第2章 EDA技术与VHDL设计(第2版)

第一章1-1 EDA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。

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）。

第一章绪论1.1 EDA技术的简介EDA是电子设计自动化（Electronic Design Automation）缩写，是90年代初从CAD（计算机辅助设计）、CAM（计算机辅助制造）、CAT（计算机辅助测试）和CAE（计算机辅助工程）的概念发展而来的。

EDA技术是以计算机为工具，根据硬件描述语言HDL（ Hardware Description language）完成的设计文件，自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合及优化、布局布线、仿真以及对于特定目标芯片的适配编译和编程下载等工作。

1.1.1 EDA的软件介绍EDA工具层出不穷，目前进入我国并具有广泛影响的EDA软件有：multiSIM7（原EWB的最新版本）、PSPICE、OrCAD、PCAD、Protel、Viewlogic、Mentor、Graphics、Synopsys、LSIIogic、Cadence、MicroSim等等。

这些工具都有较强的功能，一般可用于几个方面，例如很多软件都可以进行电路设计与仿真，同进还可以进行PCB自动布局布线，可输出多种网表文件与第三方软件接口。

1.1.2 EDA技术的基本特征EDA代表了当今电子设计技术的最新发展方向。

它的基本特征是：设计人员按照“自顶向下”的设计方法，对整个系统进行方案设计和功能划分。

系统的关键电路用一片或几片专用集成电路(ASIC，ApplicationSpecificIntegratedCircnit)实现，然后采用硬件描述语言(HDlHardwareDescriptionLanguage)完成系统行为级设计，最后通过综合器和适配器生成最终的目标器件，这样的设计方法被称为高层次的电子设计方法。

1.1.3 EDA的应用EDA在教学、科研、产品设计与制造等各方面都发挥着巨大的作用。

在教学方面，几乎所有理工科（特别是电子信息）类的高校都开设了EDA课程。

主要是让学生了解EDA的基本概念和基本原理、掌握用HDL语言编写规范、掌握逻辑综合的理论和算法、使用EDA工具进行电子电路课程的实验验证并从事简单系统的设计。

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。

PLD
4）CPLD与FPGA的异同：
• 内部绕线不同：由于FPGA的绕线是属于分段式，这将造成内部延 迟时间不固定，致使新手不易学习。但CPLD的绕线是属于连续式， 内部延迟时间固定，较容易设计和使用。 • 门数不同：CPLD的接线单纯，芯片内的门数FPGA多。如Altera公 司生产的FLEX系列（RAM形式）、MAX系列（ROM形式）都属于 CPLD的类型，而Xilinx公司生产的Spartan系列（RAM形式）则属 于FPGA类型。
FPGA、CPLD和其他类型PLD的结构各有其特点和长处，但概括起来 由三部分组成：一个二维的逻辑块阵列、输入/输出块、连接逻辑块的 互连资源。 逻辑阵列块 对于每个LAB，输入 ， 对于每个 信号来自3部分 部分： 信号来自 部分： （1）来自作为通用逻辑输 ） 入的PIA的36个信号； 个信号； 入的 的 个信号 （2）来自全局控制信号， ）来自全局控制信号， 用于寄存器辅助功能； 用于寄存器辅助功能； （3）从I/O引脚到寄存器 ） 引脚到寄存器 的直接输入通道。 的直接输入通道。
第1章 EDA技术概述
EDA技术
EDA (Electronic Design Automation)
EDA技术就是依赖功能强大的计算机，在EDA工具软件 技术就是依赖功能强大的计算机， 技术就是依赖功能强大的计算机 工具软件 平台上，对以硬件描述语言 平台上，对以硬件描述语言HDL (Hardware Description Language)为系统逻辑描述手段完成的设计文件，自动地完 为系统逻辑描述手段完成的设计文件， 为系统逻辑描述手段完成的设计文件 成逻辑编译、化简、分割、综合、 成逻辑编译、化简、分割、综合、布局布线以及逻辑优化和 仿真测试，直至实现既定的电子线路系统功能。 仿真测试，直至实现既定的电子线路系统功能。 EDA技术为现代电子理论和设计的表达与实现提供了可能性。 技术为现代电子理论和设计的表达与实现提供了可能性。 技术为现代电子理论和设计的表达与实现提供了可能性

