現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)

第1章 數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述 1
1.1　數(shù)字系統(tǒng)發(fā)展概述 1
1.1.1　數(shù)字系統(tǒng)和集成電路技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)史 1
1.1.2　數(shù)字系統(tǒng)與SOC設(shè)計(jì)技術(shù) 4
1.1.3　數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)和EDA 4
1.2　數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法 5
1.2.1　數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)描述 5
1.2.2　設(shè)計(jì)過(guò)程 9
1.2.3　設(shè)計(jì)方法 13
1.2.4　硬件描述語(yǔ)言的特點(diǎn) 15
第2章　數(shù)字系統(tǒng)的建模和結(jié)構(gòu) 17
2.1　設(shè)計(jì)與模型 17
2.2 數(shù)字系統(tǒng)的模型 18
2.3　數(shù)字系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 25
第3章　數(shù)字系統(tǒng)的算法描述 32
3.1　數(shù)字系統(tǒng)算法流程圖描述 32
3.1.1 算法流程圖的符號(hào)及其描述方法 32
3.1.2　算法流程圖描述數(shù)字系統(tǒng)實(shí)例 34
3.2　狀態(tài)機(jī)及算法狀態(tài)機(jī)圖描述 37
3.2.1　狀態(tài)機(jī)分類(lèi)及其特點(diǎn) 37
3.2.2　算法狀態(tài)機(jī)流程圖的符號(hào)及其描述方法 39
3.2.3　算法狀態(tài)機(jī)圖描述實(shí)例 40
3.2.4　算法流程圖至狀態(tài)圖的變換方法 42
3.2.5　狀態(tài)圖至算法狀態(tài)機(jī)圖的變換方法 44
3.2.6　C語(yǔ)言流程圖至算法狀態(tài)機(jī)圖的變換 46
第4章 數(shù)字系統(tǒng)的VHDL語(yǔ)言描述 53
4.1　VHDL語(yǔ)言描述數(shù)字系統(tǒng)的基本方法 53
4.1.1　VHDL語(yǔ)言描述電路的基本方法 53
4.1.2　常數(shù). 變量. 信號(hào)所描述的對(duì)象 59
4.1.3　數(shù)據(jù)類(lèi)型 61
4.1.4　運(yùn)算操作符 69
4.1.5　屬性（ATTRIBUTE）描述 73
4.2　VHDL語(yǔ)言的基本設(shè)計(jì)單元 74
4.2.1　VHDL語(yǔ)言的基本設(shè)計(jì)單元構(gòu)成 75
4.2.2　構(gòu)造體的子結(jié)構(gòu)描述 77
4.2.3　庫(kù). 包集合及配置 86
4.3　VHDL語(yǔ)言構(gòu)造體的描述方式 91
4.3.1　構(gòu)造體的行為描述方式 91
4.3.2　構(gòu)造體的寄存器傳輸（RTL）描述方式 98
4.3.3　構(gòu)造體的結(jié)構(gòu)描述方式 105
4.4　VHDL語(yǔ)言的主要描述語(yǔ)句 108
4.4.1　順序描述語(yǔ)句 108
4.4.2　并發(fā)描述語(yǔ)句 125
4.5　基本邏輯電路設(shè)計(jì)實(shí)例 138
4.5.1　組合邏輯電路設(shè)計(jì) 138
4.5.2　時(shí)序電路設(shè)計(jì) 153
第5章 數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本步驟和有關(guān)技巧 168
5.1 數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟 168
5.1.1　系統(tǒng)需求分析 168
5.1.2　算法設(shè)計(jì) 168
5.1.3　算法描述 169
5.1.4　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)選擇 169
5.1.5　系統(tǒng)具體設(shè)計(jì) 169
5.1.6　系統(tǒng)仿真與驗(yàn)證 170
5.2 數(shù)字系統(tǒng)并發(fā)處理的設(shè)計(jì) 170
5.2.1　并發(fā)處理的基本概念 170
5.2.2　并發(fā)處理的基本方法 171
5.3 數(shù)字系統(tǒng)的算法描述 176
5.3.1　簡(jiǎn)化CPU的功能要求 176
5.3.2　CPU的行為描述 177
5.3.3　CPU的狀態(tài)機(jī)描述 181
5.3.4　CPU的VHDL語(yǔ)言描述（RTL描述） 182
5.4 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的選擇和設(shè)計(jì) 192
5.4.1　數(shù)字系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 193
