CPLD数位逻辑设计实务使用:MAX+PLUS II工具及VHDL语言设计(附范例系统光碟)

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具体描述

  ●本书是以美国ALTERA公司MAX+plusII软体为发展工具,并以VHDL硬体描述语言为设计基础,重点说明数位电路设计的概念,内容涵盖最完整的週边应用,如LED、矩阵型LED、七段显示器、LCD模组、按键开关、蜂鸣器、直流马达、步进马达、伺服马达等。

  ●本书内容深入浅出,由最简单的数位逻辑电路引导学习者快速建立VHDL硬体描述语言的设计基础到最后完整的专题电路应用范例的实务经验教学。适合作为高职及大专院校电子、电机、资讯等专业相关课程的教材,对于从事电子工程设计的科技人员也是极佳的参考书。

  ●本书强调数位逻辑电路的设计实务,借由实作方式来介绍 VHDL 硬体描述语言的设计技巧,范例充实且应用生活化,学习者可组合书中部份程式轻松快速的完成专题电路设计。

  ●所有实习单元内容,从软体设计、波形模拟除错到硬体电路制作,皆有详细图解说明。

  ●程式模组化设计,由浅入深的范例编排,以硬体观念组合书中部份程式,即可完成专题电路。

  ●每个实习单元完成后,皆有与本单元相关的练习,立即评量以加强学习效果。

  ●阶段式学习编排,从图形(Graphic)编辑设计、符号(Symbol)编辑设计、波形(Waveform)编辑设计及文字(Text)编辑设计等皆有详细范例说明,适合新手及进阶的学习。

