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2023年EDA技术与VHDL第二版（潘松著）课后习题答案下载EDA技术与VHDL第二版（潘松著）课后答案下载第1章 EDA技术概述1.1 EDA技术及其发展1.1.1 EDA技术的发展1.1.2 EDA技术的涵义1.1.3 EDA技术的基本特征1.2 EDA技术的主要内容及主要的EDA厂商1.2.1 EDA技术的主要内容1.2.2 主要EDA厂商概述1.3 EDA技术实现目标1.3.1 超大规模可编程逻辑器件1.3.2 半定制或全定制ASIC1.3.3 混合ASIC1.4 EDA技术应用1.4.1 EDA技术应用形式1.4.2 EDA技术应用场合1.5 EDA技术的发展趋势1.5.1 可编程器件的发展趋势1.5.2 软件开发工具的发展趋势1.5.3 输入方式的发展趋势__小结思考题和习题第2章大规模可编程逻辑器件2.1 可编程逻辑器件概述2.1.1 PLD的'发展进程2.1.2 PLD的种类及分类方法2.2 简单可编程逻辑器件2.2.1 PLD电路的表示方法及有关符号 2.2.2 PROM基本结构2.2.3 PLA基本结构2.2.4 PAL基本结构2.2.5 GAL基本结构2.3 复杂可编程逻辑器件2.3.1 CPLD基本结构2.3.2 Altera公司器件2.4 现场可编程逻辑器件2.4.1 FPGA整体结构2.4.2 Xilinx公司FPGA器件2.5 在系统可编程逻辑器件2.5.1 ispLSl/pLSl的结构2.5.2 Lattice公司ispLSI系列器件 2.6 FPGA和CPLD的开发应用2.6.1 CPLD和FPGA的编程与配置2.6.2 FPGA和CPLD的性能比较2.6.3 FPGA和CPLD的应用选择__小结思考题和习题第3章 EDA设计流程与开发3.1 EDA设计流程3.1.1 设计输入3.1.2 综合3.1.3 适配3.1.4 时序仿真与功能仿真3.1.5 编程下载3.1.6 硬件测试3.2 ASIC及其设计流程3.2.1 ASIC设计方法3.2.2 一般的ASIC设计流程3.3 可编程逻辑器件的开发环境 3.4 硬件描述语言3.5 IP核__小结思考题和习题第4章硬件描述语言VHDL4.1 VHDL概述4.1.1 VHDL的发展历程4.1.2 VHDL的特点4.2 VHDL程序基本结构4.2.1 实体4.2.2 结构体4.2.3 库4.2.4 程序包4.2.5 配置4.3 VHDL基本要素4.3.1 文字规则4.3.2 数据对象4.3.3 数据类型4.3.4 运算操作符4.3.5 VHDL结构体描述方式 4.4 VHDL顺序语句4.4.1 赋值语句4.4.2 IF语句4.4.3 等待和断言语句4.4.4 cASE语句4.4.5 LOOP语句4.4.6 RETIARN语句4.4.7 过程调用语句4.4.8 REPORT语句4.5 VHDL并行语句4.5.1 进程语句4.5.2 块语句4.5.3 并行信号代人语句4.5.4 并行过程调用语句4.5.5 并行断言语句4.5.6 参数传递语句4.5.7 元件例化语句__小结思考题和习题第5章 QuartusⅡ软件及其应用5.1 基本设计流程5.1.1 建立工作库文件夹和编辑设计文件 5.1.2 创建工程5.1.3 编译前设计5.1.4 全程编译5.1.5 时序仿真5.1.6 应用RTL电路图观察器5.2 引脚设置和下载5.2.1 引脚锁定5.2.2 配置文件下载5.2.3 AS模式编程配置器件5.2.4 JTAG间接模式编程配置器件5.2.5 USBBlaster编程配置器件使用方法 __小结思考题和习题第6章 VHDL应用实例6.1 组合逻辑电路设计6.1.1 基本门电路设计6.1.2 译码器设计6.1.3 数据选择器设计6.1.4 三态门设计6.1.5 编码器设计6.1.6 数值比较器设计6.2 时序逻辑电路设计6.2.1 时钟信号和复位信号6.2.2 触发器设计6.2.3 寄存器和移位寄存器设计6.2.4 计数器设计6.2.5 存储器设计6.3 综合实例——数字秒表的设计__小结思考题和习题第7章状态机设计7.1 一般有限状态机7.1.1 数据类型定义语句7.1.2 为什么要使用状态机 7.1.3 一般有限状态机的设计 7.2 Moore型有限状态机设计 7.2.1 多进程有限状态机7.2.2 单进程有限状态机7.3 Mealy型有限状态机7.4 状态编码7.4.1 状态位直接输出型编码 7.4.2 顺序编码7.4.3 一位热码编码7.5 状态机处理__小结思考题和习题第8章 EDlA实验开发系统8.1 GW48型实验开发系统原理与应用8.1.1 系统性能及使用注意事项8.1.2 GW48系统主板结构与使用方法8.2 实验电路结构图8.2.1 实验电路信号资源符号图说明8.2.2 各实验电路结构图特点与适用范围简述8.3 GW48CK/GK/EK/PK2系统信号名与芯片引脚对照表 __小结思考题和习题第9章 EnA技术实验实验一：全加器的设计实验二：4位加减法器的设计实验三：基本D触发器的设计实验四：同步清零计数器的设计实验五：基本移位寄存器的设计串人/串出移位寄存器实验六：同步预置数串行输出移位寄存器的设计实验七：半整数分频器的设计实验八：音乐发生器的设计实验九：交通灯控制器的设计实验十：数字时钟的设计EDA技术与VHDL第二版（潘松著）：内容简介《EDA技术与VHDL》主要内容有Altera公司可编程器件及器件的选用、QuartusⅡ开发工具的使用;VHDL硬件描述语言及丰富的数字电路和电子数字系统EDA设计实例。
