VHDL語(yǔ)言與FPGA設(shè)計(jì)：基于Protel DXP開(kāi)發(fā)平臺(tái)

前言
第1章 概述
1.1 PLD、CPLD及FPGA
1.2 CPLD/FPGA結(jié)構(gòu)與原理
1.2.1 基于乘積項(xiàng)（Product-Term）的CPLD結(jié)構(gòu)
1.2.2 乘積項(xiàng)結(jié)構(gòu)CPLD的邏輯實(shí)現(xiàn)原理
1.2.3 查找表（Look-Up-Table）的原理與結(jié)構(gòu)
1.2.4 基于查找表（LUT）的FPGA的結(jié)構(gòu)
1.2.5 查找表結(jié)構(gòu)的FPGA邏輯實(shí)現(xiàn)原理
1.3 數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法
1.3.1 傳統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)方法
1.3.2 EDA設(shè)計(jì)
1.4 PLD系統(tǒng)設(shè)計(jì)方式
1.4.1 基于原理圖的PLD設(shè)計(jì)
1.4.2 基于HDL的PLD設(shè)計(jì)
1.4.3 HDL與原理圖的混合設(shè)計(jì)
1.5 硬件描述語(yǔ)言
1.5.1 硬件描述語(yǔ)言的分類
1.5.2 VHDL語(yǔ)言的特點(diǎn)
1.5.3 PLD開(kāi)發(fā)工具
1.6 可編程邏輯器件的最新發(fā)展趨勢(shì)
1.7 思考與練習(xí)
第2章 認(rèn)識(shí)Protel DXP
2.1 Protel DXP的系統(tǒng)需求
2.2 初識(shí)Protel DXP
2.2.1 設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)
2.2.2 Protel DXP文檔組織
2.3 面板的操控
2.4 工具欄的擺放
2.4.1 啟動(dòng)原理圖編輯器
2.4.2 擺放工具欄
2.5 關(guān)閉文檔及編輯窗口
2.6 思考與練習(xí)
第3章 基于原理圖的FPGA設(shè)計(jì)
3.1 認(rèn)識(shí)Protel DXP_Sch設(shè)計(jì)界面
3.2 創(chuàng)建FPGA設(shè)計(jì)項(xiàng)目
3.2.1 創(chuàng)建項(xiàng)目組文檔
3.2.2 FPGA項(xiàng)目文檔
3.2.3 設(shè)置FPGA項(xiàng)目選項(xiàng)
3.3 創(chuàng)建原理圖源文件
3.3.1 圖紙創(chuàng)建及設(shè)置
3.3.2 廠家選擇及單元庫(kù)的裝載
3.3.3 放置元件
3.3.4 放置端口
3.3.5 創(chuàng)建連接
3.4 設(shè)計(jì)配置
3.5 產(chǎn)生EDIF-FPGA網(wǎng)表
3.6 后向標(biāo)注FPGA項(xiàng)目
3.7 后向標(biāo)注PCB項(xiàng)目
3.8 仿真分析
3.8.1 創(chuàng)建測(cè)試平臺(tái)文檔
3.8.2 仿真FPGA設(shè)計(jì)
3.9 思考與練習(xí)
第4章 VHDL語(yǔ)言程序結(jié)構(gòu)
4.1 VHDL程序的設(shè)計(jì)單元
4.1.1 實(shí)體的組織和設(shè)計(jì)
4.1.2 實(shí)體說(shuō)明
4.1.3 構(gòu)造體
4.2 構(gòu)造體的描述方式
4.2.1 構(gòu)造體的行為描述方式
4.2.2 構(gòu)造體的數(shù)據(jù)流描述方式
4.2.3 構(gòu)造體的結(jié)構(gòu)描述方式
4.3 構(gòu)造體的子結(jié)構(gòu)
4.3.1 構(gòu)造體的多模塊描述
4.3.2 構(gòu)造體的多進(jìn)程描述
4.3.3 構(gòu)造體的子程序描述
4.4 庫(kù)、包集合及包集合體
4.4.1 庫(kù)
4.4.2 包集合
4.4.3 包集合體
4.5 配置
4.6 在Protel DXP環(huán)境下編輯VHDL源文件
4.6.1 創(chuàng)建源文件
