数字电路EDA设计（第2版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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顾斌 等 编

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• 数字电路
• EDA
• 设计
• Verilog
• VHDL
• FPGA
• 数字系统
• 电子工程
• 高等教育
• 教材

出版社： 西安电子科技大学出版社

ISBN：9787560625379

版次：2

商品编码：10695530

包装：平装

开本：16开

出版时间：2011-05-01

用纸：胶版纸

页数：188

内容简介

　　顾斌，刘磊等主编的《数字电路EDA设计（第2版）》以提高高校学生的数字电子系统工程设计能力为宗旨，对EDA技术基本知识、可编程逻辑器件的原理、硬件描述语言及其编程方法和数字电路EDA设计方法作了系统介绍。本书的特点是语言精练，实例丰富，深入浅出，注重实用，适合广大高职院校学生的特点和教学改革方向。
　　《数字电路EDA设计（第2版）》共分6章，第1章为绪论，介绍EDA技术的基本知识；第2章以国内市场占有率最高的两类芯片，即Altera公司和Xilinx公司的典型芯片为例，介绍了CPLD与FPGA的基本原理；第3章介绍数字电路EDA开发工具，包含目前业界常用的工具软件ModelSim与Quartus Ⅱ的使用，以及二者联合使用的方法；第4章介绍了VHDL基本语法，并以具体实例解析VHDL的编程思想。第5章介绍基本逻辑电路的EDA实现方法，从语言编程、软件仿真、硬件验证三大步骤，对各类基本逻辑电路的EDA实现方法作了详细的阐述；第6章是典型数字系统设计，通过丰富实用的典型案例介绍多种数字系统的设计方法。
　　《数字电路EDA设计（第2版）》可作为高等职业院校电子类、通信类、电气类、计算机技术类等工科专业学生的数字逻辑电路、VHDL程序设计、EDA技术等相关课程的。

