目 录
第1章 EDA技术概述 1
1.1 EDA技术 1
1.2 EDA技术应用对象 2
1.3 常用HDL和Verilog HDL 3
1.4 EDA技术的优势 5
1.5 面向FPGA的EDA开发流程 6
1.5.1 设计输入 6
1.5.2 综合 7
1.5.3 适配（布线布局） 9
1.5.4 仿真 10
1.5.5 RTL描述 10
1.6 可编程逻辑器件 11
1.6.1 PLD的分类 11
1.6.2 PROM可编程原理 12
1.6.3 GAL 14
1.7 CPLD的结构与可编程原理 15
1.8 FPGA的结构与工作原理 18
1.8.1 查找表逻辑结构 18
1.8.2 Cyclone III系列器件的结构原理 19
1.9 硬件测试技术 22
1.9.1 内部逻辑测试 22
1.9.2 JTAG边界扫描测试 22
1.10 编程与配置 23
1.11 Quartus II 24
1.12 IP核 25
1.13 EDA的发展趋势 26
习题 27
第2章 Verilog程序结构与数据类型 29
2.1 Verilog程序结构 29
2.1.1 Verilog的模块的表达方式 30
2.1.2 Verilog模块的端口信号名和端口模式 30
2.1.3 Verilog信号类型定义 31
2.1.4 Verilog模块功能描述 32
2.2 Verilog数据类型 32
2.2.1 net网线类型 33
2.2.2 wire网线型变量的定义方法 33
2.2.3 register寄存器类型 34
2.2.4 reg寄存器型变量的定义方法 34
2.2.5 integer整数型寄存器类型变量定义方法 35
2.2.6 存储器类型 35
2.3 Verilog基本要素与文字规则 37
2.3.1 Verilog的4种逻辑状态 37
2.3.2 Verilog的数字表达形式 37
2.3.3 数据类型表示方式 38
2.3.4 常量 39
2.3.5 标识符、关键词及其他文字规则 40
2.3.6 参数定义关键词parameter和localparam的用法 42
习题 42
第3章 Verilog行为语句 44
3.1 过程语句 44
3.1.1 always语句 44
3.1.2 always语句在D触发器设计中的应用 46
3.1.3 多过程应用与异步时序电路设计 47
3.1.4 简单加法计数器及其Verilog表述 47
3.1.5 initial语句 48
3.2 块语句 50
3.3 case条件语句 50
3.4 if条件语句 52
3.4.1 if语句的一般表述形式 52
3.4.2 基于if语句的组合电路设计 53
3.4.3 基于if语句的时序电路设计 55
3.4.4 含异步复位和时钟使能的D触发器的设计 56
3.4.5 含同步复位控制的D触发器的设计 57
3.4.6 含清零控制的锁存器的设计 58
3.4.7 时钟过程表述的特点和规律 59
3.4.8 实用加法计数器设计 60
3.4.9 含同步预置功能的移位寄存器设计 62
3.4.10 关注if语句中的条件指示 63
3.5 过程赋值语句 64
3.6 循环语句 65
3.6.1 for语句 65
3.6.2 while语句 66
3.6.3 repeat语句 67
3.6.4 forever语句 67
3.7 任务与函数语句 68
习题 70
第4章 时序仿真与硬件实现 72
4.1 Verilog程序输入与仿真测试 72
4.1.1 编辑和输入设计文件 72
4.1.2 创建工程 73
4.1.3 全程编译前约束项目设置 74
4.1.4 全程综合与编译 75
4.1.5 仿真测试 77
4.1.6 RTL图观察器应用 79
4.2 引脚锁定与硬件测试 79
4.2.1 引脚锁定 79
4.2.2 编译文件下载 81
4.2.3 JTAG间接编程模式 82
4.2.4 USB-Blaster驱动程序安装方法 83
4.3 电路原理图设计流程 83
4.3.1 用原理图输入方式设计半加器 84
4.3.2 完成全加器顶层设计 85
4.3.3 对全加器进行时序仿真和硬件测试 86
4.4 利用属性表述实现引脚锁定 87
4.5 宏模块逻辑功能查询 88
4.6 SignalTap II的使用方法 88
4.7 编辑SignalTap II的触发信号 93
习题 94
实验与设计 95
实验4-1 多路选择器设计实验 95
实验4-2 十六进制7段数码显示译码器设计 95
实验4-3 8位硬件乘法器设计实验 97
实验4-4 应用宏模块设计数字频率计 97
实验4-5 计数器设计实验 101
实验4-6 数码扫描显示电路设计 101
实验4-7 半整数与奇数分频器设计 102
实验4-8 串行静态显示控制电路设计 104
第5章 Verilog运算符与结构描述语句 105
5.1 运算操作符 105
5.1.1 按位逻辑操作符 105
5.1.2 逻辑运算操作符 106
5.1.3 算术运算操作符 106
5.1.4 关系运算操作符 107
5.1.5 BCD码加法器设计示例 108
5.1.6 缩位操作符 109
5.1.7 并位操作符 110
5.1.8 移位操作符应用法 110
5.1.9 使用移位操作符的设计示例 110
