《数字系统设计与PLD应用（第2版）》

内容简介本书阐述数字系统设计方法和可编程逻辑器件pld的应用技术。引导读者从一般的数字功能电路设计转向数字系统设计；从传统的非定制通用集成电路的应用转向用户半定制的pld的应用；从单纯的硬件设计转向硬件、软件高度渗透的设计方法。从而了解数字技术的新发展、新思路、新器件，拓宽软、硬件设计的知识面，提高设计能力。本书是编者在汇总了近几年从事数字系统设计和pld应用技术教学及科研成果的基础上编写的，取材丰富，概念清晰，既有较高的起点和概括，也有很好的实用和参考价值。书中软、硬件结合恰当，有一定的前沿性和新颖性。全书文字流畅，图、文、表紧密结合，可读性强。 本书共8章，每章之后均有丰富的习题供读者选做。第8章提供12个上机实验题，供不同层次教学需求和读者选用。书末有附录，简明介绍各种hdpld典型器件和一种典型软件开发系统，供读者和设计者参考。 本书可作为高等学校电子信息类、电气信息类、计算机类各专业的教科书，同时也是上述学科及其他相关学科工程技术人员很好的实用参考书。 图书目录第1章数字系统设计方法1.1绪言1.1.1数字系统的基本概念1.1.2数字系统的基本模型1.1.3数字系统的基本结构1.2数字系统设计的一般步骤1.2.1引例1.2.2数字系统设计的基本步骤1.2.3多级系统及其结构1.3数字系统设计方法1.3.1自上而下的设计方法1.3.2自下而上的设计方法1.3.3自关键部件开始设计1.3.4系统信息流驱动设计1.4数字系统的描述方法之一--算法流程图1.4.1算法流程图的符号与规则1.4.2设计举例习题1第2章数字系统的算法设计和硬件实现2.1算法设计2.1.1算法设计综述2.1.2跟踪法2.1.3归纳法2.1.4划分法2.1.5解析法2.1.6综合法2.2算法结构2.2.1顺序算法结构2.2.2并行算法结构2.2.3流水线操作算法结构2.3系统硬件实现概述2.4数据处理单元的设计2.4.1器件选择2.4.2数据处理单元设计的基本步骤2.4.3数据处理单元设计实例2.5控制单元的设计2.5.1系统控制方式2.5.2控制器的基本结构和系统同步2.5.3算法状态机图（a3ｍ图）2.5.4控制器的硬件逻辑设计方法习题2第3章硬件描述语言ｖｈｄｌ3.1概述3.2ｖｈｄｌ基本结构3.2.1实体说明3.2.2结构体3.3数据对象、类型及运算符3.3.1对象类别与定义3.3.2数据类型3.3.3常数的表示3.3.4运算符3.4顺序语句3.4.1变量与信号赋值语句3.4.2ｉｆ语句3.4.3ｃa3ｅ语句3.4.4ｌｏｏｐ语句3.5并行语句3.5.1并行信号赋值语句3.5.2进程语句3.5.3断言语句3.5.4元件例化语句3.5.5生成语句3.5.6块语句3.6子程序3.6.1函数定义与引用3.6.2过程定义与引用3.6.3子程序重载3.7程序包与设计库3.7.1程序包3.7.2设计库3.8元件配置3.8.1体内配置指定3.8.2体外配置说明3.8.3直接例化3.8.4顶层元件配置3.9ｖｈｄｌ描述实例3.9.1组合逻辑电路描述3.9.2时序逻辑电路描述3.9.3状态机的描述习题3第4章可编程逻辑器件ｐｌｄ原理和应用4.1ｐｌｄ概述4.2简单ｐｌｄ原理4.2.1ｐｌｄ的基本组成4.2.2ｐｌｄ的编程4.2.3阵列结构4.2.4ｐｌｄ中阵列的表示方法4.33ｐｌｄ组成和应用4.3.1只读存储器ｒｏｍ4.3.2可编程逻辑阵列ｐｌa4.3.3可编程阵列逻辑ｐaｌ4.3.4通用阵列逻辑ｇaｌ4.3.5输出逻辑宏单元ｏｌｍｃ4.3.6ｏｌｍｃ的输出结构4.3.7ｇaｌ应用举例4.4采用3ｐｌｄ设计数字系统4.4.1采用3ｐｌｄ实现系统的步骤4.4.2设计举例4.4.3采用3ｐｌｄ设计系统的讨论习题4第5章高密度ｐｌｄ及其应用5.1ｈｄｐｌｄ概述5.1.1ｈｄｐｌｄ的分类5.1.2典型ｈｄｐｌｄ器件系列5.2ｈｄｐｌｄ组成5.2