目录

第1章 绪论
1.1 概述
1.2 EDA技术的应用领域
1.3 EDA的设计步骤
1.4 TPOP-DOWN设计方法
1.5 硬件描述语言
1.5.1 ABEL-HDL
1.5.2 Verilog-HDL
1.5.3 VHDL
1.5.4 Verilog-HDL和VHDL的比较
1.6 可编程逻辑器件开发工具
1.6.1 ispLEVER
1.6.2 ISE
1.6.3 Quartus Ⅱ
1.7 IP核概述
第2章 CPLD、FPGA芯片结构
2.1 Altera公司CPLD芯片
2.1.1 概述
2.1.2 功能描述
2.1.3 逻辑阵列块
2.1.4 用户Flash存储区
2.2 Xilinx公司Virtex-5系列FPGA
2.2.1 概述
2.2.2 可配置逻辑块CLB
2.2.3 输入输出模块IOB
2.2.4 Block RAM
习题
第3章 数字电路EDA开发工具
3.1 ModelSim的设计过程
3.1.1 新建工程与源文件
3.1.2 ModelSim仿真
3.2 Quartus Ⅱ的设计过程
3.2.1 设计输入
3.2.2 编译
3.2.3 编译前的约束设置
3.2.4 仿真前的参数设置
3.2.5 仿真
3.2.6 引脚分配
3.3 Quartus Ⅱ与ModelSim联合仿真
3.3.1 存储器初始化文件
3.3.2 MegaWizard Plus-In Manager定制ROM
3.3.3 Quartus Ⅱ与ModelSim联合仿真
习题
第4章 VHDL语言
4.1 VHDL概述
4.1.1 VHDL的特点
4.1.2 VHDL语言的程序结构
4.1.3 VHDL程序的一般结构
4.2 实体定义相关语句
4.2.1 类属参数说明语句
4.2.2 端口说明语句
4.3 结构体及子结构语句
4.3.1 结构体的格式及构造
4.3.2 子结构之块(BLOCK)语句结构
4.3.3 子结构之进程(PROCESS)语句结构
4.3.4 子结构之子程序FUNCTION语句结构
4.3.5 子结构之子程序PROCEDURE语句结构
4.4 程序包、库及配置
4.4.1 程序包
4.4.2 库
4.4.3 配置
4.5 VHDL的并行语句
4.5.1 简单信号赋值语句
4.5.2 选择信号赋值语句
4.5.3 条件信号赋值语句
4.5.4 元件例化语句
4.5.5 生成语句
4.6 VHDL中的顺序语句
4.6.1 顺序赋值语句
4.6.2 IF语句
4.6.3 CASE语句
4.6.4 WAIT语句
4.6.5 LOOP语句
4.7 VHDL语言的客体及其分类
4.7.1 常数
4.7.2 变量
4.7.3 信号
4.8 VHDL语言的标准数据类型
4.8.1 位
4.8.2 位矢量
4.8.3 布尔量
4.8.4 整数
4.8.5 实数
4.8.6 字符
4.8.7 字符串
4.8.8 时间
4.8.9 错误等级
4.9 VHDL用户定义的数据类型
4.9.1 枚举类型
4.9.2 整数类型
4.9.3 数组
4.9.4 用户自定义子类型
4.10 VHDI语言的运算操作符
4.10.1 逻辑运算符
4.10.2 算术运算符
4.10.3 关系运算符
习题
第5章 基本数字电路的EDA实现
5.1 基本门电路的设计
5.2 触发器的设计
5.3 编码器的设计
5.3.1 BCD编码器
5.3.2 格雷码编码器
5.4 译码器的设计
5.4.1 二进制译码器
5.4.2 数码显示译码器
5.5 计数器的设计
5.5.1 带使能、清零、预置功能的计数器
5.5.2 可逆计数器
5.5.3 进制计数器
5.6 移位寄存器的设计
5.6.1 串入串出移位寄存器
5.6.2 同步预置串行输出移位寄存器
5.6.3 循环移位寄存器
5.6.4 双向移位寄存器
5.7 有限状态机的设计
5.7.1 莫尔型状态机
5.7.2 米里型状态机
5.7.3 Quartus Ⅱ观察状态转换图
习题
第6章 典型数字系统设计
6.1 分频电路
6.1.1 偶数分频
6.1.2 奇数分频
6.1.3 X.5分频
6.1.4 6.5分频器的硬件验证
6.2 交通灯控制器
6.2.1 交通灯控制器的功能描述
6.2.2 交通灯控制器的实现
6.2.3 交通灯控制器的VHDL程序
6.2.4 交通灯控制器的硬件验证
6.3 数字频率计
6.3.1 测频原理
6.3.2 频率计的组成结构分析
6.3.3 频率计的VHDL程序
6.3.4 频率计的仿真结果
6.3.5 频率计的硬件验证
6.4 实用数字钟电路
6.4.1 分频模块
6.4.2 时钟产生模块
6.4.3 数码管显示驱动模块
6.4.4 数字钟的硬件验证
6.5 LCD接口控制电路
6.5.1 1602字符LCM的内部存储器
6.5.2 1602字符LCM的引脚
6.5.3 1602 LCM指令系统
6.5.4 1602 LCM控制过程
6.5.5 1602显示的硬件验证
6.6 串口通信
6.6.1 异步串口数据传送格式
6.6.2 用VHDL描述RS-232C串口
6.6.3 串口通信的VHDL程序仿真结果
6.6.4 串口通信的硬件验证
6.7 2FSK信号产生器
6.7.1 FSK基本原理
6.7.2 2FSK信号产生器
6.7.3 2FSK信号产生器的VHDL描述
6.7.4 2FSK的仿真结果
6.7.5 2FSK的硬件验证
习题
附录一 实验电路板结构图
附录二 实验板电气原理图
附录三 实验板EPM240管脚定义表
参考文献