6-1 在Verilog设计中，给时序电路清零（复位）有两种不同方法，它们是什么，如何实现？答：同步清零、异步清零，在过程语句敏感信号表中的逻辑表述posedge CLK用于指明正向跳变，或negedge用于指明负向跳变实现6-2 哪一种复位方法必须将复位信号放在敏感信号表中？给出这两种电路的Verilog 描述。
答：异步复位必须将复位信号放在敏感信号表中。
同步清零：always @(posedge CLK) //CLK上升沿启动Q<=D; //当CLK有升沿时D被锁入Q异步清零：always @(posedge CLK or negedge RST) begin //块开始if(!RST)Q<=0; //如果RST=0条件成立，Q被清0else if(EN) Q<=D;//在CLK上升沿处，EN=1，则执行赋值语句end//块结束6-3 用不同循环语句分别设计一个逻辑电路模块，用以统计一8位二进制数中含1的数量。
module Statistics8(sum,A); output[3:0]sum;input[7:0] A;reg[3:0] sum;integer i;always @(A)beginsum=0;for(i=0;i<=8;i=i+1) //for 语句if(A[i]) sum=sum+1;else sum=sum;endendmodule module Statistics8(sum,A); parameter S=4;output[3:0]sum;input[7:0] A;reg[3:0] sum;reg[2*S:1]TA;integer i;always @(A)beginTA=A; sum=0;repeat(2*S)beginif(TA[1])sum=sum+1;TA=TA>>1;endendendmodulerepeat循环语句for循环语句module Statistics8(sum,A);parameter S=8;output[3:0]sum;input[7:0] A;reg[S:1] AT;reg[3:0] sum;reg[S:0] CT;always @(A) beginAT={{S{1'b0}},A}; sum=0; CT=S;while(CT>0) beginif(AT[1])sum=sum+1;else sum=sum;begin CT= CT-1; AT=AT>>1; end end endendmodule6-3 用不同循环语句分别设计一个逻辑电路模块，用以统计一8位二进制数中含1的数量。
----------------------- Page 1----------------------- 第一章1-1EDA技术与ASIC设计和FPGA开发有什么关系? P3~4答：利用EDA技术进行电子系统设计的最后目标是完成专用集成电路ASIC的设计和实现；FPGA和CPLD是实现这一途径的主流器件。
FPGA和CPLD通常也被称为可编程专用IC，或可编程ASIC。
FPGA 和CPLD的应用是EDA技术有机融合软硬件电子设计技术、SoC（片上系统）和ASIC设计，以及对自动设计与自动实现最典型的诠释。
1-2与软件描述语言相比，VHDL有什么特点? P6答：编译器将软件程序翻译成基于某种特定CPU的机器代码，这种代码仅限于这种CPU 而不能移植，并且机器代码不代表硬件结构，更不能改变CPU的硬件结构，只能被动地为其特定的硬件电路结构所利用。
综合器将VHDL程序转化的目标是底层的电路结构网表文件，这种满足VHDL设计程序功能描述的电路结构，不依赖于任何特定硬件环境；具有相对独立性。
综合器在将VHDL(硬件描述语言)表达的电路功能转化成具体的电路结构网表过程中，具有明显的能动性和创造性，它不是机械的一一对应式的“翻译”，而是根据设计库、工艺库以及预先设置的各类约束条件，选择最优的方式完成电路结构的设计。
l-3什么是综合?有哪些类型?综合在电子设计自动化中的地位是什么? P5什么是综合? 答：在电子设计领域中综合的概念可以表示为：将用行为和功能层次表达的电子系统转换为低层次的便于具体实现的模块组合装配的过程。
有哪些类型? 答：(1)从自然语言转换到VHDL语言算法表示，即自然语言综合。
(2)从算法表示转换到寄存器传输级(RegisterTransport Level，RTL)，即从行为域到结构域的综合，即行为综合。
(3)从RTL 级表示转换到逻辑门(包括触发器)的表示，即逻辑综合。
(4)从逻辑门表示转换到版图表示(ASIC设计)，或转换到FPGA的配置网表文件，可称为版图综合或结构综合。