4.6.2 設(shè)計(jì)仿真
4.7 思考與練習(xí)
第5章 對(duì)象、數(shù)據(jù)類型及運(yùn)算符
5.1 信號(hào)的使用
5.1.1 信號(hào)的初始化
5.1.2 信號(hào)的使用
5.2 變量的使用
5.3 常數(shù)及常量的使用
5.3.1 常數(shù)
5.3.2 常量
5.4 數(shù)據(jù)類型及子類型
5.4.1 標(biāo)量類型
5.4.2 復(fù)合類型
5.4.3 存取及不完全類型
5.4.4 文件類型
5.5 類型轉(zhuǎn)換及類型標(biāo)記
5.5.1 顯式類型轉(zhuǎn)換
5.5.2 類型轉(zhuǎn)換函數(shù)
5.5.3 多義常量類型
5.5.4 決斷和非決斷類型
5.6 了解VHDL的運(yùn)算符
5.6.1 邏輯運(yùn)算符
5.6.2 關(guān)系運(yùn)算符
5.6.3 adding運(yùn)算符
5.6.4 符號(hào)運(yùn)算符
5.6.5 multiplying運(yùn)算符
5.6.6 其他運(yùn)算符
5.7 思考與練習(xí)
第6章 標(biāo)準(zhǔn)邏輯的使用
6.1 IEEE 1164標(biāo)準(zhǔn)
6.1.1 IEEE 1164標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)點(diǎn)
6.1.2 使用標(biāo)準(zhǔn)邏輯包
6.1.3 std_logic_vector和Std_ulogic_vector
6.2 類型轉(zhuǎn)換及標(biāo)準(zhǔn)邏輯
6.3 IEEE 1164標(biāo)準(zhǔn)邏輯數(shù)據(jù)類型
6.3.1 Std_ulogic類型
6.3.2 Std_ulogic_vector類型
6.3.3 Std_logic類型
6.3.4 Std_logic_vector類型
6.4 標(biāo)準(zhǔn)邏輯運(yùn)算符
6.4.1 邏輯運(yùn)算符
6.4.2 數(shù)組邏輯運(yùn)算符
6.5 標(biāo)準(zhǔn)邏輯類型轉(zhuǎn)換函數(shù)
6.5.1 類型轉(zhuǎn)換函數(shù)
6.5.2 強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換函數(shù)
6.6 邊沿檢測(cè)及其他函數(shù)
6.6.1 邊沿檢測(cè)函數(shù)
6.6.2 其他函數(shù)
6.7 1076.3標(biāo)準(zhǔn)
6.7.1 數(shù)值型數(shù)據(jù)類型的使用
6.7.2 數(shù)值型標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算符
6.7.3 數(shù)字大小調(diào)整函數(shù)
6.7.4 數(shù)值類型轉(zhuǎn)換函數(shù)
6.7.5 數(shù)值匹配函數(shù)
6.7.6 數(shù)值變換函數(shù)
6.8 思考與練習(xí)
第7章 并發(fā)語(yǔ)句
7.1 并發(fā)域
7.2 信號(hào)代入語(yǔ)句
7.2.1 并發(fā)信號(hào)代入語(yǔ)句
7.2.2 條件信號(hào)代入語(yǔ)句
7.2.3 選擇信號(hào)代入語(yǔ)句
7.2.4 條件與選擇信號(hào)代入語(yǔ)句的對(duì)比
7.3 并發(fā)過(guò)程調(diào)用語(yǔ)句
7.4 生成語(yǔ)句
7.4.1 for-generate語(yǔ)句
7.4.2 if-generate語(yǔ)句
7.5 并發(fā)進(jìn)程語(yǔ)句
7.6 元件例化語(yǔ)句
7.7 端口及類屬的映射語(yǔ)句
7.7.1 端口映射語(yǔ)句
7.7.2 類屬映射語(yǔ)句
7.8 延時(shí)說(shuō)明子句
7.8.1 慣性延時(shí)語(yǔ)句
7.8.2 傳輸延時(shí)語(yǔ)句
7.9 信號(hào)驅(qū)動(dòng)
7.10 思考與練習(xí)
第8章 順序語(yǔ)句
8.1 進(jìn)程中的順序語(yǔ)句
