第1章 EDA硬件開發(fā)平臺與開發(fā)工具.......................................................................... 1

1.1 硬件開發(fā)平臺簡介............................................................................................... 1

1.1.1 Cyclone Ⅲ FPGA簡介................................................................................. 1

1.1.2 臺灣友晶科技DE0 FPGA開發(fā)板................................................................... 3

1.1.3 臺灣友晶科技DE0開發(fā)板的應用................................................................... 4

1.2 硬件描述語言.................................................................................................... 11

1.2.1 VHDL簡介.................................................................................................. 12

1.2.2 Verilog HDL關鍵語法.................................................................................. 18

1.2.3 HDL的編程技術.......................................................................................... 20

1.3 Quartus Ⅱ 13.0 EDA軟件應用.......................................................................... 21

1.3.1 創(chuàng)建新工程................................................................................................. 23

1.3.2 建立原理圖編輯文件................................................................................... 26

1.3.3 建立文本編輯文件....................................................................................... 40

1.3.4 建立存儲器編輯文件................................................................................... 41

1.3.5 設計實例..................................................................................................... 45

1.3.6 項目綜合..................................................................................................... 49

1.3.7 Quartus Ⅱ編譯器選項設置.......................................................................... 50

1.3.8 引腳分配..................................................................................................... 57

1.3.9 項目編譯結果分析....................................................................................... 59

1.3.10 項目程序下載編程..................................................................................... 61

1.4 ModelSim-Altera 10.1d簡介................................................................................ 63

1.4.1 ModelSim軟件架構..................................................................................... 63

1.4.2 ModelSim軟件仿真應用實例....................................................................... 64

1.5 FPGA調試工具SignalTap Ⅱ應用...................................................................... 68

1.5.1 在設計中嵌入SignalTap Ⅱ邏輯分析儀........................................................ 68

1.5.2 使用SignalTap Ⅱ進行編程調試................................................................... 73

1.5.3 查看SignalTap Ⅱ調試波形.......................................................................... 74

第2章 基于FPGA的嵌入式開發(fā)工具......................................................................... 76

2.1 Qsys系統(tǒng)開發(fā)工具............................................................................................. 76

2.1.1 Qsys與SOPC簡介....................................................................................... 76

2.1.2 Qsys系統(tǒng)主要界面...................................................................................... 77

2.2 Nios Ⅱ嵌入式軟核及開發(fā)工具介紹................................................................... 82

2.2.1 Nios Ⅱ嵌入式處理器.................................................................................. 82

2.2.2 Nios Ⅱ嵌入式處理器軟硬件開發(fā)流程.......................................................... 82

2.3 FPGA嵌入式系統(tǒng)設計實例................................................................................ 84

2.3.1 實例系統(tǒng)軟硬件需求分析與設計規(guī)劃........................................................... 84

2.3.2 實例系統(tǒng)硬件部分設計................................................................................ 86

2.3.3 實例系統(tǒng)Nios Ⅱ嵌入式軟件設計.............................................................. 102

第3章 EDA初級實驗............................................................................................... 114

3.1 流水燈實驗...................................................................................................... 114

3.1.1 實驗要求................................................................................................... 114

3.1.2 實驗基本要求的設計示例........................................................................... 115

3.2 計時器實驗...................................................................................................... 123

3.2.1 實驗要求................................................................................................... 123

3.2.2 實驗基本要求的設計示例........................................................................... 124

3.3 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器實驗........................................................................................... 130

3.3.1 實驗要求................................................................................................... 130

3.3.2 實驗基本要求的設計示例........................................................................... 130

3.4 脈寬調制(PWM)實驗........................................................................................ 134

3.4.1 實驗要求................................................................................................... 134

3.4.2 實驗基本要求的設計示例........................................................................... 135

3.5 直接數字頻率合成(DDS)波形發(fā)生器實驗......................................................... 136

3.5.1 實驗要求................................................................................................... 136

3.5.2 實驗基本要求的設計示例........................................................................... 136

第4章 EDA中級實驗............................................................................................... 141

4.1 呼吸流水燈實驗............................................................................................... 141

4.1.1 實驗要求................................................................................................... 141

4.1.2 實驗基本要求的設計示例......................................................................... 141

4.2 通用異步串行收發(fā)(UART)實驗......................................................................... 150

4.2.1 實驗要求................................................................................................... 150

4.2.2 實驗基本要求的設計示例........................................................................... 150

第5章 EDA提高實驗............................................................................................... 162

5.1 VGA視頻信號產生實驗................................................................................... 162

5.1.1 設計原理................................................................................................... 162

5.1.2 VGA同步信號產生.................................................................................... 165

5.1.3 字符的視頻顯示設計.................................................................................. 169

5.1.4 跳動的矩形塊視頻顯示設計....................................................................... 173

5.2 Qsys用戶自定制外設實驗................................................................................ 175

5.2.1 Qsys用戶自定制元件說明.......................................................................... 175

5.2.2 Qsys自定義資源庫組件實例DDS信號產生模塊...................................... 178

5.3 PS/2鍵盤接口的FPGA設計............................................................................. 192

5.3.1 PS/2連接器接口........................................................................................ 192

5.3.2 鍵盤掃描編碼介紹..................................................................................... 192

5.3.3 PS/2串行數據傳輸..................................................................................... 194

5.3.4 用FPGA實現PS/2鍵盤接口通信的VHDL設計......................................... 196

5.3.5 PS/2設計實例............................................................................................ 198

第6章 EDA實驗項目推薦........................................................................................ 200

6.1 自動售貨機控制系統(tǒng)設計................................................................................. 200

6.1.1 設計要求................................................................................................... 200

6.1.2 設計分析................................................................................................... 200

6.2 PS/2鍵盤接口控制器設計................................................................................ 201

6.2.1 設計要求................................................................................................... 201

6.2.2 設計分析................................................................................................... 201

6.3 VGA圖像顯示控制系統(tǒng)設計............................................................................ 202

6.3.1 設計要求................................................................................................... 202

6.3.2 設計分析................................................................................................... 202

6.4 基于FPGA的電梯控制系統(tǒng)設計...................................................................... 204

6.4.1 設計要求................................................................................................... 204

6.4.2 設計分析................................................................................................... 204

6.5 洗衣機洗滌控制系統(tǒng)設計................................................................................. 205

6.5.1 設計要求................................................................................................... 205

6.5.2 設計分析................................................................................................... 205

6.6 基于FPGA的多路數據采集系統(tǒng)設計............................................................... 207

6.6.1 設計要求................................................................................................... 207

6.6.2 設計分析................................................................................................... 207

6.7 綜合設計報告參考格式.................................................................................... 207

6.7.1 報告封面格式............................................................................................ 207

6.7.2 報告正文格式............................................................................................ 207

6.7.3 報告附錄格式............................................................................................ 208

6.7.4 報告的其他部分格式.................................................................................. 208

附錄............................................................................................................................ 209

附錄1 Verilog HDL中常用運算符.......................................................................... 209

附錄2 VHDL中常用運算符................................................................................... 210

附錄3 DE0開發(fā)板引腳分配表............................................................................... 211

附錄4 DE0開發(fā)板原理圖...................................................................................... 214

參考文獻..................................................................................................................... 232