2．计算机辅助工程设计CAE阶段
各种设计工具，如原理图输入、编译与 连接、逻辑模拟、测试码生成、版图自动布 局以及各种单元库均已齐全。由于采用了统 一数据管理技术，因而能够将各个工具集成 为一个CAE系统。
EDA技术与VHDL实用教程
作者: 苏莉萍 陈东 廖超平
3．电子系统设计自动化ESDA阶段
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作者: 苏莉萍 陈东 廖超平
三、 面向FPGA/CPLD的常用EDA工具
可编程逻辑器件PLD（Programmable Logic Device）是一种可根据用户需要而自行构造逻辑功 能的逻辑器件。目前主要有两大类型：CPLD（ Complex PLD）和FPGA(Field Programmable Gate Array)。借助于EDA工具软件，用原理图、硬件描 述语言等设计输入法，可设计生成相应的目标文件 ，最后用编程器下载到目标器件实现用户需要的逻 辑功能。生产PLD的厂家很多，但最有代表性的PLD 厂家为Altera、Xilinx和Lattice公司。
EDA技术与VHDL实用教程
作者: 苏莉萍 陈东 廖超平
1. ALTERA 其原先的开发工具MAX+PLUS II是较成功的PLD 开发平台，现在使用Quartus II开发软件。
2. XILINX 开发软件为Foundation和ISE。
3. Lattice-Vantis 开发工具ispLEVER比Altera和Xilinx略逊一筹。
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作者: 苏莉萍 陈东 廖超平
1. ALTERA 其原先的开发工具MAX+PLUS II是较成功的PLD 开发平台，现在使用Quartus II开发软件。

eda课程设计报告一、课程目标知识目标：1. 学生能理解EDA（电子设计自动化）的基本概念，掌握EDA工具的使用方法。

2. 学生能运用EDA软件进行电路设计与仿真，理解并掌握数字电路的设计原理。

3. 学生了解并掌握基础的硬件描述语言（如VHDL/Verilog），能完成简单的数字系统设计。

技能目标：1. 学生通过EDA软件的操作，培养电子电路设计、仿真与验证的实际操作能力。

2. 学生通过小组合作完成设计项目，提高团队协作与沟通技巧。

3. 学生能够运用所学知识解决实际问题，具备一定的创新意识和动手能力。

情感态度价值观目标：1. 学生在EDA课程学习中，培养对电子科学技术的兴趣和探究精神。

2. 学生通过课程实践，增强自信心和成就感，激发进一步学习的动力。

3. 学生在学习过程中，树立正确的工程伦理观念，认识到技术发展对社会的责任和影响。

课程性质：本课程为电子信息工程及相关专业高年级学生的专业核心课程，旨在通过理论与实践相结合的教学，提高学生的电子设计能力。

学生特点：学生已具备一定的电子技术基础，具有较强的学习能力和实践欲望，对新技术和新工具充满好奇心。

教学要求：结合学生特点，注重培养实际操作能力，鼓励学生创新思维，提高解决实际问题的能力。

通过课程目标分解，确保学生在知识、技能和情感态度价值观方面的全面成长。

后续教学设计和评估将以此为基础，关注学生的学习成果。

二、教学内容根据课程目标，教学内容分为以下三个模块：1. EDA基本概念与工具使用- 教材章节：第一章 EDA技术概述，第二章 EDA工具简介- 内容列举：EDA发展历程，常用EDA软件介绍，软件安装与配置，基本操作流程。

