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硬件描述语言及应用 宋潇电子科学与技术系10 40813007553002lysx403 硬件描述语言及应用 教材 VHDL硬件描述语言与数字逻辑电路设计 修订版 侯伯亨 参考书 1 EDA技术与VHDL 潘松 黄继业 北京 清华大学出版社 20072 VHDL数字电路设计教程 电子工业出版社 巴西 VolneiA Pedroni著 硬件描述语言及应用 学时 48学时 3学分 其中讲授 30学时上机 18学时内容 教材的第1 3 4 5 6 8章 硬件描述语言及应用 1 EDA技术是一门涉及多学科的综合性技术 内容广泛 本课程主要学习VHDL语言和应用该语言进行数字系统设计的方法 2 本课程学习的设计方法主要是用软件进行硬件的设计与仿真 与数字电路中学习的方法有本质不同 但为了更好的掌握VHDL设计方法 必须要熟悉和掌握数字电路各方面硬件电路的知识 3 VHDL语言是一种并行语言 是不同于传统的软件编程语言的 4 在VHDL程序设计中 除了考虑通过编程实现指定逻辑功能外 还要对这一程序可能耗费的硬件资源有一明确的估计 5 学习过程中 要善于总结经验 尽可能地了解软件语句与硬件结构间的联系 在实践过程中 提高通过驾御软件语句来控制硬件构成的能力 硬件描述语言及应用 学习方法和目的 1 加强数字电路知识的复习 尤其是可编程逻辑器件部分 2 掌握VHDL语言结构 数据类型 语法规则 描述风格和编程原理 3 进一步熟悉和掌握EDA软件MAX PLUSII 要求 1 保持良好的教学秩序 2 要有1 5 2倍教学时数的复习和作业时间 有条件的同学要多上机练习 达到验证设计的目的 3 每个班指定一课代表或班长或学习委员 负责联系实验 购买教材 课程设计指导书 收发作业等 第1章数字系统硬件设计概述 主要内容1 0关于EDA技术1 1传统硬件设计方法1 2利用VHDL语言的硬件电路设计方法1 3利用VHDL语言设计硬件电路的优点 1 0关于EDA技术 1 EDA技术的含义以大规模可编程逻辑器件为设计载体 以硬件描述语言为系统逻辑描述的主要表达式 以计算机为设计工具 在EDA软件平台上完成设计文件的逻辑编译 逻辑化简 逻辑分割 逻辑综合及优化 逻辑布局布线 逻辑仿真 直至对特定目标芯片的适配编译 逻辑映射和编程下载等工作 2 EDA技术的主要内容1 大规模可编程逻辑器件2 硬件描述语言 HDL 3 软件开发工具4 实验开发系统3 EDA软件系统的构成1 设计输入子模块2 设计数据库子模块3 分析验证子模块4 综合仿真子模块5 布局布线子模块 1 0关于EDA技术 4 EDA设计流程1 源程序的编辑和编译 行为级描述原理图输入方式状态图输入方式VHDL软件程序的文本方式2 逻辑综合和优化 行为级优化与RTL级描述的转化3 目标器件的布线 适配4 目标器件的编程 下载5 设计过程中的有关仿真6 硬件仿真 硬件测试 1 0关于EDA技术 第1章数字系统硬件设计概述 主要内容1 0关于EDA技术1 1传统硬件设计方法1 2利用VHDL语言的硬件电路设计方法1 3利用VHDL语言设计硬件电路的优点 1 1传统硬件设计方法 1 1传统硬件设计方法 1 1传统硬件设计方法 1 1传统硬件设计方法 主要特征 1 采用自下自上 BottomUp 的设计方法2 采用通用的数字逻辑器件3 在系统硬件设计的后期进行仿真和调试4 主要设计文件是电原理图 第1章数字系统硬件设计概述 主要内容1 0关于EDA技术1 1传统硬件设计方法1 2利用VHDL语言的硬件电路设计方法1 3利用VHDL语言设计硬件电路的优点 1 2利用VHDL语言的硬件电路设计方法 什么是硬件描述语言 就是可以描述硬件电路的功能 信号连接关系以及定时关系的语言 它能比电原理图更有效地表示硬件电路的特性 1 2利用VHDL语言的硬件电路设计方法 a 电原理图表示 b VHDL语言描述二选一数据选择器 1 2利用VHDL语言的硬件电路设计方法 VHDL语言只是硬件描述语言家族中的一员硬件描述语言有数十种之多 常用的有VHDL VerilogHDL ABEL HDL 1 2利用VHDL语言的硬件电路设计方法 硬件描述语言设计的特点 1 采用自上至下的设计方法 1 2利用VHDL语言的硬件电路设计方法 行为描述举例 实例1 1 结构描述举例 实例1 2 注意 1 该程序要通过必须要有包集合NEW的存在才行 且所有用到的元件必须在NEW中存在 2 如果将dff djk and2 nor2的VHDL描述添加在设计中 不要用关键字and2 nor2等 因此在其后面加一个字符 q 以示区分 3 每一个触发器或门电路的VHDL描述可单独存为一个磁盘文件 文件名必须与实体名相同 也可直接放在顶层设计中 4 在EDA软件的层次视图中可清晰的看出设计的不同层次 1 2利用VHDL语言的硬件电路设计方法1 采用自上至下的设计方法2 系统中大量采用ASIC芯片3 采用系统早期仿真4 降低了硬件电路设计的难度5 主要设计文件是HDL源程序 1 2利用VHDL语言的硬件电路设计方法 主要内容1 0关于EDA技术1 1传统硬件设计方法1 2利用VHDL语言的硬件电路设计