5.1.10 条件操作符 111
5.2 连续赋值语句 112
5.3 例化语句 113
5.3.1 半加器设计 113
5.3.2 全加器设计 114
5.3.3 Verilog例化语句及其用法 114
5.4 参数传递语句应用 116
5.5 用库元件实现结构描述 117
5.6 用户自定义元件（UDP） 119
5.6.1 UDP组合元件设计 119
5.6.2 UDP时序元件设计 120
5.7 编译指示语句 123
5.7.1 宏定义命令语句 123
5.7.2 文件包含语句'include 124
5.7.3 条件编译命令语句'ifdef、'else、'endif 124
5.8 keep属性应用 125
5.9 SignalProbe使用方法 126
习题 128
实验与设计 130
实验5-1 高速硬件除法器设计实验 130
实验5-2 不同类型的移位寄存器设计实验 130
实验5-3 基于Verilog代码的频率计设计 130
实验5-4 8位加法器设计实验 132
实验5-5 VGA彩条信号显示控制电路设计 132
实验5-6 移位相加型8位硬件乘法器设计 135
第6章 LPM宏模块的应用 137
6.1 计数器LPM宏模块调用 137
6.1.1 计数器LPM模块文本代码的调用 137
6.1.2 LPM计数器代码与参数传递语句应用 138
6.1.3 创建工程与仿真测试 140
6.2 利用属性控制乘法器的构建 141
6.3 LPM_RAM宏模块的设置与使用 142
6.3.1 初始化文件及其生成 142
6.3.2 以原理图方式对LPM_RAM进行设置和调用 144
6.3.3 测试LPM_RAM 146
6.3.4 Verilog代码描述的存储器初始化文件加载表述 147
6.3.5 存储器设计的结构控制 148
6.4 LPM_ROM的定制和使用示例 150
6.4.1 简易正弦信号发生器设计 150
6.4.2 正弦信号发生器硬件实现和测试 151
6.5 在系统存储器数据读写编辑器应用 152
6.6 LPM嵌入式锁相环调用 153
6.6.1 建立嵌入式锁相环元件 154
6.6.2 测试锁相环 156
6.7 In-System Sources and Probes Editor使用方法 156
6.8 数控振荡器核使用方法 159
6.9 FIR核使用方法 161
6.10 DDS实现原理与应用 162
6.10.1 DDS原理 163
6.10.2 DDS信号发生器设计示例 165
习题 166
实验与设计 166
实验6-1 查表式硬件运算器设计 166
实验6-2 正弦信号发生器设计 167
实验6-3 简易逻辑分析仪设计 167
实验6-4 DDS正弦信号发生器设计 169
实验6-5 移相信号发生器设计 169
实验6-6 AM幅度调制信号发生器设计 170
实验6-7 硬件消抖动电路设计 171
第7章 Verilog设计深入 173
7.1 过程中的两类赋值语句 173
7.1.1 未指定延时的阻塞式赋值语句 173
7.1.2 指定了延时的阻塞式赋值 174
7.1.3 未指定延时的非阻塞式赋值 175
7.1.4 指定了延时的非阻塞式赋值 176
7.1.5 深入认识阻塞式与非阻塞式赋值的特点 177
7.1.6 不同的赋初值方式导致不同综合结果的示例 179
7.2 过程语句深入探讨 181
7.2.1 过程语句应用总结 181
7.2.2 深入认识不完整条件语句与时序电路的关系 182
7.3 三态与双向端口设计 183
7.3.1 三态控制电路设计 184
7.3.2 双向端口设计 184
7.3.3 三态总线控制电路设计 186
7.4 资源优化 188
7.4.1 资源共享 188
7.4.2 逻辑优化 189
7.4.3 串行化 190
7.5 速度优化 191
7.5.1 流水线设计 191
7.5.2 关键路径法 193
7.5.3 乒乓操作法 194
7.5.4 加法树法 194
习题 195
实验与设计 197
实验7-1 4×4阵列键盘键信号检测电路设计 197
实验7-2 直流电机综合测控系统设计 198
实验7-3 VGA简单图像显示控制模块设计 199
实验7-4 乐曲硬件演奏电路设计 200
实验7-5 PS2键盘控制模型电子琴电路设计 204
实验7-6 SPWM脉宽调制控制系统设计 207
第8章 Verilog状态机设计技术 210
8.1 Verilog状态机的一般形式 210
8.1.1 状态机的特点与优势 211
8.1.2 状态机的一般结构 212
8.1.3 初始控制与表述 215
8.2 Moore型状态机及其设计 216
8.2.1 多过程结构状态机 216
8.2.2 序列检测器及其状态机设计 220
8.3 Mealy型状态机设计 221
8.4 不同编码类型状态机 224
8.4.1 直接输出型编码 224
8.4.2 用宏定义语句定义状态编码 226
8.4.3 顺序编码 227
8.4.4 一位热码编码 228
8.4.5 状态编码设置 228
8.5 异步状态机设计 230
8.6 安全状态机设计 233
8.6.1 状态导引法 233
8.6.2 状态编码监测法 234