2. 数字电路设计与仿真- 教材章节：第三章 数字电路设计基础，第四章 仿真技术- 内容列举：数字电路设计原理，EDA软件电路设计流程，仿真参数设置，波形分析与验证。

3. 硬件描述语言与数字系统设计- 教材章节：第五章 硬件描述语言，第六章 数字系统设计实例- 内容列举：硬件描述语言基础，VHDL/Verilog语法要点，简单数字系统设计方法，设计实例分析与实操。

1.8.1填空1.EDA的英文全称是Electronic Design Automation2.EDA技术经历了计算机辅助设计CAD阶段、计算机辅助工程设计CAE阶段、现代电子系统设计自动化EDA阶段三个发展阶段3. EDA技术的应用可概括为PCB设计、ASIC设计、CPLD/FPGA设计三个方向4.目前比较流行的主流厂家的EDA软件有Quartus II、ISE、ModelSim、ispLEVER5.常用的设计输入方式有原理图输入、文本输入、状态机输入6.常用的硬件描述语言有VHDL、Verilog7.逻辑综合后生成的网表文件为EDIF8.布局布线主要完成将综合器生成的网表文件转换成所需的下载文件9.时序仿真较功能仿真多考虑了器件的物理模型参数10.常用的第三方EDA工具软件有Synplify/Synplify Pro、Leonardo Spectrum1.8.2选择1.EDA技术发展历程的正确描述为（A）A CAD->CAE->EDAB EDA->CAD->CAEC EDA->CAE->CADD CAE->CAD->EDA2.Altera的第四代EDA集成开发环境为（C）A ModelsimB MUX+Plus IIC Quartus IID ISE3.下列EDA工具中，支持状态图输入方式的是（B）A Quartus IIB ISEC ispDesignEXPERTD Syplify Pro4.下列几种仿真中考虑了物理模型参数的仿真是（A）A 时序仿真B 功能仿真C 行为仿真D 逻辑仿真5.下列描述EDA工程设计流程正确的是（C）A输入->综合->布线->下载->仿真B布线->仿真->下载->输入->综合C输入->综合->布线->仿真->下载D输入->仿真->综合->布线->下载6.下列编程语言中不属于硬件描述语言的是（D）A VHDLB VerilogC ABELD PHP1.8.3问答1.结合本章学习的知识，简述什么是EDA技术？谈谈自己对EDA技术的认识？答：EDA（Electronic Design Automation）工程是现代电子信息工程领域中一门发展迅速的新技术。

Quartus II
它支持原理图、VHDL和Verilog 语言文本输入方式和波形或EDIF 格式的文件作为输入，且支持这 些文件的混合设计。
Quartus II的GUI界面
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五、EDA集成开发工具
ISE+ModelSim
ispLEVER
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。（b）中三条竖线A、B、C也为输入线，输入到或门的横线为和线。和线与
输入线的交叉点为编程点。
当输入线与和线相连通时，
在编程点处以“×”表示。
Y=AB
可以看出，图中电路表示
Y=A+B+C
的逻辑表达式分别为Y=AB
和Y=A+B+C。
ABC
ABC
(a)
(b)
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三、 CPLD的基本结构和工作原理
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第1章 EDA概述
重点内容：
EDA技术发展和应用 EDA工程设计流程 EDA集成开发工具
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一、EDA工程简介
EDA（Electronic Design Automation）工程是现代电子信息工程领 域中一门发展迅速的新技术。
流程
需求分析
算法设计 （Algorithm Optimization）
构架设计 （Architecture Exploration)
RTL 设计 （RTL Design）
RTL 验证 （RTL Verification)
综合 （Synthesis)
门级验证 （Gate-level Verification)