前言/序言

《数字电路EDA设计》（第2版）图书简介 引言： 在信息技术飞速发展的今天，数字电路作为现代电子设备的核心，其设计与实现日益复杂和高效。电子设计自动化（EDA）工具的出现，极大地革新了数字电路的设计流程，使得工程师能够以更快的速度、更高的精度和更低的成本完成从概念到芯片的转化。本书《数字电路EDA设计》（第2版）正是基于这一时代背景，旨在为读者提供一个系统、深入且实用的数字电路EDA设计学习平台。我们不在此赘述本书的目录结构或具体章节内容，而是着重从EDA设计理念、核心技术、应用价值及学习路径等方面，阐述掌握EDA设计能力对于现代电子工程师的重要性，以及本书将如何引导读者走向精通。 一、 EDA设计理念的演进与核心价值 EDA设计的核心在于“自动化”和“智能化”，它将原本繁琐、易错的手工设计过程，转化为由计算机辅助完成的智能化流程。从早期的逻辑综合，到后来的布局布线，再到如今的寄存器传输级（RTL）抽象设计，EDA技术始终围绕着如何更高效、更准确地描述和验证数字电路的功能与性能。 抽象层级的提升： EDA工具的发展，使得设计者可以从更高级别的抽象层面进行设计。从最初的门级网表，到寄存器传输级（RTL）描述，再到高层次综合（HLS），设计者能够将更多的精力集中在算法和系统架构上，而非底层的逻辑门连接。这种抽象层级的提升，极大地提高了设计效率，并使得设计复杂度不再是不可逾越的障碍。 仿真与验证的深度： 复杂的数字电路设计，验证其正确性是至关重要的一环。EDA工具提供了强大的仿真和形式验证能力，可以在芯片流片之前，发现潜在的设计错误，大大降低了流片失败的风险。这种“左移”的验证模式，即在设计早期就进行严格的验证，是现代IC设计不可或缺的环节。 优化与收敛的自动化： 物理实现阶段，如布局布线（Place and Route），涉及将逻辑功能映射到实际的硅片版图上。EDA工具通过先进的算法，能够自动完成这些极其耗时的任务，并根据性能、功耗和面积（PPA）等目标进行优化，使得设计结果能够满足苛刻的技术指标。 可重用性与标准化： EDA工具的设计流程和输出格式，促进了IP（Intellectual Property）核的可重用性和标准化。设计师可以利用预先设计好的IP模块，快速构建复杂的系统，缩短开发周期，并降低集成风险。 掌握EDA设计，意味着能够驾驭这些强大的工具，将数字电路的创意迅速转化为可实现的产品，这是现代电子工程师的核心竞争力之一。 二、 核心EDA技术概览（强调理念而非具体工具） 虽然本书具体介绍了某些EDA工具的使用，但其背后蕴含的核心EDA技术才是理解与掌握的关键。这些技术共同构成了现代数字电路设计的基石： 硬件描述语言（HDL）： Verilog和VHDL是描述数字电路行为和结构的两种主要硬件描述语言。它们提供了一种抽象的、文本化的方式来表达数字电路的设计，使设计者能够以一种接近高级编程语言的方式来描述电路，而非直接操作门级元器件。HDL的设计代码是进行后续EDA流程的基础。 逻辑综合（Logic Synthesis）： 这是将HDL代码转化为一系列逻辑门和触发器的过程。综合工具能够理解HDL代码的意图，并根据目标库（Target Library）和约束条件（Constraints），将高级抽象的RTL代码优化为门级网表。这个过程需要考虑时序、面积和功耗等多个方面。 静态时序分析（Static Timing Analysis - STA）： STA是一种不依赖于仿真激励的、对电路时序进行分析的技术。它能够精确地计算出电路中信号的延迟，并检查是否存在时序违例（Timing Violations），如建立时间（Setup Time）和保持时间（Hold Time）违例。STA是确保电路在目标时钟频率下稳定运行的关键。 布局布线（Place and Route - P&R）： 将综合后的门级网表映射到具体的硅片物理版图上的过程。布局（Placement）是将逻辑门放置在芯片的特定位置，布线（Routing）则是连接这些逻辑门之间的连线。P&R工具需要优化布线长度、信号延迟和串扰（Crosstalk），以满足设计指标。 