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第1章 认识数字系统设计开发环境1

教学导航1

任务1 基于原理图实现的基本门电路设计2

1.1 Quartus Ⅱ集成开发环境16

1.1.1 认识Quartus Ⅱ集成开发环境16

1.1.2 Quartus Ⅱ集成开发环境的设计流程17

1.1.3 常用可编程逻辑器件开发环境18

任务2 基于原理图实现的2选1数据选择器设计19

1.2 可编程逻辑器件23

1.2.1 什么是可编程逻辑器件23

1.2.2 简单可编程逻辑器件25

1.2.3 高密度可编程逻辑器件28

1.2.4 可编程逻辑器件主要厂商41

1.3 EDA技术42

1.3.1 电子系统设计方法42

1.3.2 FPGA/CPLD进行电路设计的一般流程44

知识梳理与总结46

习题146

第2章 Verilog设计基础48

教学导航48

任务3 基于HDL实现的基本门电路设计49

2.1 什么是HDL53

2.1.1 HDL及其特点53

2.1.2 Verilog电路模块的一般结构54

2.1.3 基于Verilog的系统设计流程59

任务4 基于HDL实现的2选1数据选择器设计62

2.2 数据类型及常量变量66

2.2.1 标识符66

2.2.2 常量67

2.2.3 变量及其数据类型69

2.3 连续赋值语句及“？：”语句71

2.3.1 持续赋值语句71

2.3.2 “？：”语句72

2.4 运算符及表达式74

2.4.1 运算符74

2.4.2 表达式79

任务5 2位二进制数据比较器的设计80

2.5 条件语句86

2.5.1 if条件语句86

2.5.2 case条件语句90

2.6 循环语句93

2.6.1 for语句93

2.6.2 repeat语句95

2.6.3 while语句95

2.6.4 forever语句95

任务6 4选1数据选择器的设计96

2.7 Verilog HDL的模块调用99

知识梳理与总结102

习题2103

第3章 组合逻辑电路设计105

教学导航105

任务7 三人表决器设计106

3.1 组合逻辑电路设计基础113

3.1.1 组合逻辑电路的定义和基本特征114

3.1.2 标准CMOS组合逻辑电路结构114

3.1.3 典型组合逻辑电路设计方法117

3.2 理解Verilog的并行语句118

任务8一 位加法器的设计121

3.3 运算部件及其设计方法129

3.3.1 加法器129

3.3.2 乘法器与除法器132

任务9 3-8译码器的设计135

3.4 Verilog语言的过程及用法143

3.4.1 过程块和过程语句143

3.4.2 过程中的阻塞赋值与非阻塞赋值145

3.4.3 基于过程块的组合逻辑建模标准149

任务10 基于三态门的双向端口设计150

3.5 三态门的原理及其应用157

3.5.1 三态门电路157

3.5.2 三态门电路应用——多路选择器设计159

任务11 七段LED数码管显示电路设计161

3.6 LED数码管显示电路及其设计方法167

3.6.1 LED数码管及其显示电路167

3.6.2 动态LED数码管显示电路设计171

知识梳理与总结173

习题3174

第4章 时序逻辑电路设计176

教学导航176

任务12 上升沿检测电路设计177

4.1 时序逻辑电路基本概念180

4.1.1 时序逻辑电路设计中的等效模型180

4.1.2 触发器的建立时间和保持时间181

4.1.3 时序分析基础181

4.1.4 同步电路设计规则182

任务13 带异步复位／同步置位端的D触发器设计183

4.2 D触发器及其设计方法186

任务14 计数器设计190

4.3 计数器及其设计方法193

4.3.1 计数器基本概念193

4.3.2 计数器设计方法193

任务15 分频器设计197

4.4 分频器及其设计方法200

4.4.1 2的整数次幂的分频器设计201

4.4.2 偶数分频电路设计201

4.4.3 占空比为1:15的分频电路设计202

4.4.4 奇数分频电路设计203

任务16 流水灯设计205

4.5 数据寄存器及其设计方法209

4.5.1 数据寄存器设计210

4.5.2 移位数据寄存器设计210

任务17 采用状态机实现序列检测器设计214

4.6 状态机及其设计方法220

4.6.1 状态机的基本概念220

4.6.2 状态机的几种描述方法222

知识梳理与总结227

习题4227

第5章 数字系统的验证230

教学导航230

任务18 跑表的设计及验证231

5.1 Modelsim仿真工具239

5.2 使用Modelsim进行功能仿真244

5.2.1 Modelsim的运行方式244

5.2.2 Modelsim仿真步骤245

5.3 Testbench设计方法250

5.3.1 Testbench基本结构250

5.3.2 简单CPU接口激励产生方式251

5.3.3 仿真结果分析251

5.3.4 常用产生激励描述方式252

5.4 常用的Verilog测试语句255

知识梳理与总结257

习题5257

第6章 数字系统设计实践259

任务19 简易数字钟设计260

任务20 可编程多彩霓虹灯设计273

任务21 多功能数字钟设计287

任务22 交通灯控制器设计301

任务23 多功能密码锁设计312

任务24 自动售货机设计326