  第一部份介绍MAX+plusII开发工具的使用及VHDL语言的设计基础

  第二部份说明数位逻辑IC的设计,如基本逻辑闸、加法器、减法器、编码器、解码器、多工器、解多工器、比较器、正反器、暂存器、计数器、状态机等。

  第三部份说明常用週边元件的应用电路设计,如LED、按键开关、七段显示器、矩阵型LED、LCD模组、蜂鸣器、直流马达、步进马达、伺服马达等。

好的,这是一本关于数字逻辑设计和可编程逻辑器件(PLD)应用的深入探讨书籍的简介,重点突出其实用性和实践性,但不涉及您提到的特定书籍的任何内容。 --- 《数字系统设计与VHDL实践:从基础理论到前沿应用》 内容简介 本书旨在为电子工程、计算机科学、自动化等领域的学生、工程师和技术人员提供一套全面、深入且高度实用的数字系统设计方法论。全书围绕现代数字系统设计的核心技术展开,聚焦于如何高效地运用硬件描述语言(HDL)和主流的FPGA/CPLD设计流程,实现从概念构思到硬件实现的完整过程。 一、 基础理论的坚实奠基 本书的起始部分系统梳理了数字逻辑设计的理论基础,确保读者对核心概念有清晰的认识。内容涵盖布尔代数、逻辑门电路、组合逻辑与时序逻辑电路的设计与分析。特别强调了标准逻辑器件(如TTL、CMOS系列)的工作原理、特性参数和选型原则,帮助读者理解底层硬件的物理实现。 在组合逻辑部分,详细阐述了卡诺图化简、Quine-McCluskey方法以及多级逻辑网络的优化技术。时序逻辑部分则深入剖析了触发器(Flip-Flops)的种类、特性(如建立时间、保持时间)、同步电路设计中的亚稳态问题、以及如何设计和分析复杂的有限状态机(FSM)。对米利(Mealy)型和穆尔(Moore)型状态机的建模、状态分配和状态图绘制提供了详尽的案例指导。 二、 可编程逻辑器件(PLD)架构与选型 为了连接理论与实践,本书专门辟出章节介绍当代主流的可编程逻辑器件架构。重点剖析了复杂可编程逻辑器件(CPLD)和现场可编程门阵列(FPGA)的核心结构。读者将学习到PLD内部的宏单元(Macrocell)、逻辑阵列(Logic Array)、I/O单元的内部结构,以及它们如何实现复杂的逻辑功能。 书中详细对比了CPLD和FPGA在密度、速度、功耗和适用场景上的差异,指导工程师根据项目需求做出合理的器件选型决策。此外,还探讨了SRAM基FPGA的配置模式(如JTAG、并行下载)及其对系统启动流程的影响。 三、 硬件描述语言(HDL)的精湛技艺 本书将硬件描述语言作为实现复杂数字系统的核心工具。虽然多种HDL存在,但本书侧重于介绍一种业界应用最广泛的文本描述语言,并以其实际应用为导向。内容不仅停留在语法层面,更强调“行为级建模”、“数据流建模”和“结构化建模”之间的转换与权衡。 教学重点在于如何用HDL语言精确地描述硬件的并行性、时序约束和资源分配。包括如何正确使用`process`或等效结构进行时序描述,如何利用`generate`语句实现参数化设计,以及如何利用内置的运算符和函数来优化代码的可综合性。 四、 综合与布局布线的优化策略 单纯编写HDL代码并不能保证设计成功。本书的实践价值体现在对设计流程后端的深入解析。详细介绍了综合(Synthesis)工具的工作原理,包括如何将高层次的HDL代码映射到目标器件的底层逻辑资源(查找表LUT、触发器FF、乘加单元MAC等)。 布局布线(Place & Route)部分是实现高性能设计的关键。本书讲解了时序分析(Static Timing Analysis, STA)的基础知识,如输入延迟、输出延迟、时钟偏移等概念。指导读者如何解读工具生成的时序报告,识别并解决违例(Violation),进而通过代码优化、资源约束或时序例外设置来满足严格的性能要求。 五、 模块化设计、验证与系统集成 现代数字设计强调模块化和层次化。本书提供了构建可重用IP核的方法论,包括顶层模块的设计、接口定义和文档化标准。 验证是确保设计正确性的生命线。书中详细介绍了仿真(Simulation)在设计验证中的作用,从初步的单元级仿真到完整的系统级仿真。内容涵盖测试平台的搭建、激励信号的生成、波形观察以及关键信号的覆盖率分析,确保设计在投入硬件实现前达到预期的功能准确性。 最后,本书以实际项目为例,贯穿整个设计流程:从需求分析、架构选择、HDL编码、功能仿真、综合优化,直至最终的比特流生成和目标硬件调试。这些范例系统旨在展示如何将抽象的逻辑概念转化为实际可运行的硬件系统,例如高速数据通路控制器、简单的微处理器模型或通信接口模块等。 目标读者 高等院校电子信息工程、通信工程、计算机科学与技术等专业的学生。 从事嵌入式系统、ASIC/FPGA开发、数字信号处理(DSP)的硬件工程师。 希望通过实践快速掌握现代数字设计工具和流程的专业技术人员。 通过本书的学习,读者将不仅掌握数字逻辑设计的理论知识,更能熟练运用行业标准的工具链,自信地完成复杂的、高性能的数字硬件系统设计任务。

著者信息

图书目录

chapter 1 CPLD 简介
  1-1 何谓CPLD
  1-2 Max+PlusⅡ软体下载与安装
  1-3 Max+PlusⅡ的License设定
  1-4 安装Altera Byteblaster烧录驱动程式(Windows XP)

chapter 2 图形编辑设计
  2-1 图形编辑快速入门
  2-2 图形编辑的阶层式设计

chapter 3 VHDL语言基础
  3-1 前言
  3-2 VHDL基本架构
  3-3 VHDL资料型态
  3-4 运算子
  3-5 VHDL资料物件
  3-6 VHDL的叙述语法

chapter 4 组合逻辑电路
  4-1 基本逻辑闸
  4-2 组合逻辑

chapter 5 顺序逻辑电路
  5-1 前言
  5-2 RS闩
  5-3 正反器
  5-4 暂存器
  5-5 计数器
  5-6 状态机
  5-7 计时脉波

