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第1章　可编程逻辑器件1

1.1 可编程逻辑器件的发展历程1

1.2 Altera CPLD/FPGA3

1.2.1　MAX系列3

1.2.2　Cyclone器件系列——低成本的FPGA4

1.2.3　Arria系列——高性价比FPGA11

1.2.4　Stratix系列——高端FPGA12

第2章　Quafrtus Ⅱ 8.1软件应用基础15

2.1 Quartus Ⅱ概述15

2.2　Quartus Ⅱ特性16

2.2.1　Quartus Ⅱ 7.2软件特性16

2.2.2　Quartus Ⅱ 8.0的特点17

2.2.3　Quartus Ⅱ 8.0订购版和网络版软件的区别18

2.2.4　Quartus Ⅱ 8.1的特点20

2.3　Quartus Ⅱ 8.1软件系统的安装和运行21

2.3.1 Quartus Ⅱ 8.1软件系统配置21

2.3.2　安装过程22

2.3.3 启动运行和许可文件安装26

2.4　Quartus Ⅱ 8.1软件系统的用户界面28

2.4.1　标题栏29

2.4.2 菜单栏29

2.4.3 工具栏33

2.4.4　工程导航器33

2.4.5　状态显示窗口33

2.4.6　消息显示窗口33

2.4.7　工程工作区33

2.5　Quartus Ⅱ软件设计流程及方法34

2.5.1　设计流程34

2.5.2　设计方法和设计规划37

第3章　VHDL编程基础39

3.1　VHDL语言基本要素39

3.1.1　文字规则39

3.1.2　数据对象与数据类型42

3.1.3　运算操作符与表达式57

3.2　VHDL语言的基本结构61

3.2.1　基本结构61

3.2.2　实体62

3.2.3　结构体64

3.2.4　库和程序包65

3.3 VHDL语言的基本语句68

3.3.1　顺序语句68

3.3.2　并行语句80

3.3.3　属性定义与描述92

3.4　VHDL语言的描述风格95

3.4.1　行为描述风格95

3.4.2　数据流描述风格97

3.4.3　结构描述风格98

3.4.4　混合描述风格99

第4章　Quartus Ⅱ工程设计101

4.1　基于原理图的工程设计101

4.2　基于VHDL语言的文本工程设计121

4.3　基于状态机的工程设计133

4.4　基于LPM宏功能模块的工程设计141

4.5　基于混合模式的工程设计152

第5章　FPGA工程经典模块实战161

5.1　分频器的设计161

5.1.1　二进制分频器设计161

5.1.2　偶数次分频器设计163

5.1.3　奇数次分频器设计164

5.1.4　占空比可调的分频器设计167

5.1.5　小数分频器设计169

5.2　序列检测器的设计171

5.2.1　设计原理171

5.2.2　VHDL源程序171

5.2.3　元件符号及端口说明173

5.2.4　时序仿真结果173

5.3　交通控制器的设计178

5.3.1　设计原理178

5.3.2 VHDL源程序179

5.3.3　元件符号及端口说明180

5.3.4　功能仿真结果180

5.4　十进制计数器的设计181

5.4.1　设计原理181

5.4.2　VHDL源程序181

5.4.3　元件符号及端口说明182

5.4.4　时序仿真结果182

5.5　LED分位译码电路的设计184

5.5.1　设计原理184

5.5.2　VHDL源程序184

5.5.3　元件符号及端口说明186

5.5.4　时序仿真图186

5.6 同步整形电路的设计187

5.6.1　设计原理187

5.6.2　VHDL源程序188

5.6.3　元件符号及端口说明189

5.6.4　时序仿真图189

第6章　基于FPGA的单片机外围电路设计实例192

6.1　去抖动电路的设计192

6.1.1　设计原理192

6.1.2　状态转换图192

6.1.3 去抖动电路的VHDL源程序193

6.1.4　元件符号及端口说明194

6.1.5　时序仿真结果194

6.2　4×4矩阵键盘的设计195

6.2.1　设计原理196

6.2.2　VHDL源程序197

6.2.3　元件符号及端口说明199

6.2.4　时序仿真图199

6.3　并行ADC0809控制模块的设计199

6.3.1　设计原理200

6.3.2　ADC0809控制模块的VHDL源程序201

6.3.3　元件符号及端口说明203

6.3.4　时序仿真结果204

6.4 串行DA TLC5615控制模块设计204

6.4.1　设计原理205

6.4.2 VHDL源程序206

6.4.3　元件符号及端口说明209

6.4.4　时序仿真图209

6.5　UART控制器的设计210

6.5.1　UART实现原理210

6.5.2　UART各模块实现211

6.6　步进电机控制模块的设计217

6.6.1　设计原理217

6.6.2　控制换相顺序217

6.6.3　控制步进电机的转向217

6.6.4　控制步进电机的速度217

6.6.5　设计方框图218

6.6.6　VHDL源程序218

6.6.7　元件符号及端口说明219

6.6.8　时序仿真结果220

6.7 4　位简单微处理器的设计220

6.7.1　设计原理220

6.7.2　各模块设计222

第7章 电子设计大赛实例——基于DDS的正弦信号发生器229