eda技术实用教程-veriloghdl答案【篇一：eda技术与vhdl程序开发基础教程课后答案】eda的英文全称是electronic design automation2.eda系统设计自动化eda阶段三个发展阶段3. eda技术的应用可概括为4.目前比较流行的主流厂家的eda软件有、5.常用的设计输入方式有原理图输入、文本输入、状态机输入6.常用的硬件描述语言有7.逻辑综合后生成的网表文件为 edif8.布局布线主要完成9.10.常用的第三方eda工具软件有synplify/synplify pro、leonardo spectrum1.8.2选择1.eda技术发展历程的正确描述为（a）a cad-cae-edab eda-cad-caec eda-cae-cadd cae-cad-eda2.altera的第四代eda集成开发环境为（c）a modelsimb mux+plus iic quartus iid ise3.下列eda工具中，支持状态图输入方式的是（b）a quartus iib isec ispdesignexpertd syplify pro4.下列几种仿真中考虑了物理模型参数的仿真是（a）a 时序仿真b 功能仿真c 行为仿真d 逻辑仿真5.下列描述eda工程设计流程正确的是（c）a输入-综合-布线-下载-仿真b布线-仿真-下载-输入-综合c输入-综合-布线-仿真-下载d输入-仿真-综合-布线-下载6.下列编程语言中不属于硬件描述语言的是（d）a vhdlb verilogc abeld php1.8.3问答1.结合本章学习的知识，简述什么是eda技术？谈谈自己对eda技术的认识？答：eda（electronic design automation）工程是现代电子信息工程领域中一门发展迅速的新技术。

2.简要介绍eda技术的发展历程？答：现代eda技术是20世纪90年代初从计算机辅助设计、辅助制造和辅助测试等工程概念发展而来的。

EDA技术在进入21世纪以后，得到了更大的发展， 开始步入一个新的时期，主要表现在： 电子技术各个领域全方位进入EDA领域；电子技 术领域各学科的界限更加模糊、更加相互包容和 渗透； IP（Intellectual Property，知识产权）核在电子 行业的产业领域、技术领域和设计应用领域得到 广泛应用； 在仿真和设计两方面支持标准硬件描述语言的 EDA工具不断推出；系统级、行为验证级硬件描 述语言的出现，使得复杂电子系统的设计和验证 趋于简单； 嵌入式微处理器软核的出现，更大规模的FPGA /CPLD器件不断推出，使得单片电子系统 （System on a Chip，SoC）进入大规模应用阶段。
元器件参数选择对话框 Sheet Properties对话框
5. 基本操作
（1）元器件的选取和放置 执行菜单命令Place|Component…，或单击元器件 图标工具栏中元器件图标按钮，弹出Select a Component【元器件选择】对话框。 （2）元器件的移动、复制 （3）连线 （4）添加连接结点 （5）旋转或翻转元器件 （6）替换已放置的元器件 （7）修改元器件属性参数 （8）修改连线轨迹
EDA技术的发展 EDA技术的发展历程同大规模集成电路设 计、计算机技术、可编程逻辑器件、电子 设计技术及工艺的发展是同步的。就过去 近几十年电子技术的发展历程，EDA技术 的发展大致分为3个阶段。
20世纪70年代到80年代初为CAD阶段。在 这一时期，集成电路制作已广泛采用MOC 工艺，可编程逻辑技术和可编程逻辑器件 已经问世，计算机作为一种运算工具已在 科研领域应用，CAD的概念初步形成。利 用CAD软件，设计人员开始利用计算机代 替手工劳动，进行逻辑仿真、集成电路版 图编辑、印制电路板布局布线等方面的工 作，提高了电子系统设计的效率和可靠性。 但由于计算机的运行速度、存储容量、图 形处理能力等方面的限制，CAD没有形成 系统，仅是一些孤立的软件程序。

《VHDL语言程序设计》课程教学大纲课程简介课程简介:本课程为软件工程专业嵌入式专业方向的专业课，是开发基于FPGA/CPLD嵌入式系统的必备基础。

主要内容包括FPGA/CPLD目标器件的结构和工作原理、EDA技术和工作流程、VHDL基础知识、VHDL实用方法和设计深入、原理图输入法、LPM宏功能模块实用方法、状态机设计以及EDA优化设计。