形式验证（Formal Verification）： 区别于基于仿真的验证，形式验证利用数学方法来证明或证伪某个属性。例如，形式模型检查（Formal Model Checking）可以证明一个设计在所有可能的输入激励下都不会出现死锁（Deadlock）或违反某些安全属性。这是对电路功能正确性进行严格验证的重要手段。 功耗分析与优化（Power Analysis and Optimization）： 随着集成度的不断提高，功耗已成为制约高性能芯片设计的重要因素。EDA工具能够对设计的功耗进行精确估算，并提供多种功耗优化技术，如时钟门控（Clock Gating）、功率门控（Power Gating）等，以满足低功耗应用的需求。 三、 EDA设计在现代电子领域的广泛应用 EDA设计能力的掌握，不仅是数字电路工程师的“标配”，更是其参与和引领各类前沿技术发展的基石。EDA设计的应用已渗透到现代电子工业的各个角落： 高性能计算（HPC）： 从CPU、GPU到FPGA，所有高性能计算芯片的设计都离不开先进的EDA技术。这些芯片往往拥有极高的 clock frequency 和复杂的并行处理架构，对设计和验证的精度提出了极致的要求。 人工智能（AI）与机器学习（ML）： AI芯片（ASIC）和AI加速器（FPGA）的设计，是当前EDA领域最活跃的方向之一。这些芯片需要高效地处理海量数据，对算法的硬件实现、高吞吐量和低功耗设计提出了特殊挑战，EDA工具是实现这些目标的关键。 通信系统（5G/6G）： 现代通信系统涉及高速数据传输、复杂的信号处理和调制解调算法，其核心芯片的设计，如基带处理器、射频前端等，高度依赖于EDA工具来完成高性能、低功耗的设计。 物联网（IoT）与嵌入式系统： 尽管IoT设备对功耗和成本的要求更为苛刻，但其功能的多样性和集成度也在不断提升。EDA工具使得低功耗、高集成度的MCU、SoC（System on Chip）设计成为可能，支撑着各种智能设备的快速迭代。 汽车电子： 随着汽车智能化、电动化的发展，车载芯片的复杂度和安全性要求急剧增加。从ADAS（高级驾驶辅助系统）到自动驾驶计算平台，再到车载信息娱乐系统，EDA设计能力是实现这些复杂功能的核心驱动力。 消费电子： 智能手机、平板电脑、智能穿戴设备等各类消费电子产品，其核心SoC芯片的设计和制造，无不依赖于EDA工具的高效支持，以实现更强的性能、更长的续航和更丰富的功能。 四、 掌握EDA设计的学习路径与实践意义 学习EDA设计是一个循序渐进、理论与实践相结合的过程。它不仅仅是学习工具的使用，更是掌握一种解决复杂数字系统设计问题的思维方式和工程方法。 扎实的数字电路基础： 深入理解组合逻辑、时序逻辑、状态机等基本数字电路概念是学习EDA的基础。 掌握硬件描述语言： 熟练运用Verilog或VHDL来描述电路功能，是进入EDA流程的第一步。 熟悉EDA工具流程： 理解从RTL设计、仿真、综合、静态时序分析到物理实现、版图验证的整个流程，并学习使用主流EDA工具完成各环节的任务。 注重验证与调试： 学习如何编写有效的测试平台（Testbench），进行仿真验证，以及如何利用波形工具和调试器来定位和解决设计中的问题。 理解设计约束与优化： 学习如何根据实际应用需求，设定设计约束（如时钟频率、时序要求、功耗目标等），并理解EDA工具如何根据这些约束进行优化。 实践项目驱动： 通过实际项目的设计和实现，将理论知识转化为实际能力，例如设计一个简单的CPU、一个DMA控制器或一个ADC接口。 掌握EDA设计，意味着您不仅能够理解数字电路的设计原理，更能利用先进的工具将这些原理转化为实际的产品。这不仅能提升您的工程实践能力，更能为您在竞争激烈的电子行业中开辟更广阔的职业发展道路，从基础的逻辑设计者，成长为能够独立完成复杂SoC设计的系统工程师，甚至参与到芯片架构设计和创新中。 结语： 数字电路EDA设计是现代电子工程领域的核心技术之一。通过本书的学习，读者将能够构建起坚实的EDA设计理论基础，并掌握实际操作技能，从而能够独立完成复杂的数字电路设计任务。我们鼓励读者在学习过程中，积极动手实践，将书本知识与实际项目相结合，不断提升自身在EDA设计领域的专业能力，为应对未来电子技术的挑战做好充分准备。

