EDA(Electronic Design Automation)即电子设计自动化,是以可编程逻辑器件(PLD)为载体,以计算机为工作平台,以EDA工具软件为开发环境,以硬件描述语言(HDL)为电子系统功能描述方式,以电子系统设计为应用方向的电子设计自动化,已经发展成为电子系统设计者完成电子系统设计的重要工具。
EDA“自顶向下”的系统设计理念,使设计人员摆脱了电路细节的束缚,可以直接针对设计目标进行功能描述,并进行功能框图的划分和结构设计,而且能在框图一级进行仿真、纠错、验证,从而避免了浪费,提高了一次设计的成功率,降低了系统开发的风险。EDA可编程逻辑器件设计,使设计人员在完成版图设计后,能在实验室内烧制芯片,大大缩短了系统的开发周期。EDA硬件描述语言是一种用于设计硬件电子系统的计算机语言。它通过软件编程来描述电子系统的逻辑功能、电路结构和连接形式,灵活方便,简洁明确,而且便于设计结果的交流、保存和重用; 同时,用EDA硬件描述语言描述的设计不依赖于特定的器件,方便了工艺的转换,可移植性好,更利于系统智能化程度的提高。随着EDA技术的发展和应用领域的扩大与深入,EDA技术在电子信息、通信、自动控制及计算机应用等领域的重要性日益凸显。
本书根据不断发展的EDA技术以及编者多年的教学经验和工程实践,并在参阅同类教材和相关文献的基础上编写完成。本书在内容结构、基本概念、应用实例等方面的安排和取舍上,既考虑了EDA技术理论的系统性、完整性和简洁性,又注重了EDA技术教学的可操作性和实践性,尽量做到用理论指导电子设计实践,用设计实例验证理论技术,实现了理论与实践的有机结合,并利用多块不同的EDA开发板验证设计,使学生从不同的角度进行设计验证。
本书共有8章,第1章对EDA技术的基本知识、常用的EDA软件开发工具及其使用方法等进行简要介绍; 第2章按照可编程逻辑器件的发展历程对其结构原理进行简要介绍; 第3章以实例为主介绍VHDL的语法要素、描述方式以及利用VHDL设计逻辑电路的基本思想方法; 第4章以图形说明、实例佐证的方式对EDA工具软件QuartusⅡ的使用方法进行较详尽的介绍; 第5章以实例为主介绍用VHDL实现常用逻辑电路的设计; 第6章通过实例介绍有限状态机的VHDL设计; 第7章通过工程实例介绍EDA技术的典型工程应用设计; 第8章针对笔者多年的教学及实践,较详细地介绍EDA最小开发系统的实物设计,从而使读者初步了解其EDA设计的硬件知识。本书在取材和编排上,由浅入深,循序渐进,便于读者学习和教学使用。各章节中所列举的VHDL设计实例都经由EDA工具QuartusⅡ编译通过,并在EDA开发系统上进行了硬件测试,可直接使用或稍做修改用于相关系统的设计。
本书由朱小祥、游家发担任主编,张成军、高锋参编。其中,第1章、第5章、第6章由游家发编写; 第2章由高锋编写; 第4章由张成军编写; 第3章、第7章、第8章由朱小祥编写。朱小祥负责全书统筹设计,朱小祥、游家发负责上机验证并制作教材配套视频。
由于作者水平有限,书中难免存在疏漏和不妥之处,敬请广大读者和专家批评指正。
编者2012年3月
EDA技术与应用