目的是为后续课程的学习和嵌入式系统的设计作必须的基础准备。

课程大纲一、课程的性质与任务：本课程是软件工程专业的专业方向课程。

教学任务主要包括使学生了解EDA技术的工作流程，正确使用开发平台，掌握以VHDL为代表的硬件描述语言的基本知识、编程实用方法和工程设计方法，掌握原理图设计法、状态机设计法，能够正确使用IP Core和LPM等宏功能模块。

本课程是软件工程专业嵌入式专业方向的第一门专业方向课，是后续课程的必备基础，具有较重要的地位。

二、课程的目的与基本要求：本课程涉及到的学科基础知识面广，要求软硬件兼备，需要较好的学科基础。

通过本课程的学习，最终达到能够设计基于FPGA/CPLD的ASIC，并能进行EDA优化的目的。

三、面向专业：软件工程四、先修课程:《计算系统基础》五、本课程与其它课程的联系：本课程的先行课程是计算系统基础。

服务的主要后续课程包括基于FPGA的嵌入式软件开发、基于ARM的嵌入式软件开发等。

六、教学内容安排、要求、学时分配及作业：第一章概述（2学时）1.1 EDA技术及其发展（C）1.2 硬件描述语言硬件描述语言种类、自顶向下设计方法、EDA工程设计流程。

（A）1.3 面向FPGA/CPLD的开发流程设计输入、分析综合、布局布线、仿真、下载和硬件测试。

（A）1.4 IP Core 及EDA技术发展趋势。

（C）第二章 FPGA硬件特性与编程技术（8学时）2.1 PLD发展历程及其分类（c）2.2 低密度PLD工作原理PROM、PLA、PAL、GAL。

GDOU-B-11-213《VHDL语言程序设计》课程教学大纲课程简介课程简介:本课程为软件工程专业嵌入式专业方向的专业课，是开发基于FPGA/CPLD嵌入式系统的必备基础。

主要内容包括FPGA/CPLD目标器件的结构和工作原理、EDA技术和工作流程、VHDL基础知识、VHDL实用方法和设计深入、原理图输入法、LPM宏功能模块实用方法、状态机设计以及EDA优化设计。

目的是为后续课程的学习和嵌入式系统的设计作必须的基础准备。

课程大纲一、课程的性质与任务：本课程是软件工程专业的专业方向课程。

教学任务主要包括使学生了解EDA技术的工作流程，正确使用开发平台，掌握以VHDL为代表的硬件描述语言的基本知识、编程实用方法和工程设计方法，掌握原理图设计法、状态机设计法，能够正确使用IP Core和LPM等宏功能模块。

本课程是软件工程专业嵌入式专业方向的第一门专业方向课，是后续课程的必备基础，具有较重要的地位。

二、课程的目的与基本要求：本课程涉及到的学科基础知识面广，要求软硬件兼备，需要较好的学科基础。

通过本课程的学习，最终达到能够设计基于FPGA/CPLD的ASIC，并能进行EDA优化的目的。

三、面向专业：软件工程四、先修课程:《计算系统基础》五、本课程与其它课程的联系：本课程的先行课程是计算系统基础。

服务的主要后续课程包括基于FPGA的嵌入式软件开发、基于ARM的嵌入式软件开发等。

六、教学内容安排、要求、学时分配及作业：第一章概述（2学时）1.1 EDA技术及其发展（C）1.2 硬件描述语言硬件描述语言种类、自顶向下设计方法、EDA工程设计流程。

（A）1.3 面向FPGA/CPLD的开发流程设计输入、分析综合、布局布线、仿真、下载和硬件测试。

（A）1.4 IP Core 及EDA技术发展趋势。

（C）第二章 FPGA硬件特性与编程技术（8学时）2.1 PLD发展历程及其分类（c）2.2 低密度PLD工作原理PROM、PLA、PAL、GAL。

EDA技术与VHDL实验指导书电气中心实验室编制2011-9前言《EDA技术与VHDL实验指导书》是与理论课程《EDA技术与VHDL》配套开出的，是电子信息工程等专业的一门专业选修课程，对电子信息工程等专业的学生具有非常重要的作用。