《EDA技术与VHDL基础》课后习题答案第一章EDA技术概述一、填空题1、电子设计自动化2、非常高速集成芯片硬件描述语言3、CAD、CAE、EDA4、原理图输入、状态图输入、文本输入5、VHDL、Verilog HDL6、硬件特性二、选择题1、A2、C3、A4、D5、C6、D7、A第二章可编程逻辑器件基础一、填空题1、PLD2、Altera公司、Xilinx公司、Lattice公司3、基于反熔丝编程的FPGA4、配置芯片二、选择题1、D2、C3、C4、D第三章VHDL程序初步——程序结构一、填空题1、结构、行为、功能、接口2、库和程序包、实体、结构体、配置3、实体名、类型表、端口表、实体说明部分4、结构体说明语句、功能语句5、端口的大小、实体中子元件的数目、实体的定时特性6、设计库7、元件、函数8、进程PROCESS、过程PROCEDURE9、顺序语句、并行语句二、选择题1、D2、C3、C4、B5、D6、B7、A8、C三、简答题2、LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY nand_3in ISPORT(a,b,c:IN STD_LOGIC;y:OUT STD_LOGIC);END;ARCHITECTURE bhv OF nand_3in ISBEGINy<=NOT(a AND b AND c);END bhv;5、00006、11110111（247）第四章VHDL基础一、填空题1、顺序语句、并行语句2、跳出本次循环3、等待、信号发生变化时4、函数、过程5、值类属性、函数类属性、信号类属性、数据类型类属性、数据范围类属性6、程序调试、时序仿真7、子程序、子程序二、选择题1、B2、A3、A4、C5、B6、C7、D三、判断题1、√2、√3、√4、√5、×6、×四、简答题9、修改正确如下所示：LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; ENTITY count ISPORT(clk:IN BIT;q:OUT BIT_VECTOR(7 DOWNTO 0)); END count;ARCHITECTURE a OF count ISBEGINPROCESS(clk)IF clk'EVENT AND clk='1' THENq<=q+1;END PROCESS;END a;10、修改正确如下所示：…SIGNAL invalue:IN INTEGER RANGE 0 TO 15; SIGNAL outvalue:OUT STD_LOGIC;…CASE invalue ISWHEN 0=>outvalue<='1';WHEN 1=>outvalue<='0';WHEN OTHERS=>NULL;END CASE;…11、修改正确如下所示：ARCHITECTURE bhv OF com1 ISBEGINSIGNAL a,b,c:STD_LOGIC;pro1:PROCESS（clk）BEGINIF NOT (clk'EVENT AND clk='1') THENx<=a XOR b OR c;END IF;END PROCESS;END;12、(1) PROCESS(…) --本题中两条IF语句均为信号c进行可能赋值，VHDL语言不允许IF a=b THENc<=d;END IF;IF a=4 THENc<=d+1;END IF;END PROCESS;(2)ARCHITECTURE behave OF mux IS --同时为q进行多次可能赋值，VHDL语言不允许BEGINq<=i0 WHEN a='0' AND b='0' ELSE '0'; --WHEN ELSE语句语法错误q<=i1 WHEN a='0' AND b='1' ELSE '0';q<=i2 WHEN a='1' AND b='0' ELSE '0';q<=i3 WHEN a='1' AND b='1' ELSE '0';END behave;13、next1<=1101 WHEN (a='0' AND b='0') ELSEd WHEN a='0' ELSEc WHEN b='1' ELSE1011;15、（1）、STD_LOGIC_UNSIGNED（2）、GENERIC（3）、IN（4）、width-1（7）（5）、counter_n（6）、“00000000”（7）、clk’EVENT AND clk=’1’（8）、ELSIF（9）、END IF（10）、q<= count16、修改正确如下所示：LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY CNT10 ISPORT ( clk: IN STD_LOGIC;q: OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0));END CNT10;ARCHITECTURE bhv OF CNT10 ISSIGNAL q1 : STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);BEGINPROCESS (clk)BEGINIF RISING_EDGE(clk) begin –begin修改为THENIF q1 < 9 THEN --q1为STD_LOGIC数据类型，而9为整型不可直接比较q1 <= q1 + 1; -- q1为STD_LOGIC数据类型，而1为整型不可直接相加ELSEq1 <= (OTHERS => '0');END IF;END IF;END PROCESS;q <= q1;END bhv;17、使用IF语句实现LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY mux21 ISPORT(ain,bin,sel:IN STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0);cout:OUT STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0));END;ARCHITECTURE bhv OF mux21 ISSIGNAL cout_tmp:STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0);BEGINPROCESS(ain,bin,sel)BEGINIF (sel="00") THEN cout_tmp<=ain OR bin;ELSIF (sel="01") THEN cout_tmp<=ain XOR bin;ELSIF (sel="10") THEN cout_tmp<=ain AND bin;ELSE cout_tmp<=ain NOR bin;END IF;END PROCESS;cout<=cout_tmp;END bhv;第五章QuartusⅡ集成开发软件初步一、填空题1、实体名2、FPGA、CPLD3、.vhd4、输入、综合、适配、仿真、下载5、RTL Viewer、Technology Map Viewer6、功能、参数含义、使用方法、硬件描述语言、模块参数设置7、mif、hex8、根目录二、选择题1、C2、D第七章有限状态机设计一、设计题1、LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY ztj ISPORT(clk,reset:IN STD_LOGIC;in_a:IN STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0);out_a:OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0));END;ARCHITECTURE bhv OF ztj ISTYPE state IS(s0,s1,s2,s3); --用枚举类型定义状态，简单直观SIGNAL current_state,next_state:state; --定义存储现态和次态的信号BEGINp1:PROCESS(clk) --状态更新进程BEGINIF clk'EVENT AND clk='1' THENIF reset='1' THEN current_state<=s0;ELSE current_state<=next_state;END IF;END IF;END PROCESS;p2:PROCESS(current_state,in_a) --次态产生进程BEGINCASE current_state ISWHEN s0=>IF in_a/=”00” THEN next_state<=s1;ELSE next_state<=s0;END IF;WHEN s1=>IF in_a=/'”01” THEN next_state<=s2;ELSE next_state<=s1;END IF;WHEN s2=>IF in_a=”11” THEN next_state<=s0ELSE next_state<=s3;END IF;WHEN s3=>IF in_a/='11' THEN next_state<=s0;ELSE next_state<=s3;END IF;WHEN OTHERS=>NULL;END CASE;END PROCESS;p3:PROCESS(current_state)BEGINCASE current_state ISWHEN s0=>out_a<='”0101”;WHEN s1=>out_a<=”1000”;WHEN s2=>out_a<=”1100”;WHEN s3=>out_a<=”1101”;WHEN OTHERS=>NULL;END CASE;END PROCESS;END;2、LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY ztj ISPORT(clk,reset:IN STD_LOGIC;ina:IN STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0);outa:OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0)); END;ARCHITECTURE bhv OF ztj ISTYPE state IS(s0,s1,s2,s3); --用枚举类型定义状态，简单直观SIGNAL current_state,next_state:state;BEGINp1:PROCESS(clk) --状态更新进程BEGINIF clk'EVENT AND clk='1' THENIF reset='1' THEN current_state<=s0;ELSE current_state<=next_state;END IF;END IF;END PROCESS;p2:PROCESS(current_state,ina)BEGINCASE