7.1　DDS工作原理229

7.2　DDS基本结构231

7.3　DDS设计思路231

7.4　DDS正弦波发生器设计232

7.5　图解DDS实现过程233

7.5.1　创建工程233

7.5.2　新建VHDL源文件236

7.5.3 编写VHDL源程序237

7.5.4　工程编译237

7.5.5　ROM定制239

7.5.6　对设计进行仿真245

7.5.7　引脚锁定和下载248

7.6　总结提高249

7.6.1 LPM249

7.6.2　存储器设计中应注意的问题250

第8章　基于FPGA的视频监视系统设计252

8.1 系统分析和模块划分252

8.2　I2C控制模块254

8.2.1 I2C总线时序描述254

8.2.2　I2C模块设计256

8.2.3　I2C模块仿真结果258

8.3　异步FIFO模块258

8.3.1　FIFO概述258

8.3.2　异步FIFO模块设计259

8.3.3　仿真结果说明262

8.4　SDRAM控制模块263

8.4.1 SDRAM概述263

8.4.2　SDRAM控制器总体设计264

8.4.3　SDRAM系统控制接口子模块设计265

8.4.4　CMD命令解析和命令响应子模块268

8.4.5　数据通路子模块276

8.4.6　SDRAM控制器顶层模块277

8.4.7　仿真结果284

8.5　VGA显示控制模块285

8.5.1 VGA概述285

8.5.2　VGA的时序285

8.5.3　VGA控制模块设计286

8.5.4 时序仿真288

8.6　系统小结288

第9章　RoboCup大赛实践——轮系码盘反馈系统设计289

9.1 足球机器人比赛概述289

9.1.1　RoboCup联合会289

9.1.2　FIRA联合会289

9.1.3　机器人总体结构290

9.1.4　中型机器人技术要求291

9.2　轮系码盘工作特点293

9.3　光电码盘工作原理294

9.4　码盘抗抖电路设计296

9.4.1 抖动原因296

9.4.2　抗抖计数硬件设计296

9.4.3　抗抖电路工作分析297

9.5　鉴相模块设计298

9.6　测速模块设计299

9.6.1 测速工作原理299

9.6.2　测速模块设计实现301

第10章　Nios快速体验——直接用FPGA实现32位CPU304

10.1 什么是SoPC和Nios304

10.1.1　SoPC技术304

10.1.2　什么是Nios软核305

10.2　所需软件的安装与配置306

10.2.1 支持软件说明307

10.2.2　Nios Ⅱ IDE安装说明308

10.3　先用为快——设计一个可调试的Nios最小系统311

10.3.1　新建一个工程311

10.3.2　系统管脚分配313

10.3.3　定制一个简单的32位处理器314

10.3.4　在工程中使用Nios最小系统321

10.3.5　选择C/C＋＋语言编写Nios Ⅱ应用程序322

10.3.6　编译整个项目324

10.3.7 下载与测试325

10.4　Nios联机调试技巧326

10.5 SoPC Builder设置详解328

10.5.1 SoPC Builder主界面说明328

10.5.2　CPU设置329

10.5.3　On-Chip Memory配置329

10.5.4　Flash Memory配置330

10.5.5　基本I/O配置330

10.5.6　UART串行通信接口配置331

10.5.7　Interval Timer配置332

10.5.8　Avalon三态总线配置332

10.5.9　Nios系统地址分配配置333

10.6　Nios系统的开发流程334

10.7　跟我实践335

第11章　DSP Builder设计应用337

11.1　DSP Builder及其使用方法介绍337

11.1.1　概述337

11.1.2　设计流程338

11.1.3　DSP Builder的安装与使用340

11.2　DSP Builder设计入门342

11.2.1 建立调幅模块电路模型342

11.2.2　Simulink仿真电路模型355

11.2.3 编译以及配置下载356

11.2.4　利用ModelSim进行RTL级仿真365

11.2.5　在Quartus Ⅱ工程文件中应用设计模型369

11.3　FIR滤波器设计与实现371

11.3.1　FIR数字滤波器概述371

11.3.2　FIR数字滤波器设计方法372

11.3.3　FIR数字滤波器的DSP Builder设计372

11.3.4　FIR数字滤波器的编译以及ModelSim仿真376

第12章　经典第三方工具介绍与实践378

12.1　经典综合工具——Synplify Pro378

12.1.1　Synplify Pro 8.1介绍378

12.1.2　Synplify Pro 8.1安装379

12.1.3 使用方法1——Synplify Pro 8.1调用Quartus Ⅱ383

12.1.4 使用方法2——Quartus Ⅱ调用Synplify Pro 8.1387

12.1.5　综合实践举例389

12.2　经典仿真工具——ModelSim392

12.2.1　ModelSim介绍392

12.2.2　ModelSim软件安装394

12.2.3　ModelSim使用举例399

参考文献404