本书共分为11个章节，是在教学与实践的基础上编写的。首先系统的介绍了硬件描述语言Verilog HDL的基本语法和常用语句、CPLD/FPGA的结构及特点、quartusⅡ软件的使用及状态机的设计等与FPGA开发相关的多方面的知识。在此基础上，从应用的角度介绍了FPGA最小系统的设计及制作、FPGA外围接口电路的典型应用等，使读者在短时间内能够将所学的知识与工程设计开发相结合，达到学以致用的目的。
本书以quartusⅡ9.0为软件平台，所有程序都通过了DE2实验板的硬件测试，读者可参考使用。
突出实战，以丰富的实例和FPGA实战项目引导读者快速掌握FPGA设计知识。
深入浅出，从基础电路、功能模块到完整项目的实现，由浅入深解剖数字系统设计。
紧扣应用，从图像处理和调幅电源控制系统两个应用方向来讲解FPGA工程开发方法。
EDA技术与FPGA工程实例开发
任文平 梁竹关 李鹏 申东娅 编著
在学习硬件描述语言的过程中应该养成良好的代码书写规范，这样不仅可以增强代码的可读性，易于修改和维护，而且便于团队之间的合作。根据各开发公司的设计要求，我们总结了以下几条主要的书写注意事项：
端口信号的书写顺序。端口信号按照输入、输出、双向的顺序书写。模块中所有的输入、输出及双向信号都必须定义。端口定义顺序应与声明时的顺序一致。
排版的格式一致。输入、输出信号的关键字与宽度之间、信号名与宽度之间要用空格分开；所有的宽度对齐；所有的信号名对齐。（建议用Tab键保持关键词的列对齐。）
缩进的格式一致。在always语句中，除非只执行一条语句，否则必须使用begin_end，当begin_end与if_else、case嵌套时，彼此之间最少应留有4个空格。
用括号来表示执行的优先级。尽管操作符本身有优先级，但用括号来表示优先级使代码更清晰，更有意义。
信号的命名风格一致。端口、信号、变量名用小写，宏定义、函数定义用大写。对信号的命名不要过于随便，要基于信号的含义命名，使其具有一定的意义和可读性。信号的含义可分段表明，最多可分为三段，每两段之间加下划线。例如，对于一个串口的数据输出信号，可命名为：tx_data_out。
条件语句书写完整。程序中不要采用缺省的写法，在if_else语句中，缺省的条件必须用else写出，在case语句中，缺省的条件用default写出，避免综合后的电路插入锁存器。
always语句中变量的赋值。当进行时序逻辑建模时，采用非阻塞型赋值语句；当进行组合逻辑建模时，采用阻塞型赋值语句。当同时进行组合与时序逻辑建模时，必须采用非阻塞型赋值语句。
使用赋值语句进行赋值时，常数必须指明其数据宽度。因为软件默认的数据宽度是32位宽，不标明就会出现警告。
本书部分实例代码可以从华章网站（www.hzbook.com）下载。
前
《FPGA快速系统原型设计权威指南》译者、联想研究院资深FPGA系统工程师杨碧波认为，FPGA工程师的成长需要经历三个阶段。
第一阶段：对于FPGA初学者来说，学会了HDL语言，能够使用EDA工具完成综合，能够在开发板上下载并运行例程，这可以说完成了入门阶段。这一阶段的目标是“熟练”。
第二阶段：如何提高自己的设计和调试能力，这属于提高阶段。这一阶段的目标是“精通”。
第三阶段：再接下来的阶段属于从业阶段，是最长也是最难的。即如何在工作中，通过工程项目做好一款乃至数款产品。以FPGA产品开发作为自己的职业，这一阶段的目标是“专业”。
本书的立足点在于让读者跨越第一阶段，并开始逐步迈入第二阶段。通过大量的实验和两个工程案例，让读者对于FPGA开发能够达到“熟练”的程度，并为接下来“精通”FPGA开发奠定基础。
任文平 云南大学信息学院副教授，在图像和通信领域有10余年的FPGA教学与科研经验。2009年指导学生参加全国大学生电子设计大赛，获得省一等奖及三等奖各一组。2010年承担昆明211所“1152红外探测器”研究项目，主导FPGA图像处理电路的设计。2011年主持云南省教育厅基金项目“基于FPGA的超高频阅读器基带电路的设计研究”。在权威学术期刊发表相关论文二十余篇。
随着集成电路和计算机技术的飞速发展，EDA技术应运而生，它是一种快速、高效的电子设计自动化技术。这种设计方法由于具有很强的灵活性，极大地提高了电子产品开发的效率，降低了开发的周期和费用，已逐渐取代传统的电路设计方法，在以硬件电路为基础的计算机系统、通信系统、电子系统中得到广泛应用，因此近年来各高校已经逐渐把EDA及其相关技术纳入本科生和研究生的教学中。
