基于VerilogHDL的数字系统设计快速入门

本书以Verilog HDL语言为蓝本，结合Quartus II软件，通过丰富的实例，从实验、实践、实用的角度，详细介绍了FPGA在电子系统中的应用。本书共9章，主要内容包括FPGA基础知识、FPGA硬件电路的设计、Quartus II软件操作基础、Verilog HDL语言概述、面向综合的行为描述语句、ModelSim仿真工具、面向验证和仿真的行为描述语句、Verilog HDL语言设计进阶、外设接口和综合系统设计，全面详细的阐述了FPGA的设计方法和开发过程。

高敬鹏博士，哈尔滨工程大学副教授，多项省部级科研项目负责人，其中《电子系统设计开发实验箱》获得中国高等教育学会等主办的《第三届高等学校自制实验教学仪器设备评选》全国一等奖，具有丰富的教学与科研经验。

第1章可编程逻辑器件基础
1.1可编程逻辑器件
1.2Altera公司的CPLD产品
1.3Altera公司的典型FPGA产品
1.4FPGA的工艺结构
1.5FPGA技术的发展方向
1.6FPGA芯片的应用
1.7FPGA的设计流程
1.8FPGA的设计开发工具
1.9Quartus Ⅱ软件简介
1.10FPGA硬件最小系统
1.11FPGA的硬件设计技巧
1.12FPGA的硬件调试方法
第2章Quartus Ⅱ基本设计操作
2.1QuartersⅡ基本设计流程
2.2Quarturs Ⅱ工程创建
2.3Quartus Ⅱ设计输入
2.4Quartus Ⅱ编译项目
2.5Quartus Ⅱ设计文件的仿真
2.6Quartus Ⅱ引脚分配与器件编译
2.7Quartus Ⅱ器件编程
2.8Quartus Ⅱ固化程序到外部存储器
2.9Quartus Ⅱ其他操作
第3章Quartus Ⅱ软件进阶设计
3.1Quartus Ⅱ参数化宏功能模块及其使用方法
3.2SignalTap Ⅱ在线逻辑分析仪的使用方法
3.2.1SignalTap Ⅱ介绍
3.2.2使用SignalTap Ⅱ操作流程
3.2.3SignalTap Ⅱ逻辑分析仪的使用
3.3典型实例：正弦波发生器及SignalTap Ⅱ的使用
第4章Verilog HDL语言概述
4.1硬件描述语言的概念
4.2Verilog HDL的产生与发展
4.3Verilog HDL语言的魅力
4.3.1Verilog HDL语言与VHDL语言的比较
4.3.2Verilog HDL与C语言的比较
4.3.3Verilog HDL的应用
4.4采用Verilog HDL设计复杂数字电路的优点
4.5Verilog HDL程序设计模式
4.6Verilog HDL程序基本结构
4.6.1Verilog HDL程序入门
4.6.2模块的框架
4.6.3Verilog HDL语言的描述形式
4.7Verilog HDL语言基本要素
4.7.1标志符与注释
4.7.2数字与逻辑数值
4.7.3数据类型
4.7.4常用运算符
4.7.5Verilog HDL语言的赋值
4.7.6Verilog HDL语言的关键词
4.8典型实例：利用Verilog HDL语言在FPGA上实现LED流水灯
第5章面向综合的行为描述语句
5.1可综合模型的设计
5.2触发事件控制
5.3条件语句
5.4循环语句
5.5任务与函数
5.6有限状态机的设计
5.7Quartus II图形化状态机输入工具使用
第6章Verilog HDL语言基础程序设计
6.1Verilog HDL语言实现组合逻辑电路
6.2Verilog HDL语言实现时序逻辑电路
6.3Verilog HDL语言的代码风格
6.3.1Verilog HDL语言的基本原则
6.3.2Verilog HDL语言的编写规范
6.3.3Verilog HDL语言的处理技巧
6.4硬件描述语言设计基础实例
6.4.18-3编码器
6.4.23-8译码器
6.4.3数据选择器
6.4.4多位数值比较器
6.4.5全加器
6.4.6D触发器
6.4.7寄存器
6.4.8双向移位寄存器
6.4.9四位二进制加/减法计数器
6.4.10顺序脉冲发生器
6.4.11序列信号发生器
第7章ModelSim仿真
7.1ModelSim仿真工具简介
7.2ModelSim的命令与文件
7.3ModelSim仿真工具安装与使用
7.4典型实例：SDRAM读写控制的实现与仿真
第8章面向验证与仿真的行为描述语句
8.1验证与仿真简介
8.2仿真程序执行原理
8.3延时控制语句
8.4常用的行为仿真描述语句
8.5典型实例：全加器的验证与仿真
第9章系统任务、编译预处理与仿真激励
9.1系统任务
9.2编译预处理
9.3产生仿真激励
第10章外设接口设计
10.1数码管显示接口实验
10.2LCD液晶显示接口实验
10.3VGA显示接口实验
10.4RS-232C串行通信接口实验
第11章综合系统设计
11.1实时温度采集系统
11.2实时红外采集系统
11.3实时键盘采集系统

前言

当今社会是数字化的社会,数字集成电路得到广泛应用。作为全球领先的可编程逻辑器件供应商的Altera，不仅创造了复杂可编程逻辑器件(Complex Programmable Logic Device，CPLD)和现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)技术，也一直致力于CPLD与FPGA技术的开发及应用。科技的不断创新及中国半导体工业的发展，促使我们将可编程逻辑器件的技术应用到越来越多的行业，如航空、航天、汽车、造船、通用机械和电子等领域。科技的运用，将使我们的生活更加精彩。

本书结合Verilog HDL硬件描述语言，以Altera公司的Quartus Ⅱ软件作为CPLD/FPGA软件设计工具，详细介绍了CPLD/FPGA软/硬件系统的设计方法和开发过程。

本书以Quartus Ⅱ软件开发环境为背景，介绍CPLD/FPGA产品开发的完整解决方案。本书共11章，分别从FPGA硬件设计、Quartus Ⅱ软件设计和硬件描述语言设计等三个方面进行阐述，主要内容包括可编程逻辑器件基础、Quartus Ⅱ基本设计操作、Quartus Ⅱ软件进阶设计、Verilog HDL语言概述、面向综合的行为描述语句、Verilog HDL语言基础程序设计、基于QuartusⅡ的ModelSim仿真、面向验证与仿真的行为描述语句、系统任务、编译预处理与仿真激励、外设接口设计和综合系统设计等，最后通过丰富的工程实例，将CPLD/FPGA开发语言、开发思想与工程实现完美结合。

为了帮助初学者迅速入门，提高对电子系统设计的兴趣与爱好，并能在短时间内掌握电子系统设计开发的要点，作者在编写过程中注重内容的侧重，使本书具有以下特点。

由浅入深，循序渐进。本书在内容编排上遵循由浅入深、由易到难的原则，基础知识与大量实例相结合，边学边练。

兼顾原理，注重实用。本书侧重于实际应用，精炼理论讲解内容。

实例丰富，涉及面广。本书提供了丰富的FPGA程序设计实例，内容涉及电子系统的各个领域。

本书由高敬鹏、武超群、左伟平编著。其中，第1~5章由哈尔滨工程大学高敬鹏编写，第7~11章由黑龙江工程学院武超群编写，第6章由左伟平编写。另外，参加本书编写的还有管殿柱、管玥、宋一兵、付本国、赵景伟、赵景波、张洪信、王献红、魏代善、谈世哲、李文秋和初航。

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