chapter 6 LED实习
  6-1 相关知识
  6-2 单灯右移
  6-3 霹雳灯
  6-4 交通号志

chapter 7 按键控制实习
  7-1 相关知识
  7-2 指拨开关控制LED亮/暗实习
  7-3 指拨开关控制LED闪烁速度实习
  7-4 指拨开关控制(三)实习
  7-5 指拨开关控制LED变化实习
  7-6 按键开关控制LED左、右移位实习
  7-7 按键开关控制LED变化实习
  7-8 矩阵键盘控制实习

chapter 8 七段显示器实习
  8-1 相关知识
  8-2 一位数BCD上数计数器
  8-3 二位数BCD上数计数器
  8-4 四位数BCD上数计数器
  8-5 24小时制电子钟
  8-6 按键开关控制一位数BCD计数器
  8-7 按键开关控制二位数BCD计数器
  8-8 按键开关控制四位数BCD计数器
  8-9 矩阵键盘控制四位数七段显示器

chapter 9 矩阵型LED控制实习
  9-1 相关知识
  9-2 静态字元显示控制实习
  9-3 静态字串显示控制实习
  9-4 动态字元显示控制实习
  9-5 动态字串显示控制实习
  9-6 电梯显示面板(一)控制实习
  9-7 电梯显示面板(二)控制实习

chapter 10 文字型LCD模组控制实习
  10-1 相关知识
  10-2 LCM内建字型显示控制实习
  10-3 LCM自建字型显示控制实习
  10-4 LCM移位字型显示控制实习
  10-5 LCM计时器实习
  10-6 LCM数字钟实习

chapter 11 步进马达控制实习
  11-1 相关知识
  11-2 步进马达1相激磁正转控制实习
  11-3 步进马达1-2相激磁正转控制实习
  11-4 步进马达正转、反转控制实习
  11-5 步进马达正转、反转、加速、停止控制实习
  11-6 步进马达正转、反转、加速、减速控制实习
  11-7 可设定步进数之步进马达控制实习

chapter 12 伺服马达控制实习
  12-1 相关知识
  12-2 固定角度型伺服机控制实习(一)
  12-3 固定角度型伺服机控制实习(二)
  12-4 连续旋转型伺服机控制实习

chapter 13 直流马达控制实习
  13-1 相关知识
  13-2 直流马达转速及转向控制实习
  13-3 智慧型风扇实习
  13-4 单键控制智慧风扇实习
  13-5 LED调光器实习
  13-6 拖尾效果霹雳灯实习

chapter 14 类比/数位(A/D)介面实习
  14-1 相关知识
  14-1-1感测器
  14-2 A/D转换器
  14-3 0~5V数位直流电压表
  14-4 0~50○C数位温度计

chapter 15 数位/类比(D/A)介面实习
  15-1 相关知识
  15-2 D/A转换器
  15-3 指拨开关设定0~5V电源供应器
  15-4 键盘设定0~5V电源供应器

chapter 16 声音控制实习
  16-1 相关知识
  16-2 单音产生器
  16-3 救护车声音产生器
  16-4 电子琴电路
  16-5 电子音乐盒

Appendix A CPLD烧录介面电路
  A-1 ByteBlaster II烧录介面电路
  A-2 44-Pin / 84-Pin脚位图

图书序言

图书试读

用户评价

评分

我是一名在职的工程师,虽然接触过一些 FPGA 的经验,但对 CPLD 的一些特性和 MAX+PLUS II 这个相对“老牌”的开发工具,一直有些模糊的认识。这次翻阅这本书,发现它在 CPLD 的数位逻辑设计实务操作方面,提供了非常扎实的内容。作者对于 VHDL 语言的讲解,既有理论的深度,又不失实务的技巧性,特别是对于一些容易混淆的概念,比如时序逻辑和组合逻辑的设计,都有很清晰的辨析和实例演示。MAX+PLUS II 工具的使用,也是书中着重介绍的部分,包括了从项目建立、代码编写、综合、布局布线,到最终生成目标文件并下载到 CPLD 芯片的整个流程。我尤其赞赏书中提供的范例系统,它们的设计都非常贴近实际应用,并且附带了详细的解释,这对于我们快速掌握 CPLD 的设计流程和实际应用非常有帮助。

