本書(shū)適合普通高等院校通信工程、電子信息、自動(dòng)化、電氣工程、電子科學(xué)與技術(shù)、軌道交通信號與控制等專(zhuān)業(yè)的學(xué)生作為教材使用或電子制作實(shí)踐活動(dòng)的學(xué)習資料,也適合工程技術(shù)人員作為參考書(shū)使用。
本書(shū)基本上以語(yǔ)言為基礎,循序漸進(jìn)設計數字電路,并最終完成復雜數字系統,最終通過(guò)本書(shū)的學(xué)習可以獨立進(jìn)行FPGA設計,完成數字系統設計。書(shū)中講解項目設計時(shí),任務(wù)明確、條理清晰、結構規范、系統性強,并對硬件電路的進(jìn)行優(yōu)化設計,進(jìn)行仿真驗證,鍛煉了硬件電路設計技巧,注重工程實(shí)踐和實(shí)際應用,對初學(xué)者來(lái)說(shuō)是一本很好的學(xué)習教材,對工程技術(shù)人員又是一本很好的參考資料。
趙科,2006-至今,大連交通大學(xué)任教,主要負責《電子設計自動(dòng)化(EDA)》方向的教研工作,2014年主持校內教改項目《電子設計自動(dòng)化(EDA)》課程評價(jià)與考核改革專(zhuān)項;2015年獲大連交通大學(xué)第九屆青年教師教學(xué)評比優(yōu)秀獎。
目 錄
第一部分 基礎篇
第1章 硬件開(kāi)發(fā)平臺及集成開(kāi)發(fā)平臺 2
1.1 FPGA原理及介紹 2
1.1.1 FPGA結構及原理 2
1.1.2 FPGA芯片介紹 7
1.2 硬件開(kāi)發(fā)平臺 10
1.2.1 硬件平臺介紹 10
1.2.2 硬件接口電路 11
1.2.3 開(kāi)發(fā)板引腳定義 14
1.3 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境Vivado 17
1.3.1 Vivado套件介紹 18
1.3.2 Vivado開(kāi)發(fā)流程 18
1.3.3 生成和下載PROM文件 35
第2章 Verilog HDL語(yǔ)言基礎 37
2.1 模塊結構 37
2.1.1 硬件描述語(yǔ)言簡(jiǎn)介 37
2.1.2 Verilog 基本模塊結構 38
2.2 基本語(yǔ)法 39
2.2.1 基本語(yǔ)法規則 39
2.2.2 常量及其表示 41
2.2.3 變量及其數據類(lèi)型 44
2.2.4 表達式 48
2.2.5 運算符及其優(yōu)先級 48
2.3 描述方式 52
2.3.1 結構化描述 52
2.3.2 數據流描述 54
2.3.3 行為描述 56
2.3.4 描述形式與電路建模 69
2.4 邏輯仿真 70
2.4.1 Testbench簡(jiǎn)介 70
2.4.2 激勵信號 70
2.4.3 系統自定義函數和任務(wù) 75
第二部分 入門(mén)篇
第3章 組合邏輯電路設計 86
3.1 編碼器 86
3.1.1 普通編碼器 86
3.1.2 優(yōu)先編碼器 87
3.2 譯碼器 91
3.2.1 二進(jìn)制譯碼器 92
3.2.2 顯示譯碼器 93
3.3 數據選擇器 94
3.3.1 二選一數據選擇器 94
3.3.2 四選一數據選擇器 95
3.4 數據分配器 97
3.5 數值比較器 98
3.6 加法器 99
3.7 算術(shù)邏輯單元 100
第4章 時(shí)序邏輯電路設計 103
4.1 時(shí)序邏輯電路建?;A 103
4.2 鎖存器和觸發(fā)器建模 103
4.2.1 8位D鎖存器 104
4.2.2 D觸發(fā)器 105
4.2.3 異步置位和復位D觸發(fā)器 106
4.2.4 同步置位和復位D觸發(fā)器 108
4.2.5 異步復位和置位JK觸發(fā)器 109
4.2.6 阻塞賦值和非阻塞賦值 111
4.3 寄存器建模 113
4.3.1 普通寄存器 113
4.3.2 移位寄存器 114
4.4 計數器建模 115
4.4.1 同步四位二進(jìn)制加計數器 115
4.4.2 異步4位二進(jìn)制加計數器 117
4.4.3 非二進(jìn)制加計數器 119
4.4.4 分頻器 120
第三部分 提高篇
第5章 時(shí)序狀態(tài)機設計 123
5.1 有限狀態(tài)機 123
5.2 狀態(tài)機設計實(shí)例 124
第6章 原理圖設計及IP調用 132
6.1 原理圖設計 132
6.2 IP調用 132
6.2.1 創(chuàng )建新封裝IP的設計工程 132
6.2.2 添加新封裝IP的設計源文件 133
6.2.3 定制封裝IP 134
6.2.4 調用用戶(hù)封裝IP 136
6.2.5 系統行為級仿真 138
6.2.6 系統驗證 139
第7章 常用接口電路設計 141
7.1 LED顯示控制 141
7.2 數碼管顯示控制 144
7.3 按鍵控制 153
7.4 脈沖信號產(chǎn)生電路 157
7.5 序列檢測器 158
第四部分 應用篇
第8章 復雜數字電路系統設計 162
8.1 簡(jiǎn)易數字鐘設計 162
8.2 簡(jiǎn)易萬(wàn)年歷設計 165
8.3 交通燈控制器設計 172
8.4 頻率計設計 176
8.5 密碼鎖設計 182
8.6 搶答器設計 189
8.7 簡(jiǎn)易信號發(fā)生器設計 193
8.8 數字電壓表設計 205
8.9 溫濕度測量電路設計 214
第9章 實(shí)驗與設計 223
9.1 含有異步清零、同步使能的十進(jìn)制可逆計數器設計 223
9.2 雙向移位寄存器設計 224
9.3 數碼管動(dòng)態(tài)掃描顯示電路設計 224
9.4 鍵盤(pán)顯示電路設計 225
9.5 電子日歷和電子時(shí)鐘設計 226
9.6 反應測量?jì)x設計 227
9.7 出租車(chē)模擬計價(jià)器設計 228
9.8 具有4種信號燈的交通燈控制器設計 229
9.9 拔河游戲機設計 230
參考文獻 232