目录
第1章概述1
1.1逻辑器件概述1
1.1.1固定逻辑芯片1
1.1.2可编程逻辑器件2
1.2主流FPGA平台概述7
1.2.1Intel FPGA产品概况7
1.2.2Xilinx FPGA产品概况9
1.3FPGA开发软硬件平台11
1.3.1硬件平台选择11
1.3.2软件开发平台11
1.4基于FPGA的数字逻辑实验12
1.4.1实验预习12
1.4.2实验过程14
1.4.3实验报告14
第2章Verilog HDL基础16
2.1Verilog HDL简介16
2.2Verilog HDL基本结构17
2.2.1模块定义17
2.2.2模块实例化20
2.3Verilog HDL语言要素22
2.3.1标识符22
2.3.2关键字22
2.3.3注释22
2.3.4常量22
2.3.5参数23
2.3.6变量25
2.3.7运算符25
2.4Verilog HDL基本语句29
2.4.1赋值语句29
2.4.2always块语句30
2.4.3initial块语句32
2.4.4条件语句33
2.4.5循环语句35
2.4.6任务和函数37
2.5Verilog HDL验证40
2.5.1Testbench文件的基本格式40
2.5.2时钟激励产生41
2.5.3复位信号设计42
2.5.4数据信号的产生43
2.5.5系统函数和系统任务45
2.6Verilog代码规范49
2.6.1命名规范49
2.6.2编码规范50
2.6.3注释规范51
第3章基于FPGA和EDA的数字逻辑电路设计52
3.1FPGA设计流程52
3.2设计实例——四人表决器54
3.3基于Quartus的数字逻辑电路开发流程58
3.3.1创建工程58
3.3.2设计输入62
3.3.3编译工程67
3.3.4波形仿真68
3.3.5引脚分配75
3.3.6编程下载77
3.3.7层次化设计78
3.4基于Vivado的数字逻辑电路开发流程81
3.4.1创建工程81
3.4.2添加设计文件84
3.4.3仿真87
3.4.4综合88
3.4.5实现90
3.4.6编程下载91
3.4.7层次化设计91
第4章基本逻辑电路设计实例94
4.1常用组合逻辑电路的设计94
4.1.1编码器94
4.1.2译码器96
4.1.3数据选择器98
4.1.4数值比较器99
4.1.5加法器100
4.2常用时序逻辑电路的设计101
4.2.1锁存器和触发器102
4.2.2计数器106
4.2.3寄存器107
4.2.4移位寄存器107
4.2.5存储器109
4.3有限状态机的设计111
4.3.1有限状态机简介111
4.3.2有限状态机设计实例114
第5章数字系统常用外围电路121
5.1输入模块121
5.1.1开关和按键121
5.1.2矩阵式键盘123
5.2显示模块124
5.2.1发光二极管124
5.2.2数码管127
5.2.3LED点阵130
5.2.4LCD液晶屏131
5.2.5OLED液晶屏135
5.2.6VGA显示138
5.3机电控制模块142
5.3.1继电器模块142
5.3.2直流电机143
5.3.3步进电机145
5.3.4舵机148
5.4其他模块150
5.4.1蜂鸣器150
5.4.2超声波测距151
5.4.3温湿度传感器153
第6章基础实验156
6.1组合逻辑电路设计156
6.1.1实验目的156
6.1.2实验任务及要求156
6.1.3实验步骤166
6.2寄存器电路设计167
6.2.1实验目的167
6.2.2实验任务及要求167
6.3计数器电路设计173
6.3.1实验目的173
6.3.2实验任务及要求173
6.4状态机电路设计184
6.4.1实验目的184
6.4.2实验任务及要求184
6.5常用外设驱动电路的设计187
6.5.1实验目的187
6.5.2实验任务及要求187
6.6常用接口协议设计196
6.6.1实验目的196
6.6.2实验任务及要求196
第7章综合设计206
7.1数字系统设计206
7.1.1数字系统的构成206
7.1.2设计方法206
7.1.3设计过程207
7.2设计实例——数字秒表208
7.2.1设计要求208
7.2.2系统设计209
7.2.3详细设计210
7.3设计题目243
7.3.1自动售票机243
7.3.2四人抢答器245
7.3.3交通灯控制器246
7.3.4保险箱数字锁控制器247
7.3.5乒乓球游戏机248
7.3.6数字钟电路250
7.3.7出租车计价器251
7.3.8洗衣机控制器252
7.3.9电梯控制器253
7.3.10自命题254
附录A数码管字形码255
附录BVerilog HDL中的关键字256
附录C实验台外设引脚分配表257
附录D实验任务单259
参考文献260