评分☆☆☆☆☆

对于那些刚接触数字电路设计，或者想要系统学习EDA工具的读者来说，《数字电路EDA设计（第2版）》绝对是一本不容错过的入门读物。作者以一种非常友好的方式，循序渐进地引导读者进入数字电路的世界。从最基础的逻辑门和布尔代数，到如何利用组合逻辑和时序逻辑搭建复杂的电路，书中的讲解都非常清晰易懂。令人印象深刻的是，这本书将理论知识与EDA工具的使用完美地结合起来。它不仅仅是教你理论，更重要的是教你如何将理论应用到实际的设计中。从使用EDA工具绘制原理图，到编写硬件描述语言（HDL），再到如何进行仿真和验证，书中都提供了详细的步骤和实例。这对于初学者来说，能够极大地降低学习门槛，并且培养动手能力。我尤其喜欢书中关于FPGA设计的部分，它让我看到了数字电路在现代电子产品中的广泛应用，也激发了我对未来学习的兴趣。这本书就像一位耐心的导师，一步步带领我探索数字电路设计的奥秘。

评分☆☆☆☆☆

我是一名正在学习数字电路设计的学生，之前对这个领域一直感到有些迷茫。参加了一门数字电路课程，但感觉老师讲的内容有些碎片化，而且对EDA工具的实际操作了解得不够深入。《数字电路EDA设计（第2版）》的出现，就像一盏明灯，照亮了我学习的道路。书中的内容非常系统，从最基本的逻辑门操作，到更复杂的逻辑功能实现，讲解得非常透彻。最令我惊喜的是，这本书对EDA工具的使用进行了详细的介绍。它不仅仅是告诉你有哪些工具，更重要的是告诉你如何使用这些工具来完成实际的设计和验证。我跟着书中的例子，一步步地在EDA软件中进行操作，感觉自己对数字电路的设计流程有了更清晰的认识。特别是书中关于仿真和时序分析的部分，让我理解了为什么有些设计在仿真时能正常工作，但在实际硬件上却不行。这本书真的帮助我建立了一个完整的数字电路设计框架，为我未来的学习和实践打下了坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直太棒了！我一直对数字电路设计充满兴趣，但苦于没有找到一本真正能让我深入理解的书。偶然间发现了《数字电路EDA设计（第2版）》，我简直欣喜若狂！这本书的内容深入浅出，从最基础的逻辑门原理讲起，逐步深入到复杂的组合逻辑和时序逻辑电路。作者的讲解非常清晰，配以大量的图例和实例，让我能够非常直观地理解抽象的概念。更重要的是，这本书不仅仅停留在理论层面，它还详细介绍了如何使用EDA工具进行设计和仿真。从逻辑图的绘制到HDL语言的编写，再到仿真器的使用，每一个步骤都讲得非常详细，让我这个初学者也能快速上手。我特别喜欢书中关于FPGA设计的章节，它让我看到了数字电路设计在实际应用中的强大威力。通过书中的指导，我成功地完成了几个小项目，这极大地增强了我的信心。这本书就像一位循循善诱的老师，带领我一步步走进数字电路的奇妙世界。对于任何想学习数字电路设计的人来说，这本书绝对是不可错过的宝藏！

评分☆☆☆☆☆

读完《数字电路EDA设计（第2版）》，我最大的感受是这本书的实践性极强。作者在书中不仅讲解了理论知识，更重要的是将理论与实际的EDA工具设计紧密结合。从原理图的绘制到Verilog/VHDL语言的编写，再到如何利用仿真工具验证设计的正确性，每一个环节都涉及到了具体的EDA操作。书中提供的案例也非常贴合实际工程需求，让我能够通过模仿和实践来加深理解。尤其是在时序分析和综合优化方面，书中给出了很多实用的技巧和建议，这对于我来说非常有价值，能够帮助我避免在实际设计中踩坑。这本书的语言风格也很平实易懂，尽管涉及很多专业知识，但作者的讲解方式让人很容易消化吸收。对于那些希望将理论知识转化为实际设计能力的读者来说，这本书无疑是一个极佳的选择。我感觉自己通过阅读这本书，对数字电路的理解上升了一个层次，并且掌握了一些实用的EDA设计技能。

评分☆☆☆☆☆

作为一名在数字电路领域摸爬滚打多年的工程师，我一直寻求一本能够系统性梳理和深化我知识体系的书籍。《数字电路EDA设计（第2版）》恰好满足了我的需求。它不仅仅是知识的堆砌，更注重方法论的传授。书中对EDA工具的运用技巧讲解得非常到位，比如如何高效地编写可综合的Verilog/VHDL代码，如何利用时序约束来优化设计，以及如何进行有效地仿真和调试。这些内容对于实际项目开发至关重要，能够极大地提高工作效率。此外，书中还探讨了一些高级的主题，例如低功耗设计和片上系统（SoC）架构，这些都是当前数字电路设计的前沿领域，对于我了解行业发展趋势、提升技术能力非常有帮助。这本书的结构安排也很合理，从基础到进阶，层层递进，适合不同层次的读者。作者的专业性和严谨性在字里行间展露无遗，每一个细节都经过深思熟虑。我强烈推荐这本书给所有希望在数字电路EDA设计领域有所建树的工程师们。