EDA技术课程是一门实践教学课程，实践是主体，教学内容应该围绕着实践应用展开。因此作者根据多年的教学实践经验，尽力避免理论教学的思路，减少基础理论的教学内容，注重实例部分，突出课程的实践性、应用性。
本书从结构上可以分为三部分，第一部分是基础部分（第1~5章），第1章主要介绍了EDA技术的概念、特点及设计的主要流程；第2章以原理图的设计方法为例，介绍了开发软件Quartus II的使用方法，目的是在原有的数字电路基础上，使读者尽早熟悉软件的使用；第3章介绍了硬件描述语言的语法、程序的结构等；第4章主要介绍了硬件描述语言中的语句，这部分是硬件描述语言的重点知识；第5章介绍了数字电路中常用的电路单元用硬件描述语言设计的方法。通过对前5章内容的学习，读者应掌握基本概念，会用基本设计工具，能进行简单电路单元的设计。第二部分是设计深入部分（第6~9章），第6章介绍了Quartus II软件中的宏功能模块、嵌入式逻辑分析仪及第三方仿真软件Modelsim等高级工具的使用；第7章介绍了EDA中常用状态机的设计方法，可以说第6章和第7章是进行复杂电路设计必须掌握的知识；第8章介绍了典型可编程逻辑器件的结构、特性；第9章介绍了具有一定难度的FPGA常用外围接口电路的设计。通过对第二部分内容的学习，读者的设计能力会逐渐提高，初步具备应用电路的设计能力。第三部分是工程应用部分，内容包括第10章的图像系统的设计和第11章的调频调幅电源的控制设计，从工程应用的角度介绍了两个相对完整的系统设计过程，使学生能够将所学的知识与工程应用结合起来，真正达到应用的目的。
本书是作者结合多年来的教学经验编写的专业技术图书，所有程序都是以QuartusⅡ9.0为软件平台编写的，并且通过了DE2实验板的硬件测试，读者可参考使用。本书中部分器件的技术参数、使用手册及一些实例的完整程序可参考本书附带的教学文档。该教学文档可到机工新阅读网站（www.cmpreading.com）下载。
在本书的编写过程中，彭宏涛、邵春霖、肜清、白腾飞等参与了部分章节的编写，机械工业出版社的张国强编辑在出版过程中提供了很多宝贵的建议，Terasic公司在硬件平台及设计资料方面提供了许多支持，在此一并表示感谢。
本书引用了一些相关资料，在此向这些文献的作者表示最诚挚的感谢。
由于作者水平有限，书中难免有疏漏及不妥之处，敬请各位读者批评指正。
编者
2013年8月
电子与电气工程
本书是在教学与实践的基础上编写的。首先系统地介绍了硬件描述语言Verilog HDL的基本语法和常用语句、CPLD/FPGA的结构及特点、QuartusⅡ软件的使用及状态机设计等与FPGA开发相关的知识。在此基础上介绍了FPGA外围接口电路的典型应用，最后以工程开发的设计流程介绍两个相对完整的系统设计实例，使读者在短时间内能够将所学的知识与工程设计开发相结合，达到学以致用的目的。
本书既可以作为高等院校电子、通信、计算机等相关专业本科生的教材，也可以作为相关专业研究生及工程技术人员的参考书。
任文平 梁竹关 李鹏 申东娅 编著：暂无简介
前言
第1章绪论/
1.1传统数字系统设计的特点/
1.2EDA技术的含义/
1.3EDA技术的特点/
1.4EDA技术主要内容/
1.4.1硬件描述语言/
1.4.2可编程逻辑器件/
1.4.3常用软件/
1.5EDA设计流程/
1.6EDA技术的应用领域/
习题/
第2章Quartus II软件的初步使用/
2.1原理图输入设计流程/
2.1.1创建工程/
2.1.2创建图形设计文件/
2.1.3工程的编译/
2.1.4工程的仿真验证/
2.1.5定时分析/
2.1.6管脚分配/
2.1.7工程的下载验证/
2.1.8生成元件符号/
2.2应用举例：秒表设计/
2.2.1模值100计数器的设计/
2.2.2模值60计数器的设计/
2.2.3顶层电路设计/
2.2.4仿真验证/
习题/
第3章Verilog HDL初步认识/
3.1硬件描述语言概述/
3.1.1VHDL/Verilog HDL简介/
3.1.2Verilog HDL和VHDL的比较/
3.2Verilog HDL程序的构成/
3.2.1二十进制编码器及Verilog HDL描述/
3.2.2Verilog HDL程序的基本构成/
3.2.3模块端口定义部分/
3.2.4信号类型说明部分/
3.2.5逻辑功能描述语句部分/
3.3Verilog HDL语法规则/
3.3.1Verilog HDL文字规则/
3.3.2数据对象/