评分

这本书真的蛮适合我这种 CPLD 新手入门的!我之前接触过一点点基础的数字逻辑,但一直觉得理论跟实际操作有点脱节,直到看到这本,它的优点在于把 CPLD 的概念跟 MAX+PLUS II 这个工具软体的操作流程结合得很好。光碟里的范例系统真的很实用,不是那种讲了半天结果做不出来的概念,而是可以直接烧录到 CPLD 板子上跑的。特别是 VHDL 的部分,它有从基本的语法教起,然后逐步进阶到一些稍微复杂一点的设计,像是状态机、计数器这些,都配有很清楚的 VHDL 码和逻辑图,跟着做一遍,真的能体会到代码是如何转化为实际电路的。书里也很重视设计流程的说明,像是如何建立项目、编写 VHDL、编译、时序分析,以及最后的下载到 CPLD 芯片的整个过程,都有详细的步骤解说。对于初学者来说,最大的困扰就是不知道从何下手,这本书就解决了这个问题,让学习过程变得扎实又有趣,感觉真的学到了东西,而不是纸上谈兵。

评分

这本书的出版,对我这种想要深入理解 CPLD 设计原理并掌握实用工具的爱好者来说,无疑是一份宝贵的资源。它最大的优点在于,将 CPLD 设计中的核心概念——VHDL 语言,与实际的开发工具——MAX+PLUS II,进行了无缝的结合。书中的 VHDL 讲解,循序渐进,从基础语法到高级特性,都配有清晰的例程。而 MAX+PLUS II 的操作介绍,也详细到每一个菜单选项和功能模块,让读者能够快速上手。最让我惊喜的是,书中提供的范例系统,其设计思路和实现方式都非常具有参考价值,它们不仅展示了 VHDL 的强大功能,也体现了 CPLD 在实际电路设计中的应用潜力。我跟着书中的范例,一步步地完成了几个小型的设计项目,不仅加深了对 VHDL 和 CPLD 的理解,也锻炼了自己的动手实践能力,感觉学习过程既系统又高效。

评分

一直以来,我都觉得 CPLD 的设计像是雾里看花,虽然知道 VHDL 是主流的硬描述语言,但缺乏一个好的工具和实际操作的经验,总觉得隔靴搔痒。这本书的出现,就像是一把钥匙,打开了通往 CPLD 设计大门。MAX+PLUS II 这个工具,我之前听过但没用过,这本书提供了非常详尽的安装和基本操作介绍,让我在安装和熟悉软件界面上没有遇到太多阻碍。更重要的是,书中的范例系统是它最大的亮点,它不仅仅是代码的堆砌,而是提供了一个完整的、可运行的设计方案,并且详细解释了每个部分的设计思路和 VHDL 实现。跟着书中的范例,我学会了如何将抽象的逻辑功能转化为实际的 VHDL 代码,并且如何在 MAX+PLUS II 环境中将其编译、仿真,最后下载到 CPLD 板子上进行验证。这种从理论到实践的完整串联,让我对 CPLD 设计有了更深刻的理解和更强的信心。

评分

我是一位在学业上刚接触 VHDL 和 CPLD 的学生,这本书的出版时机对我来说简直是雪中送炭。它最让我印象深刻的是,作者并没有停留在理论层面的讲解,而是将 VHDL 语言的抽象概念,透过 MAX+PLUS II 这个实际的开发工具,转化为一个个具象化的设计实例。书中的范例系统,从简单的门电路组合,到复杂的序列发生器,都提供了详尽的 VHDL 程式码和操作指引。我特别喜欢书中对 VHDL 语法和结构化程式设计方法的解释,对于初学者来说,理解起来毫不费力。更重要的是,它详细介绍了如何在 MAX+PLUS II 环境下进行设计、仿真、综合和实现,这些都是成功实现 CPLD 设计的关键步骤。这本书的优点在于,它提供了完整的学习路径,让读者能够从零开始,一步步掌握 CPLD 的设计与开发技术,这对于我们这种在校学生来说,极大地提升了学习效率和实践能力,也为我们未来的专业学习打下了坚实的基础。

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