源

 

本章小結

 

思考與練習

 

第2章Verilog HDL基礎

 

2.1模塊的基本結構

 

2.2Verilog語法元素

 

2.2.1取值集合

 

2.2.2常量

 

2.2.3標識符與關鍵詞

 

2.3數據類型

 

2.3.1線網

 

2.3.2變量

 

2.3.3存儲器

 

2.3.4標量與矢量

 

2.4運算符與操作符

 

2.4.1算術運算符

 

2.4.2邏輯運算符

 

2.4.3位操作符

 

2.4.4關系運算符

 

2.4.5等式運算符

 

2.4.6條件操作符

 

2.4.7移位操作符

 

2.4.8縮位運算符

 

2.4.9拼接操作符

 

2.5模塊功能的描述方法

 

2.5.1行為描述

 

2.5.2數據流描述

 

2.5.3結構描述

 

2.5.4混合描述方法

 

2.6層次化電路設計

 

2.6.1模塊例化方法

 

2.6.2生成語句

 

2.7函數與任務

 

2.7.1函數

 

2.7.2任務

 

2.8編譯預處理指令

 

2.8.1宏定義指令

 

2.8.2條件編譯指令

 

2.8.3文件包含指令

 

2.8.4時間尺度指令

 

2.9測試平臺文件

 

2.9.1顯示任務

 

2.9.2模擬時間函數

 

2.9.3模擬控制任務

 

2.9.4數據讀取任務

 

2.9.5文件任務與函數

 

2.9.6應用示例

 

2.10Verilog可綜合語法

 

2.10.1可綜合原則

 

2.10.2組合邏輯電路的可綜合描述

 

2.10.3時序邏輯電路的可綜合描述

 

本章小結

 

思考與練習

 

 

 

 

 

第3章Quartus Prime的應用

 

3.1基本設計流程

 

3.1.1建立工程

 

3.1.2設計輸入

 

3.1.3編譯、綜合與適配

 

3.1.4引腳鎖定

 

3.1.5編程與配置

 

3.2原理圖設計方法

 

3.3模擬分析

 

3.3.1基於向量波形的模擬方法

 

3.3.2基於testbench的模擬方法

 

3.4邏輯分析儀的應用

 

3.5數字頻率計的設計——基於原理圖方法

 

本章小結

 

思考與練習

 

應用篇

 

第4章常用數字器件的描述

 

4.1組合邏輯器件的描述

 

4.1.1基本邏輯門

 

4.1.2編碼器

 

4.1.3解碼器

 

4.1.4數據選擇器

 

4.1.5數值比較器

 

4.1.6三態緩沖器

 

4.1.7奇偶校驗器

 

4.2常用時序邏輯器件的描述

 

4.2.1觸發器

 

4.2.2寄存器

 

4.2.3計數器

 

4.3分頻器的設計及應用

 

4.3.1偶分頻器設計

 

4.3.2奇分頻器設計

 

4.3.3半整數分頻器設計

 

4.3.4分頻器的應用

 

4.4存儲器及其應用

 

4.4.1ROM

 

4.4.2RAM

 

4.4.3FIFO

 

4.5數字頻率計的設計——基於HDL方法

 

4.6偽隨機序列發生器的設計

 

本章小結

 

設計與實踐

 

第5章IP的應用

 

5.1基本功能IP

 

5.2IP的定製方法

 

5.3DDS信號源的設計

 

5.3.1相位累加器的設計

 

5.3.2正弦ROM的定製

 

5.3.3輸出數據的校正

 

5.3.4頂層電路設計

 

5.3.5D/A轉換及濾波電路

 

5.3.6功能擴展及應用

 

5.4等精度頻率計的設計

 

5.4.1主控電路設計

 

5.4.2頻率測量與計算電路設計

 

5.4.3數值轉換與顯示解碼電路設計

 

5.4.4頂層電路設計

 

5.4.5功能擴展及應用

 

本章小結

 

設計與實踐

 

第6章狀態機的設計及應用

 

6.1狀態機的概念與分類

 

6.2狀態機的描述方法

 

6.3交通燈控制器的設計

 

6.4周期法頻率計的設計

 

6.5狀態機設計實踐

 

6.5.1鍵盤電子琴的設計

 

6.5.2VGA時序控制器的設計

 

6.5.3A/D轉換控制器的設計

 

本章小結

 

設計與實踐

 

提高篇

 

第7章EDA技術深入應用

 

7.1代碼編寫規範

 

7.1.1標識符規範

 

7.1.2代碼書寫規範

 

7.1.3文檔管理規範

 

7.2綜合與優化設計

 

7.2.1軟件優化設置

 

7.2.2描述方法對綜合的影響

 

7.2.3優化設計方法

 

7.3時序分析基礎

 

7.3.1觸發器的動態參數

 

7.3.2同步時序電路分析

 

7.3.3Timing Analyzer的應用

 

7.3.4異步時序與亞穩態問題

 

7.4Verilog HDL數值運算

 

7.4.1有符號數的加法運算

 

7.4.2有符號數的乘法運算

 

7.4.3FIR濾波器的設計

 

7.5串口通信收發機的設計

 

本章小結

 

思考與練習

 

參考文獻

 

附錄AVerilog HDL常用關鍵詞表