本实验课与理论课同时进行，与理论课有着较密切的联系。

因此学生在做本实验之前必须具备1.一定的C语言基础；2.电路与电子技术的基础知识；3.计算机辅助设计的基本操作能力；4.理论联系实践的自学能力。

学生学习完本实验课后，应具有1.能熟练使用Quartus II等EDA开发工具软件；2.掌握CPLD/FPGA芯片的基本使用方法，能用现代数字系统的设计方法进行基本的数字系统设计；3.掌握图形编辑和VHDL文本编辑两种设计方法，重点是VHDL文本编辑；4.具备基本的开发能力，为后续学习打下坚实的基础等方面能力。

从70 年代第一片可编程逻辑器件PROM的诞生到现在的CPLD/FPGA，数字系统的设计发生了本质的变化。

基于CPLD/FPGA和EDA（电子设计自动化）工具进行数字系统的设计与开发。

它代表了数字电信领域的最高水平，给数字电路的设计带来了革命性的变化。

从传统的对电路板的设计到现在的基于芯片的设计，使得数字系统设计的效率大大提高，产品更新速度大大加快，设计周期大大变短。

所以本科生学习本课程有着非常重要的意义。

本实验不同于其它实验，其实验手段和实验方法都有重大的变化，要求实验前提交预习报告，检查通过后方可实验，设计与综合实验环节。

本实验是在PC 平台上，用原理图或文本进行输入，然后进行编译，通过之后再进行波形仿真，如有缺陷，对源文件进行修改。

利用ISP技术、采用EDA工具、应用PLD 器件，在PC及EDA开发平台上进行。

实验一组合逻辑电路设计实验学时：3学时实验类型：验证实验要求：必做一、实验目的1.熟练掌握QuartusII开发工具软件；2.掌握门电路VHDL语言程序设计方法；3.掌握选择器VHDL语言程序设计方法；4.掌握加法器VHDL语言程序设计方法；5.熟悉VHDL编程的基本方法；二、实验原理1.二输入与门二输入与门是我们数字电路中的一个基础逻辑门电路，是最基本的逻辑门电路之一，也是最简单的逻辑门之一。

河南科技大学课程设计说明书课程名称 EDA技术题目八位二进制转化为BCD码及余三码、BCD码转化为余三码学院车辆与动力工程学院班级学生姓名指导教师日期2012年7月14号八位二进制码转化为BCD码及余三码、BCD码转化余三码摘要八位二进制数转化为BCD码和余三码的转换在计算机语言中起到了非常重要的作用，通过这次的课程设计让我们更好地掌握二进制数转化为BCD 码和余三码。

二进制转化为余三码不能直接转化，只能通过BCD码为中介进而转化成余三码。

余三码（余3码）是由8421BCD码加上0011形成的一种无权码，由于它的每个字符编码比相应的8421BCD码多3，故称为余三码。

BCD码的一种。

余三码是一种对9的自补代码，因而可给运算带来方便。

其次，在将两个余三码表示的十进制数相加时，能正确产生进位信号，但对“和”必须修正。

修正的方法是：如果有进位，则结果加3；如果无进位，则结果减3。

如，（526）10进制=（0101 0010 0110）8421BCD码=（1000 0101 1001）余3码EDA技术打破了软件和硬件间的壁垒，使计算机的软件技术与硬件实现、设计效率与产品性能合二为一，它代表了电子设计技术和应用技术的发展方向。

