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集成电路设计VHDL教程

资料类别:电子信息

文档格式:PDF电子版

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资料语言:中文

更新时间:2020-04-23 16:29:23



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内容简介

集成电路设计VHDL教程 本书的宗旨是帮助硬件设计工程师学习如何用VHDL更好地设计建模。本书对硬件系 统设计的每个层次的VHDL描述都将加以指导,包括从设计方法到门级设计实现等各个方 面的内容。本书不希望展示每种可能用到的VHDL结构,而是力图告诉设计者如何简洁、 高效并且正确地编写硬件系统设计的VHDL描述。
本节按两个部分组织内容:第1到9章为基础篇,主要介绍r VHDL的基础知识,第 10-18章为提高篇,介绍了从设计方法到设计工具等各层面的相关技术。
第1章是引言,介绍了 HDL的基本概念。涉及到VHDL语言的产生、发展,VHDL 语言的特点,以及开发环境。
第2章VHDL语言程序的基本结构。VHDL语言程序由实体和结构体组成,木章详细 介绍了类属和端口说明、端口模式以及实体说明部分和实体语句部分。另外还介绍了结构 体的命名、定义语句和并行处理语句,以及结构体的子结构设计方法.最后用比较的方法 介绍了四种描述风格:行为描述、数据流描述、结构描述和混合描述。
第3章VHDL语言的数据格式和表达式。本章详细介绍了 VHDL语言的四类数据对象 和四类数据类型,还介绍了不同类型的数据对象之间的类型转换方法以及VHDL语言中的 词法单元。最后,介绍了 VHDL语言的表达式与运算符,以及运算符的优先级别。
第4章介绍了 VHDL语言中的两类描述语句;顺序语句和并行语句。顺序语句部分包 括变量赋值语句、信号赋值语句、1F语句、CASE语句、LOOP语句、NEXT语句、EXIT 语句、断言语句、过程调用语句、RETURN语句、NULL语句和REPORT语句。并行语 句部分包括:进程语句、WAIT语句、BLOCK语句、并代过程调用讲句、并行断志语句、 并行信号赋值语句、信号代入语句、几件例化语句、生成语句、参数传递语句和端口映射 语句。本章最后还介绍了 VHDL语言中的命名规则和注解的标注。
第5章介绍了 VHDL语言预足义局性。一共冇五类属性:数值类属性、函数类属性、 信号类属性、类型类属性和范围类属性*此外,本章还介绍了 ATTRIBUTE语句,最后总结了检查信亍建时间和保持时间的方法。
第6章的主要内容是信号与延迟。首先介绍了信号驱动源,然后是传输延迟和惯性延 I迟,接下来介绍了信号來动源上延迟的作用,最后5出了 VHDL中模拟周期和项延迟这 '两个很重要的概念。
第7章VHDL语言模型的基本结构。本章介绍了大型任务的层次化设计,重点介绍了 层次化设计不同阶段中用到的设计库、程序包等,最后还介绍了元件例化的内容。
第8章详细介绍了 VHDL描述大型设计的配置方法。在本章首先介绍了用默认连接、 默认配置来把结构体连接到实体上。在配置说明部分,涉及到两个层次上的配置,即低级 配置和实体一结构体对的配置;在这部分,还介绍了有关端口映射的内容。
第9章讨论了 VHDL语言中各种了程序和它们的用途。本章内容包括函数和过程两 大部分,详细介绍了过程与函数定义和使用上的异同。最后还介绍了子程序重载和运算符 重载。
第10章介绍了一些有关数字电路设计的理论以及其他一些相关的内容。本章内容是复 杂数字系统设计的基础,首先介绍了电路设计中的重要概念,然后介绍了可编程逻辑器件 的基础知识以及开发过程。在本章后面部分,介绍了集成电路的设计与综合、自顶向下与 自底向上的设计方式等设计理论,还重点讨论了三种没计方法:组合逻辑电路设计、时序 逻辑电路设计和数字集成系统的行为综合。
第11章介绍了基本组合逻辑应路的VHDL模型的建模方法*本章内容包括,逻辑门 电路、二:态缓冲器、多路选择器、译码器、编码器、比较器、移位器、加法器、乘法器、 求补器、算术逻辑单兀ALU和可编程逻辑阵列PLA等。
第12章基本时序逻辑电路的VHDL模梨。主要介绍了数字系统中常用的基本时序逻 辑电路,包括:锁存器、触发器、寄存器以及计数器的概念、特点和分类,并给出典型时 序逻辑电路的VHDL模型,着重区分同步时序逻辑电路和异步时序逻辑电路。
第13章详细介绍有限状态机的概念。本章首先介绍了有限状态机的概念与分类,然后 具体论述了状态转换图和状态转换表的建立方法和流程,在此基础上,详细讨论了有限状 态机的VHDL建模方法,有限状态机状态编码方式,并结合具体实例详细介绍了有限状 态机的五种VHDL建模风格,并且给出了详尽的VHDL代码。
第14章从系统设计角度的系统层次化设计方法和自顶向下的系统设计方法角度,主要 介绍了系统设计中的层次划分和层次化VHDL建模以及系统设计树的生成和系统原理块 流程图的生成,并以与80C51指令兼容微处理器为例详细介绍了系统自顶向下的设计流 程。 第?5章主要介绍用VHDL描述的数字系统的行为仿真方法。奉章分别釆用实例说明 了组合电路系统和时序电路系统的行为仿真方法和测试文件的生成方法,并且给出了仿真 结果。最后总结出了两种基本的测试程序生成方式:表格测试程序设计和I/O文件测试程 序设计。
第16章从逻辑综合的概念、原理入手,介绍了逻辑综合过程。本章以Synopsys公司 的逻辑综合工具Design Compiler为例讨论了逻辑综合库的设置和综合约束条件的设置。 然后着重介绍了 CPLD和FPGA基本原理和结构,并在此基础上给出若干实例,详细讨 论了面向CPLD的设计实现技术和而向FPGA的设计实现技术。在讨论设计实现时,本章以Cypress公司的CPLD和FPGA为例,以Warp综合工具为设计实现的软件平台。
第17章介绍Altera公司的软件系统MAX + Plus II .本商苜先介绍了 MAX + Plus II 软件系统的特点以及安装方法,然后详细介绍了使用MAX+Plus II软件系统实现设讣的 流程,对于每个流程都给出了详细的步骤和操作方法,并配以图示,便于脱离电脑和MAX + P1US II环境学习。
第18章向读者介绍Xilinx Foundation Series ISE 3,li系统软件的特点及其提供的各种 工具的基本使用方法。本章首先介绍了 Xilinx Foundation Series ISE 3.1i系统软件提供的 各种应用软件工具的功能和便用方法,然后以一个设计实例来详细介绍各种软件的简单使 用步骤。
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