8.1.1 用進(jìn)程語(yǔ)句描述組合邏輯
8.1.2 用進(jìn)程語(yǔ)句描述寄存器邏輯
8.1.3 用進(jìn)程語(yǔ)句描述狀態(tài)機(jī)
8.1.4 用進(jìn)程描述測(cè)試激勵(lì)
8.2 子程序中的順序語(yǔ)句
8.3 信號(hào)及變量代入語(yǔ)句
8.4 If語(yǔ)句
8.4.1 簡(jiǎn)單if語(yǔ)句結(jié)構(gòu)
8.4.2 if語(yǔ)句的雙路選擇結(jié)構(gòu)
8.4.3 if語(yǔ)句的多路選擇結(jié)構(gòu)
8.5 Case語(yǔ)句
8.6 Loop語(yǔ)句
8.6.1 For loop結(jié)構(gòu)
8.6.2 While loop語(yǔ)句
8.6.3 無(wú)限循環(huán)語(yǔ)句
8.6.4 Exit語(yǔ)句
8.6.5 Next語(yǔ)句
8.7 Wait語(yǔ)句
8.7.1 wait on結(jié)構(gòu)
8.7.2 wait-until結(jié)構(gòu)
8.7.3 wait for結(jié)構(gòu)
8.8 Assert語(yǔ)句
8.9 Null語(yǔ)句
8.10 思考與練習(xí)
第9章 對(duì)象的屬性描述
9.1 數(shù)值類屬性
9.1.1 一般數(shù)據(jù)的數(shù)值屬性
9.1.2 數(shù)組的數(shù)值屬性
9.1.3 塊的數(shù)值屬性
9.1.4 實(shí)體的數(shù)值屬性
9.2 函數(shù)類屬性
9.2.1 數(shù)據(jù)類型的屬性函數(shù)
9.2.2 數(shù)組的屬性函數(shù)
9.2.3 信號(hào)的屬性函數(shù)
9.3 信號(hào)類屬性
9.3.1 S'delayed[(t)]屬性
9.3.2 S'stable[(t)]屬性
9.3.3 S'quiet[(t)]屬性
9.3.4 S'transaction[(t)]屬性
9.4 數(shù)據(jù)類型類屬性
9.5 區(qū)間類屬性
9.6 自定義屬性
9.7 思考與練習(xí)
第10章 配置
10.1 默認(rèn)配置
10.2 元件建模與元件配置
10.2.1 元件建模
10.2.2 元件配置
10.3 Generic配置
10.4 Block的配置
10.5 構(gòu)造體的配置
10.6 思考與練習(xí)
第11章 測(cè)試平臺(tái)的描述
11.1 一個(gè)簡(jiǎn)單的測(cè)試臺(tái)
11.2 用斷言語(yǔ)句顯示復(fù)雜字符串
11.3 使用循環(huán)語(yǔ)句及多進(jìn)程
11.4 編寫測(cè)試向量
11.5 使用text I/O
11.5.1 讀出/寫入表格數(shù)據(jù)
11.5.2 非表格數(shù)據(jù)的讀出
11.6 使用Protel DXP測(cè)試平臺(tái)程序模板
11.6.1 創(chuàng)建FPGA項(xiàng)目文檔及源文件
11.6.2 為設(shè)計(jì)創(chuàng)建測(cè)試平臺(tái)程序
11.7 思考與練習(xí)
第12章 VHDL與原理圖的混合設(shè)計(jì)
12.1 創(chuàng)建VHDL設(shè)計(jì)文檔
12.2 創(chuàng)建VHDL頂級(jí)原理圖文檔
12.3 FPGA項(xiàng)目設(shè)置
12.4 設(shè)計(jì)編譯
12.5 創(chuàng)建VHDL測(cè)試平臺(tái)程序
12.6 設(shè)計(jì)仿真
12.7 思考與練習(xí)
第13章 組合邏輯電路的VHDL設(shè)計(jì)
13.1 門電路設(shè)計(jì)
13.1.1 四2輸入與非門（74HCT00）
13.1.2 四2輸入或非門（74HCT32）
13.1.3 N輸入與門
13.1.4 異或門
13.2 比較器的設(shè)計(jì)
13.2.1 4位二進(jìn)制數(shù)大小比較器（74HC85）
13.2.2 8位相等比較器（74HCT688）
13.3 譯碼器的設(shè)計(jì)
13.3.1 7段BCD碼顯示譯碼器（74LS48）
13.3.2 對(duì)2-4譯碼器（72HCT139）