.1阵列扩展型ｈｄｐｌｄ5.2.2单元型ｃｐｌｄ5.2.3现场可编程门阵列ｆｐｇa5.2.4多路开关型ｆｐｇa5.3ｈｄｐｌｄ编程技术5.3.1在系统可编程技术5.3.2在电路配置(重构)编程技术5.3.3反熔丝(antifuse)编程技术5.4ｈｄｐｌｄ软件开发系统综述5.4.1软件开发系统的基本工作流程5.4.2软件开发系统的库函数5.5当前常用可编程逻辑器件及其开发工具5.5.1lattice公司的cpld/fpga与开发软件5.5.2altera公司的cpld/fpga及开发工具5.5.3xilinx公司的cpld/fpga和开发平台5.5.4用于cpld/fpga的ip核习题5第6章采用ｈｄｐｌｄ设计数字系统实例6.1高速并行乘法器的设计6.1.1算法设计和结构选择6.1.2器件选择6.1.3设计输入6.1.4芯片引脚定义6.1.5逻辑仿真6.1.6目标文件产生和器件下载6.2十字路口交通管理器的设计6.2.1交通管理器的功能6.2.2系统算法设计6.2.3设计输入6.3ｆｉｆｏ（先进先出堆栈）的设计6.3.1ｆｉｆｏ的功能6.3.2算法设计和逻辑框图6.3.3数据处理单元和控制器的设计6.3.4设计输入6.4九九乘法表系统的设计6.4.1系统功能和技术指标6.4.2算法设计6.4.3数据处理单元的实现6.4.4设计输入6.4.5系统的功能仿真6.5数据采集和反馈控制系统的设计6.5.1系统设计要求6.5.2设计输入6.6ｆｉｒ有限冲激响应滤波器的设计6.6.1ｆｉｒ结构简介6.6.2设计方案和算法结构6.6.3模块组成6.6.4ｆｉｒ滤波器的扩展应用6.6.5设计输入6.6.6设计验证6.7可编程脉冲延时系统的设计6.7.1系统功能和技术指标6.7.2系统设计计算6.7.3设计输入和实现6.8简单处理器的设计6.8.1系统功能介绍6.8.2处理器硬件系统6.8.3处理器指令系统6.8.4处理器硬件系统的设计和实施6.8.5设计输入6.8.6系统功能仿真习题6第7章全定制集成电路设计技术简介7.1集成电路制造工艺与全定制电路设计7.1.1集成电路制造工艺简介7.1.2全定制电路设计过程7.1.3深亚微米电路设计7.2全定制集成电路设计的ｅｄa技术7.2.1设计输入7.2.2设计综合7.2.3设计验证7.2.4版图编辑7.2.5版图验证第8章上机实验题实验1逻辑门实现组合电路实验2数据选择器或译码器实现组合电路实验3码制变换器实验4异步计数器和同步计数器实验5采用d-ff和mux实现74ls194功能电路实验6序列发生器实验7序列检测器实验8触发器的级联实验9控制器的设计实验10脉冲分配器实验11十字路口交通管理器实验12简单处理器vhdl设计的完成附录aｈｄｐｌｄ典型器件介绍a.1器件封装型式说明a.2ｌa44ｉｃｅ公司典型器件(阵列扩展型cpld，isp编程技术)a.3aｌ4ｅｒa公司典型器件(单元型cpld、fpga，icr编程技术)a.48ｉｌｉｎ8公司典型产品(单元型fpga、cpld，icr编程技术或isp编程技术)a.5actel公司典型器件(多路开关型fpga、反熔丝编程技术)附录b典型软件开发系统ｍa8+plusⅱ简介b.1概述b.2ｍa8+plusⅱ的设计过程b.3逻辑设计的输入方式b.4设计项目的编译b.5设计项目的模拟仿真b.6定时分析b.7器件编程参考文献 序言/前言前言本书是《数字电路与逻辑设计》专业基础课后续必修或选修课程的教材，主要阐述数字系统设计方法和ｐｌｄ应用技术，目的是引导学生和读者从功能电路设计转向系统设计；由传统的通用集成电路的应用转向可编程逻辑器件的应用；从硬件设计转向硬件、软件高度渗透的设计，从而拓宽数字技术知识面和设计能力。现今ｖｌ3ｉ技术发展迅速，采用专用集成电路a3ｉｃ实现系统已成趋势。作为a3ｉｃ的一个重要分支--ｐｌｄ，它在数字系统研制阶段或小批量生产中有着设计灵活、修改快捷、使用方便、研制周期短和成本较低等优越性，是一种有现实意义的系统设计途径。