current_state ISWHEN s0=> IF ina =”101” THEN outa<=”0010”;ELSIF ina=”111” THEN outa <=”1100”;END IF;IF ina =”000” THEN next_state<=s1;ELSE next_state<=s0;END IF;WHEN s1=> outa<=”1001”;IF ina =”110” THEN next_state<=s2;ELSE next_state<=s1;END IF;WHEN s2=> outa<=”1111”;IF ina =”011” THEN next_stat e<=s1;ELSIF ina =”100” THEN next_state<=s2;ELSE next_state<=s3;END IF;WHEN s3=> IF ina =”101” THEN outa<=”1101”;ELSIF ina=”011” THEN outa <=”1100”;END IF;IF ina =”010” THEN next_state<=s0;ELSE next_state<=s1;END IF;WHEN OTHERS=>NULL;END CASE;END PROCESS;END;3、LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY ztj ISPORT(clk,reset:IN STD_LOGIC;ina:IN STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0);outa:OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0)); END;ARCHITECTURE bhv OF ztj ISTYPE state IS(s0,s1,s2,s3); --用枚举类型定义状态，简单直观SIGNAL state:istate;BEGINp1:PROCESS(clk)BEGINIF clk'EVENT AND clk='1' THENIF reset='1' THEN state<=s0;result<='0';ELSECASE state ISWHEN s0=>outa<=”0000”;IF ina=”00” THEN state<=s1;ELSE state<=s0;END IF;WHEN s1=> outa <=”0001”;IF ina=”01” THEN state<=s2;ELSE state<=s1;END IF;WHEN s2=> outa <=”1100”;IF ina=”11” THEN state<=s3;ELSE state<=s0;END IF;WHEN s3=> outa <=”1111”;IF ina=”00” THEN state<=s0;ELSE state<=s3;END IF;WHEN OTHERS=>NULL;END CASE;END IF;END IF;END PROCESS;END;第九章VHDL基本逻辑电路设计一、填空题1、输入信号、所处状态2、组合逻辑、时序逻辑3、触发器、14、D触发器、RS触发器、JK触发器、T触发器二、选择题1、A2、C。
EDA技术实用教程潘松黄继业第一章1-1 EDA技术与ASIC设计和FPGA开发有什么关系?答：利用EDA技术进行电子系统设计的最后目标是完成专用集成电路ASIC的设计和实现；FPGA和CPLD是实现这一途径的主流器件。
FPGA和CPLD通常也被称为可编程专用IC，或可编程ASIC。
FPGA和CPLD的应用是EDA技术有机融合软硬件电子设计技术、SoC（片上系统）和ASIC设计，以及对自动设计与自动实现最典型的诠释。
1-2与软件描述语言相比，VHDL有什么特点?答：编译器将软件程序翻译成基于某种特定CPU的机器代码，这种代码仅限于这种CPU而不能移植，并且机器代码不代表硬件结构，更不能改变CPU的硬件结构，只能被动地为其特定的硬件电路结构所利用。
综合器将VHDL程序转化的目标是底层的电路结构网表文件，这种满足VHDL设计程序功能描述的电路结构，不依赖于任何特定硬件环境；具有相对独立性。
综合器在将VHDL(硬件描述语言)表达的电路功能转化成具体的电路结构网表过程中，具有明显的能动性和创造性，它不是机械的一一对应式的“翻译”，而是根据设计库、工艺库以及预先设置的各类约束条件，选择最优的方式完成电路结构的设计。
l-3什么是综合?有哪些类型?综合在电子设计自动化中的地位是什么?什么是综合? 答：在电子设计领域中综合的概念可以表示为：将用行为和功能层次表达的电子系统转换为低层次的便于具体实现的模块组合装配的过程。
有哪些类型?答：(1)从自然语言转换到VHDL语言算法表示，即自然语言综合。
(2)从算法表示转换到寄存器传输级(RegisterTransport Level，RTL)，即从行为域到结构域的综合，即行为综合。
(3)从RTL级表示转换到逻辑门(包括触发器)的表示，即逻辑综合。
(4)从逻辑门表示转换到版图表示(ASIC设计)，或转换到FPGA的配置网表文件，可称为版图综合或结构综合。
综合在电子设计自动化中的地位是什么?答：是核心地位（见图1-3）。