5.4.2　數(shù)字系統(tǒng)模塊劃分的原則 194
5.4.3　系統(tǒng)模塊之間的連接 195
5.4.4　系統(tǒng)模塊之間的通信 198
5.4.5　數(shù)字系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的選擇 201
5.5 數(shù)字系統(tǒng)優(yōu)化的基本方法 201
5.5.1　相同電路的處理 202
5.5.2　改變運(yùn)算順序優(yōu)化電路 203
5.5.3　盡量進(jìn)行常數(shù)運(yùn)算 204
5.5.4　使用相同的運(yùn)算電路 204
5.5.5　優(yōu)化的必要性及其工程實(shí)際意義 208
5.6 數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的幾個(gè)工程實(shí)際問(wèn)題 208
5.6.1　提高系統(tǒng)工作速度的方法 208
5.6.2　縮小電路規(guī)模和降低功耗的方法 216
5.6.3　系統(tǒng)誤操作成因及其消除方法 223
5.6.4　非同步信號(hào)的控制方法 232
5.6.5　典型狀態(tài)機(jī)狀態(tài)編碼的選擇 237
第6章 典型EDA開(kāi)發(fā)工具介紹 243
6.1 簡(jiǎn)介 243
6.2　MAX＋PlusⅡ使用說(shuō)明 244
6.2.1　MAX＋PlusⅡ概況 244
6.2.2　建立和編輯一個(gè)VHDL語(yǔ)言的工程文件 247
6.2.3　VHDL語(yǔ)言程序的編譯 250
6.2.4　VHDL語(yǔ)言程序的仿真 253
6.3　Active-HDL使用說(shuō)明 259
6.3.1　Active-HDL概況 259
6.3.2　建立一個(gè)新的設(shè)計(jì)項(xiàng)目 264
6.3.3　文件的編譯及結(jié)構(gòu)管理 269
6.3.4　設(shè)計(jì)文件波形仿真 271
6.3.5 生成測(cè)試平臺(tái)并單步跟蹤文件 276
第7章 仿真. 邏輯綜合和下載 282
7.1　數(shù)字系統(tǒng)的仿真 282
7.1.1　仿真輸入信息的產(chǎn)生 282
7.1.2　仿真模塊的編寫(xiě) 284
7.1.3　仿真Δ 286
7.1.4　不同級(jí)別的仿真要求 287
7.2 數(shù)字系統(tǒng)的邏輯綜合 288
7.2.1　RTL描述至未優(yōu)化的布爾描述的轉(zhuǎn)換 289
7.2.2　布爾優(yōu)化描述 289
7.2.3　門(mén)級(jí)映射 290
7.3　數(shù)字系統(tǒng)的下載 290
7.3.1　下載前的準(zhǔn)備 290
7.3.2　配置 291
第8章 數(shù)字系統(tǒng)檢測(cè)與可檢測(cè)性設(shè)計(jì) 293
8.1　組合邏輯檢測(cè) 293
8.2　時(shí)序電路檢測(cè) 295
8.3　掃描檢測(cè) 296
8.4　邊界掃描 298
8.5　內(nèi)置自測(cè)試 300
第9章 SOC和硬件/軟件協(xié)同設(shè)計(jì)技術(shù) 301
9.1　硬件/軟件 HW/SW 協(xié)同設(shè)計(jì)概述 301
9.1.1 硬件/軟件協(xié)同設(shè)計(jì)方法學(xué) 301
9.1.2 數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程 303
9.2　SOC的開(kāi)發(fā)應(yīng)用及IP技術(shù) 313
9.2.1　SOC的開(kāi)發(fā)應(yīng)用 313
9.2.2　IP核的開(kāi)發(fā)應(yīng)用 315
9.2.3　SOC的設(shè)計(jì)方法 317
9.3 可編程單片系統(tǒng)（SOPC）及其設(shè)計(jì)工具 319
9.3.1　SOPC概述 319
9.3.2　Altera 的SOPC解決方案 320
9.3.3　QuartusⅡ設(shè)計(jì)軟件 322
9.3.4　Sopc Builder自動(dòng)設(shè)計(jì)工具 323
第10章 數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例 328
10.1 UART串行接口芯片設(shè)計(jì)實(shí)例 328
10.1.1　UART引腳及內(nèi)部結(jié)構(gòu) 328
10.1.2　串行數(shù)據(jù)傳送格式及控制字和狀態(tài)字 329
10.1.3　UART芯片功能算法流程圖描述 331
10.1.4　UART芯片的算法狀態(tài)機(jī)圖描述 333
10.1.5　UART芯片的VHDL語(yǔ)言描述 335
10.1.6　UART芯片的仿真 346
10.2 洗衣機(jī)洗滌控制電路設(shè)計(jì)實(shí)例 349
10.2.1　洗衣機(jī)洗滌控制電路的性能要求 349
10.2.2　洗衣機(jī)洗滌控制電路的結(jié)構(gòu) 350
10.2.3　洗衣機(jī)洗滌控制電路的算法狀態(tài)機(jī)圖描述 351
10.2.4 洗衣機(jī)洗滌控制電路的VHDL語(yǔ)言描述 356
習(xí)題與思考題 369
參考文獻(xiàn) 376