13.3.3 3-8線譯碼器（74LS138）
13.3.4 地址譯碼器（M68008）
13.4 數(shù)據(jù)選擇器
13.5 編碼器
13.5.1 8-3優(yōu)先編碼器（74LS148）
13.5.2 漢明糾錯(cuò)碼編碼器
13.6 運(yùn)算器
13.6.1 半加器
13.6.2 全加器
13.6.3 N位加法器
13.6.4 全減器
13.6.5 4位加/減器
13.6.6 求補(bǔ)運(yùn)算器
13.7 總線器件的設(shè)計(jì)
13.7.1 8位總線收發(fā)器（74HCT245）
13.7.2 三態(tài)總線
13.8 編碼轉(zhuǎn)換器
13.8.1 BCD碼轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)
13.8.2 8421BCD碼轉(zhuǎn)換為余3碼
13.8.3 BCD碼轉(zhuǎn)換為移位碼
13.8.4 BCD碼轉(zhuǎn)換為格雷碼
13.8.5 二進(jìn)制轉(zhuǎn)換成BCD碼
13.9 奇偶校驗(yàn)位發(fā)生器設(shè)計(jì)
13.10 思考與練習(xí)
第14章 時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)
14.1 觸發(fā)器的設(shè)計(jì)
14.1.1 D觸發(fā)器設(shè)計(jì)
14.1.2 JK觸發(fā)器設(shè)計(jì)
14.2 計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)
14.2.1 同步計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)
14.2.2 異步計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)
14.3 寄存器設(shè)計(jì)
14.3.1 鎖存寄存器設(shè)計(jì)
14.3.2 移位寄存器
14.4 思考與練習(xí)
第15章 有限狀態(tài)機(jī)(FSMs)
15.1 反饋機(jī)制
15.1.1 反饋信號(hào)
15.1.2 反饋?zhàn)兞?br />15.2 Moore狀態(tài)機(jī)
15.2.1 輸出寄存器
15.2.2 輸入寄存器
15.3 Mealy狀態(tài)機(jī)
15.4 狀態(tài)機(jī)的設(shè)計(jì)步驟
15.5 狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)舉例
15.5.1 Mealy狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)
15.5.2 Moore狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)
15.6 思考與練習(xí)
第16章 CPU及外圍器件設(shè)計(jì)
16.1 存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)
16.1.1 只讀存儲(chǔ)器（ROM）
16.1.2 隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)器（RAM）
16.2 模數(shù)及數(shù)模轉(zhuǎn)換器
16.2.1 模數(shù)轉(zhuǎn)換器
16.2.2 數(shù)模轉(zhuǎn)換器
16.3 簡(jiǎn)單微處理器設(shè)計(jì)
16.3.1 CPU指令定義包集合
16.3.2 運(yùn)算函數(shù)包集合
16.3.3 256字節(jié)ROM設(shè)計(jì)
16.3.4 16字節(jié)RAM設(shè)計(jì)
16.3.5 8位CPU模型設(shè)計(jì)
16.3.6 微處理器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)描述
16.4 可編程并行接口8255A的設(shè)計(jì)
16.5 思考與練習(xí)
參考文獻(xiàn)