VHDL主要用于描述数字系统的接口，结构和功能，它的语法简单易懂，移植性好。

本设计采用VHDL，Altera公司的Quartus II软件仿真，来实现八位二进制到BCD和BCD到余三码的转换。

由于八位二进制的最大范围是0~255，而八位BCD码的范围是0~99，故在转换时输入信号只能取99以内的数。

关键词：八位二进制、BCD码、余三码、VHDL目录第一章绪论 (1)§1.1 课程设计题目 (1)§1.2 设计目的 (2)§1.3 课程设计要求 (2)第二章EDA、VHDL简介 (3)§2.1 EDA简介 (3)§2.2 VHDL简介 (3)第三章设计过程 (5)§3.1设计规划 (5)§3.2各个模块设计及原理图 (5)§3.2.1八位二进制码转化为八位BCD码 (5)§3.2.2八位BCD码转化为八位余三码 (6)§3.2.3八位二进制码转化为8位余三码 (7)第四章系统仿真 (9)§4.1八位二进制码转化为八位BCD码仿真及分析 (9)§4．2八位BCD码转化为八位余三码仿真及分析 (9)§4.3八位二进制码转化为八位余三码仿真及分析 (10)第五章总结 (11)参考文献 (12)第一章绪论随着计算机科学与技术突飞猛进地发展，用数字电路进行信号处理的优势也更加突出，自20世纪70年代开始，这种用数字电路处理模拟信号的所谓“数字化”浪潮已经席卷了电子技术几乎所有的应用领域EDA是电子设计自动化（Electronic Design Automation）的缩写，在20世纪90年代初从计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助测试（CAT）和计算机辅助工程（CAE）的概念发展而来的。

数字系统设计与VHDL实践 实践 数字系统设计与
蔡剑华
第2章 VHDL语言基础 章 语言基础
VHDL简介 VHDL简介 VHDL是Very High speed Integrated Circuit Hardware 是 Description Language （非常高速集成电路硬件描述语言） 的英文缩写。它是由美国国防部支持的一项研究计划，于 1983年创建，目的是以文字化方法描述电子电路与系统。至 今VHDL约有40年的发展历史，1987年，VHDL成为IEEE标准， 即IEEE1076标准，1993年修改为IEEE1164标准，1996年， IEEE又将电路合成的标准程序与规格加入到VHDL语言中，称 为1076.3标准。之后，又有1076.4标准和1076.6标准。
图3.5 结构体构造图
举例: 举例:
设计一个与门电路
A B
＆
Y
A 0 0 1 1
B 0 1 0 1
Y 0 0 0 1
逻辑符号
真值表
实体定义: 实体定义 Library IEEE; Use std.standard.all; Entity and2 is Port( A： in bit; B： in bit; Y：out bit); End and2;
2.4 VHDL 数据类型
1.标准数据类型 1.标准数据类型 VHDL中定义了10种标准数据类型（P12） VHDL中定义了10种标准数据类型（P12） 中定义了10种标准数据类型 整数占4B，范围为-2,147,483,647~2,147,483,647 整数 整数占 ，范围为
实数 位 位串 字符 字符串 布尔量 时间 错误等级 浮点数，范围位 浮点数，范围位-1.0E+38~1.0E+38 逻辑“ 或 逻辑“0”或“1” 多个位串在一起（也称位矢量） 多个位串在一起（也称位矢量） ASCII码字符 码字符 字符数组（也称字符矢量） 字符数组（也称字符矢量） 逻辑“ 逻辑“真”或逻辑“假” 或逻辑“ 时间单位， 时间单位，如fs、ps、ns、µs、ms、sec、min、hr等 、 、 、 、 、 、 、 等 NOTE，WARNING，ERROR，FAILURE ， ， ， 自然数， 整数的子集（自然数：大于等于0的整数 正整数：大于0的整数 的整数， 的整数） 自然数，正整数 整数的子集（自然数：大于等于 的整数，正整数：大于 的整数） 数据类型 含义