3.3.3运算符/
3.4Verilog HDL程序应用举例/
习题/
第4章Verilog HDL基本语句/
4.1并行语句/
4.1.1连续赋值语句/
4.1.2例化语句/
4.1.3过程语句/
4.2块语句/
4.2.1顺序块语句/
4.2.2并行块语句/
4.3顺序语句/
4.3.1过程赋值语句/
4.3.2条件赋值语句/
4.3.3循环语句/
4.4任务与函数/
4.4.1任务语句/
4.4.2函数语句/
4.5调试中常用编译预处理语句/
4.6Verilog HDL代码书写规范/
习题/
第5章数字电路中常用电路单元的设计/
5.1组合逻辑电路设计/
5.1.1译码器电路/
5.1.2运算电路/
5.2时序逻辑电路设计/
5.2.1触发器/
5.2.2寄存器/
5.2.3计数器/
5.3综合电路设计/
5.3.1m序列产生电路/
5.3.2函数信号发生器/
5.3.3DDS频率合成控制电路/
5.3.4音乐播放电路/
习题/
第6章Quartus II软件功能深入/
6.1宏功能模块的调用/
6.1.1LPM_ROM的定制及使用/
6.1.2宏功能模块LPM_ROM的测试/
6.2SignalTap II嵌入式逻辑分析仪的使用/
6.2.1SignalTap II嵌入式逻辑分析仪的设置/
6.2.2编译下载/
6.2.3信号波形的捕捉/
6.3Modelsim仿真工具的使用/
6.3.1Modelsim的使用流程/
6.3.2宏功能模块的Modelsim仿真使用流程/
6.3.3Testbench文件的编写/
习题/
第7章有限状态机设计/
7.1状态机的特点/
7.1.1状态机的分类/
7.1.2用Verilog HDL描述状态机的特点/
7.2moore型状态机的设计/
7.3mealy型状态机的设计/
7.4状态机设计举例/
7.4.1序列信号检测电路/
7.4.2交通灯控制电路/
7.4.3自动饮料销售机的控制电路/
习题/
第8章可编程逻辑器件简介/
8.1可编程逻辑器件的概述/
8.1.1可编程逻辑器件发展历程/
8.1.2可编程逻辑器件分类/
8.2低密度可编程逻辑器件的结构及原理/
8.2.1PLD的符号表示方式/
8.2.2PLA和PAL器件/
8.2.3GAL器件/
8.3高密度器件/
8.3.1CPLD结构及工作原理/
8.3.2FPGA结构及工作原理/
8.3.3CPLD和FPGA的选用原则/
8.4FPGA最小系统的设计/
8.4.1最小系统的组成/
8.4.2最小系统电路设计/
习题/
第9章FPGA外围接口电路的应用设计/
9.1LCD控制电路设计/
9.1.1LCD简介/
9.1.2基于FPGA的设计/
9.2基于ps/2键盘的电子琴设计/
9.2.1设计要求/
9.2.2设计方案/
9.2.3相关原理介绍/
9.2.4基于FPGA的各模块设计/
9.3VGA彩条控制电路设计/
9.3.1VGA简介/
9.3.2扫描原理/
9.3.3VGA信号时序/
9.3.4数模转换芯片DAC ADV7123/
9.3.5VGA彩条电路的FPGA实现/
9.4基于触摸屏的图片显示电路设计/
9.4.1设计要求/
9.4.2方案设计/
9.4.3基于FPGA的各模块实现/
习题/
第10章系统设计实例一：基于FPGA的图像采集、处理及显示电路的设计/
10.1设计要求/
10.2图像采集模块/
10.2.1图像捕捉模块设计/
10.2.2I2C总线配置模块/
10.2.3数据格式转换模块/
10.3SDRAM控制模块/
10.4图像的处理模块/
10.4.1边缘检测的原理/
10.4.2图像的边缘检测的实现/
10.5VGA显示控制模块/
10.6图像的测试/
第11章系统设计实例二：基于FPGA的调频调幅电源中控制电路的设计/
11.1变频电源的技术分析/
11.1.1SPWM调制技术的原理/
11.1.2SPWM控制方式/
11.1.3基于FPGA变频电源的优势/
11.2变频电源硬件的总体设计/
11.3基于FPGA的变频电源数字电路的设计/
11.3.1变频电源数字控制电路/
11.3.2SPWM的FPGA实现/
11.3.3三对相位相差120°的SPWM波形的生成/
11.3.4DCPWM模块/
11.4变频电源的性能测试及分析/
11.4.1变频电源的性能/
11.4.2变频电源测试结果及分析/
附录A课程实验/
附录BDE2开发平台/
附录CDE2115开发平台/
附录DVHDL简介/
参考文献/