大部分高等院校均把ｐｌｄ纳入相关课程的教学计划，为此探讨较好的设计方法和应用技术有其必要性和实用性。对于广大正在探讨和应用ｐｌｄ的电子设计人员和其他科技工作者也有很好的参考价值。随着ｐｌｄ技术的进展和软件开发系统的日益完善，设计人员的主要任务已成为：如何把由文字说明的系统功能转换为逻辑描述（即算法），进而采用一定的描述工具（算法流程图、ｖｈｄｌ语言等）建立系统描述模型，并选择适当的ｐｌｄ器件、采用相应的软件开发系统来实现待设计系统。本书正是致力于上述内容的讨论，力求提高读者的系统逻辑设计和工程设计能力。本书分为数字系统设计和ｐｌｄ应用技术两大部分，全书共有7章。第1章介绍数字系统基本模型、基本结构和设计步骤，重点介绍了系统设计的基本方法。还介绍了数字系统描述的一种最常用的工具--算法流程图。第2章讨论系统的算法设计和算法结构。在介绍若干种算法设计方法时，既借鉴软件设计中的算法推导方法，又详述硬件设计中算法设计的特征。本章还详细讨论了组成系统的两大部分：数据处理单元和控制单元的设计和采用通用集成电路的实现方法。第3章简明介绍数字系统描述工具--ｖｈｄｌ语言的基本概念、语法特征和应用实例。使读者对ｖｈｄｌ有大致的了解。第4章阐述ｐｌｄ原理和应用。主要内容为简单ｐｌｄ（3ｐｌｄ）的原理、组成和应用，包括ｐｒｏｍ、ｐｌa、ｐaｌ和ｇaｌ等。本章之末给出采用ｇaｌ实现系统的实例。在第4章的基础上，第5章介绍了高密度ｐｌｄ（ｈｄｐｌｄ）及其应用。给出了ｈｄｐｌｄ分类方法，详述了ｈｄｐｌｄ的组成，包括阵列扩展型ｃｐｌｄ、单元型ｃｐｌｄ、3ｒaｍ型ｆｐｇa和多路开关型ｆｐｇa等。还介绍了ｈｄｐｌｄ的主要编程技术：isp、icr和antifuse技术等。对各种软件开发系统进行了综述，期盼给读者较全面的ｈｄｐｌｄ应用知识。第6章给出了7个采用ｈｄｐｌｄ设计数字系统的实例，这些实例由简到繁、由易到难，均来自于科研，并在教学实践中得到成功应用，有很好的参考价值。本书的最后一章--第7章简明介绍全定制集成电路设计技术，作为引导广大读者了解全定制a3ｉｃ设计的入门知识。本书各章有大量实例和习题，可供读者实践和思考。附录a提供ｐｌｄ主要生产商的最新典型器件的介绍，包括ｌattice、aｌ4ｅｒa、8ｉｌｉｎ8和actel公司的各种ｃｐｌｄ和ｆｐｇa产品。附录b是典型软件开发系统ｍa8+ｐｌ53ⅱ的简明介绍，为读者了解软件开发系统提供方便。编者在撰写本书时，力求内容充实，重点突出，尤其注重引导初学者尽快入门，通过由浅入深、循序渐进的阐述；理论、习题与实例的紧密结合，使读者获得基本技术和技能的训练。本书是高等院校电子类、计算机类和相关专业的本科教学的教材或参考书，也可作为研究生相关教学的参考书，同时也适用于广大的电子设计人员和科技工作者。本书由蒋璇任主编。蒋璇、臧春华共同完成。其中第1、2、4、5章由蒋璇编写，第3、7章由臧春华编写，第6章由蒋璇、臧春华编写。本书承西安电子科技大学傅丰林教授和北京邮电大学赵尔沅教授审阅，并提出了许多宝贵的修改意见，在此表示最衷心的感谢。在编写本书过程中，得到了南京航空航天大学许多老师和同学的支持和帮助。国家教委电子线路教学指导小组成员、南航沈嗣昌教授自始至终全力支持，具体帮助，对全书内容不仅给予关键性的指导，而且提出了详尽的修改意见。研究生范渊、董乔忠、周小林、戎舟、李岳衡、李明等同学参加课题研究和实验，范渊和董乔忠同学还协助绘图和整理资料；曹蓉琛、钱梅雪、石烽、余慧敏等同志均给予大力协助，在此表示最诚挚的谢意。在成书过程中，还获得ｌattice、altera、xilinx和actel等公司有关机构的热情支持，在此一并表示感谢。由于编者水平所限，书中的疏漏和错误在所难免，恳请读者批评指正。编者于南京航空航天大学2000年9月

字数:628千字 页码:377 开本:16开

西安