件合并为一个网表文件， 并使层次设计平面化。
VHDL综合器运行流程
①、约束条件：
在逻辑综合过程中，为优化输出和工艺映射的需要，一定
要有相应的约束条件以实现对设计实体的控制。 如： 面积、 速度、功耗、可测性。
②、工艺库：
工艺库将提供综合工具所需要的全部半导体工艺信息。即
工艺库不仅含有ASIC单元的逻辑功能、单元面积、输入到输出 的定时关系、输出的扇出限制和对单元所需的定时检查。
2.3.2 HDL综合器
2.3.3 仿真器
VHDL仿真器
Mixed HDL仿真器
2.3.4 适配器 2.3.5 下载器
KX
康芯科技
EDA工具软件
1、ALTERA： MAX+PLUSII、QUARTUSII
2、LATTICE： isp EXPERT SYSTEM、 isp Synario ispDesignExpert SYSTEM ispCOMPILER、PAC-DESIGNER
EDA 技术实用教程
第 2 章 EDA设计流程及其工具
2.1 EDA 设计流程
设计准备
设计输入 ◇原理图 ◇硬件描述语言 ◇波形图
功能仿真
设计处理 ◇优化、综合 ◇适配、分割 ◇布局、布线
时序仿真
器件编程
器件测试
图2-1 应用于FPGA/CPLD的EDA开发流程
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1. 设计准备
在系统设计之前， 首先要进行方案论证、 系统设
2.5 IP核简介
IP (Intellectual Property)
软IP
固IP
硬IP
KX
康芯科技
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3. 功能仿真
功能仿真也叫前仿真。 用户所设计的电路必须在

第一章测试1【判断题】(10分)八进制数（6）10比十六进制数（6）16小。

A.错B.对2【判断题】(10分)异或函数与同或函数在逻辑上互为反函数。

A.对B.错3【判断题】(10分)若两个函数具有不同的逻辑函数式，则两个逻辑函数必然不相等。

A.对B.错4【判断题】(10分)与非门可以用作反相器。

A.对B.错5【单选题】(10分)离散的，不连续的信号，称为（）。

A.数字信号B.模拟信号第二章测试1【判断题】(10分)组合逻辑电路不具有记忆功能A.对B.错2【判断题】(10分)组合逻辑电路分和设计是两个相反的过程A.对B.错3【单选题】(10分)对于二进制编码器当输入信号的个数为8个信号时，对应输出变量的位数为（）A.3B.2C.4D.14【判断题】(10分)对于普通编码器在任何时刻只允许一个输入端请求编码，否则输出发生混乱A.错B.对5【单选题】(10分)对于二进制译码器，当输入为2个二进制代码，则输出为（）个变量。

A.2B.4C.3D.1第三章测试1【判断题】(10分)组合逻辑电路的输出是由此刻的输入决定的，和之前的状态有关系。

A.对B.错2【单选题】(10分)触发器有两个稳态，存储8位二进制信息要（）个触发器。

A.2B.32C.8D.163【多选题】(10分)触发器根据逻辑功能可分为（）。

A.T触发器B.D触发器C.JK触发器D.RS触发器4【多选题】(10分)组合逻辑电路的描述方法有（）。

A.波形图B.状态转换图C.逻辑函数表达式D.真值表5【单选题】(10分)触发器有()个稳态，用0和1来表示。

A.1B.4C.2D.3第四章测试1【判断题】(10分)时序逻辑电路包括组合逻辑电路和存储电路A.对B.错2【判断题】(10分)计数器按照计数过程的不同分为二进制、十进制和任意进制计数器A.错B.对3【单选题】(10分)同步时序电路和异步时序电路比较，最显著差异前者（）。

A.没有触发器B.没有稳定状态C.电路结构简单D.有统一的时钟脉冲控制4【多选题】(10分)以下是74LS161的特点的是：A.异步置零B.超前进位功能C.同步计数D.预置数5【判断题】(10分)能够暂时存储二进制数据或代码的电路称为寄存器A.错B.对第五章测试1【判断题】(10分)EDA的中文含义是电子设计自动化。