8.6.3 借助EDA工具自动生成安全状态机 235
习题 235
实验与设计 236
实验8-1 序列检测器设计 236
实验8-2 ADC采样控制电路设计 236
实验8-3 数据采集模块设计 237
实验8-4 五功能智能逻辑笔设计 239
第9章 基于Verilog的实用CPU创新设计 241
9.1 KX9016的结构与特色 241
9.2 KX9016基本硬件系统设计 244
9.2.1 单步节拍发生模块 244
9.2.2 ALU模块 245
9.2.3 比较器模块 245
9.2.4 基本寄存器与寄存器阵列组 246
9.2.5 移位器模块 248
9.2.6 程序与数据存储器模块 249
9.3 KX9016v1指令系统设计 249
9.3.1 指令格式 250
9.3.2 指令操作码 251
9.3.3 软件程序设计示例 252
9.3.4 KX9016v1控制器设计 254
9.3.5 指令设计示例详解 258
9.4 KX9016的时序仿真与硬件测试 259
9.4.1 时序仿真与指令执行波形分析 259
9.4.2 CPU工作情况的硬件测试 261
9.5 KX9016应用程序设计示例和系统优化 263
9.5.1 除法算法及其硬件实现 263
9.5.2 乘法算法及其硬件实现 264
9.5.3 KX9016v1的硬件系统优化 265
习题 266
实验与设计 267
实验9-1 16位CPU验证性设计综合实验 267
实验9-2 新指令设计及程序测试实验 267
实验9-3 16位CPU的优化设计与创新 268
实验9-4 CPU创新设计竞赛 269
第10章 Verilog Test Bench仿真 271
10.1 Verilog行为仿真流程 272
10.2 Verilog测试基准示例 274
10.3 Verilog Test Bench测试流程 276
10.4 Verilog系统任务和系统函数 279
10.4.1 系统任务和系统函数 279
10.4.2 预编译语句 285
10.5 延时模型 285
10.5.1 #延时和门延时 286
10.5.2 延时说明块 286
10.6 其他仿真语句 287
10.6.1 fork-join块语句 287
10.6.2 wait语句 288
10.6.3 force、release语句 288
10.6.4 deassign语句 289
10.7 仿真激励信号的产生 289
10.8 Verilog数字系统仿真 291
习题 292
实验 292
实验10-1 在ModelSim上对计数器的Test Bench进行仿真 292
实验10-2 在ModelSim上进行16位累加器设计仿真 292
第11章 DSP Builder设计初步 294
11.1 MATLAB/DSP Builder及其设计流程 294
11.2 正弦信号发生器设计 297
11.2.1 建立设计模型 297
11.2.2 Simulink模型仿真 303
11.2.3 SignalCompiler使用方法 307
11.2.4 使用ModelSim进行RTL级仿真 308
11.2.5 使用Quartus II实现时序仿真 310
11.2.6 硬件测试与硬件实现 310
11.3 DSP Builder层次化设计 311
11.4 基于DSP Builder的DDS设计 314
11.4.1 DDS模块设计 314
11.4.2 FSK调制器设计 316
11.4.3 正交信号发生器设计 318
11.4.4 数控移相信号发生器设计 319
11.4.5 幅度调制信号发生器设计 320
11.5 数字编码与译码器设计 321
11.5.1 伪随机序列 321
11.5.2 帧同步检出 323
11.6 HIL硬件仿真 325
习题 329
实验与设计 329
实验11-1 利用MATLAB/DSP Builder设计基本电路模块 329
实验11-2 基于DSP Builder的DDS应用模型设计 330
实验11-3 编译码器设计实验 332
实验11-4 HIL硬件环仿真实验 332
实验11-5 DSP Builder状态机应用实验 333
第12章 DSP Builder设计深入 335
12.1 FIR数字滤波器设计 335
12.1.1 FIR滤波器原理 335
12.1.2 使用DSP Builder设计FIR滤波器 336
12.1.3 使用MATLAB的滤波器设计工具 341
12.1.4 使用FIR IP Core设计FIR滤波器 346
12.2 HDL模块插入仿真与设计 350
12.3 正交幅度调制与解调模型设计 351
12.4 NCO IP核应用 354
12.5 基于IP的数字编译码器设计 356
习题 358
实验与设计 359
实验12-1 FIR数字滤波器设计实验 359
实验12-2 编译码器与调制解调模块设计实验 360
实验12-3 HDL Import模块应用实验 360
参考文献 361
附录A EDA开发系统及相关软硬件 362
A.1 KX_DN8系列EDA/SOPC系统 363
A.2 部分实验扩展模块 365
A.3 .mif文件生成器使用方法 366
· · · · · · (收起)