随着微电子技术的飞跃发展,数字化时代已经到来。电子计算机、数字化电视机、数字电话(手机)、数字化音响(mp3、mp4)等数字化产品已经渗透到了我们生活的各个方面。因此数字电路的设计,对于计算机科学与技术、信息安全、电子信息工程、通信工程、自动化等专业的学生来说尤为重要。
数字化产品的飞速发展得益于可编程器件和集成技术的发展。为推广可编程器件的使用,各器件的生产厂商也相继推出了用于设计的EDA软件平台,这些开发软件可以将设计者用硬件描述语言编写的程序准确、高速地写入可编程器件,从而转化为物理电路。硬件描述语言的出现,也使图形设计方法向硬件描述语言设计方法发展。正是由于这一系列新技术的出现,使得我们逐步告别了传统的以74系列器件+面包板的数字电路设计方式,取而代之的是可编程器件+EDA软件+硬件描述语言的现代数字系统的设计方法。可编程器件使数字系统的设计方法发生了重大变化,不仅缩短了系统的开发周期,而且利用器件的现场可编程特性,可根据应用要求对器件进行动态配置或编程,简单易行地完成功能的添加和修改。这一系列新技术的出现也对传统的数字电路课程的教学体系、教学内容和人才培养模式提出了挑战。为适应这种变化,应及早将现代硬件设计方法引入实验教学,使学生在数字电路学习阶段至少学会一门硬件描述语言,并掌握用先进的设计工具软件进行大规模集成电路设计、模拟、验证和测试的基本方法,以满足后续课程的需要。我们在数字逻辑实验中取消了以小规模集成电路和手工布线的传统模式,学生可以在QuartusII平台实现硬件设计,用现代设计方法完成实验任务。计算机学院实验中心全新的QuartusII软件和SOPC硬件平台,以及全开放的实验理念也激发了学生学习的热情,无论是时间上还是内容上的开放,都为学生营造了良好的拓展空间,有利于学生开拓创新,教学效果显著。 本书从可编程器件+EDA软件+硬件描述语言的现代数字系统的设计方法出发,使学生在掌握了Verilog HDL或VHDL后,进一步学习本书重点介绍的Altera公司最新的设计软件QuartusII和GX-EDA/SOPC综合实验平台,这对他们今后的设计工作有很大帮助。
本书在编写过程中得到北京工业大学计算机学院实验中心韩德强、高雪源、张丽艳等老师的大力协助;同时也得到Altera公司徐平波经理、北京革新技术公司沙时辉经理和袁宏斌经理的大力支持,在此表示衷心感谢。
由于EDA技术发展迅速,涉及领域不断扩充,加之作者水平有限,书中难免存在错误和不妥之处,敬请广大读者批评指正。
作 者2009.4