可编程逻辑器件原理与设计_吕高焕_9787302456476_湖南知新文化传播有限公司读者荐购服务

本书由浅入深、循序渐进地介绍可编程逻辑器件的基本原理、内部结构和设计方法，系统地介绍了用于CPLD/FPGA开发的VHDL语言。对于可编程器件的基本原理，首先从基本逻辑门出发，讲述控制逻辑函数表达式的设计与分解，然后详细介绍SPLD(包括PLA和PAL)、CPLD和FPGA的组成原理及其区别。对于VHDL语言，则先从VHDL基本元素、基本语法、描述模型开始，依次讲解并行语句、顺序语句、元件、库和包、有限状态机等，并配有丰富的实例，有助于学习者对概念的理解和用法的掌握。本书适合于学习芯片设计的理工科学生和VHDL初学者，可作为高等学校电子类专业的选修教材或有志于研发数字集成电路芯片的工程技术人员的参考书。

前言
微电子技术的飞速发展，不仅加快了微处理器的速度，增强了信号处理电路的功能，扩大了系统的存储容量，也推动了可编程逻辑器件(Programmable Logic Device，PLD)在数字电子设计中的广泛应用。借助于常用的集成了各种优化算法的电子设计自动化(Electronic Design Automation，EDA)软件，PLD开发人员可以优化设计电路，在较短的时间内实现用户需求。基于此，PLD原理与电子设计自动化技术成为了电子设计人员进行高效电路设计的基础，在电子类相关专业中开设该课程是必不可少的。PLD分为简单可编程逻辑器件(Simple PLD，SPLD)、复杂可编程逻辑器件(Complex PLD，CPLD)和现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Arrays，FPGA)3类。这3类器件出现时间由先到后，容量由低到高。SPLD最早出现在20世纪70年代，由Phillips公司制造出第一个可编程逻辑阵列开始，其应用市场不断扩大，但可编程开关、逻辑平面设计的复杂性限制了其进一步发展。随着电子制作工艺的不断改进，出现了CPLD，它实际上就是将SPLD通过内部连线组合起来，扩大了芯片容量。SPLD和CPLD都是基于与平面和或平面的。随着设计需求规模的不断扩大，工程师设计出了FPGA，它不再是基于逻辑平面的概念，而是使用可配置逻辑块，不仅扩大了芯片容量，也提高了设计的灵活性。由于CPLD和FPGA的结构不同，因此电路的设计优化算法亦不相同。为了统一两者的开发方式，工程师们研究了与硬件无关的VHDL、Verilog HDL语言。使用VHDL和Verilog HDL语言，开发人员借助于EDA软件，对不同类型的器件采用相应的优化综合算法，方便了电路的设计和开发。本书介绍VHDL语言在PLD中的设计方法。本书可分两部分：第一部分是从第1章到第4章，讲述PLD的基本原理；第二部分是从第5章到第11章，讲述VHDL语言在电路设计中的基本语法及典型应用。第1章到第4章，从基本逻辑门出发，介绍了构成逻辑函数表达式的基于CMOS器件的电路结构及设计方法，它是理解SPLD、CPLD、FPGA等复杂电路的基础。对于SPLD，详细介绍了可编程逻辑阵列(Programmable Logic Array，PLA)和可编程阵列逻辑(Programmable Array Logic，PAL)的原理，并以此为基础，介绍了CPLD。对于FPGA，则重点介绍逻辑块和可编程开关的原理，并结合不同厂家的FPGA结构进行介绍。第5章到第11章，由浅入深、循序渐进地介绍了VHDL语法要素、描述模型、并行语句、顺序语句、元件、包库和有限状态机。在讲解过程中结合常见的基本逻辑电路，强化读者对概念的理解和设计理念的把握。CPLD/FPGA技术发展日新月异，新技术、新工艺、新算法、新软件层出不穷，虽然本书在撰写过程中力求加入最新的资料，但仍有些地方赶不上工艺的发展，因此本书重点讲述原理和基础，使读者在面对新工艺或新技术时能灵活理解其基本原理。在讲述VHDL过程中，本书力求基于语法原理介绍电路设计中各模块间相互独立、各尽其责思想，启发读者面对大型设计时能够自上而下地合理划分设计模块，采用模块化、层次化思想实现设计需求。本书在撰写过程中，参阅了大量的国内外网站，以及与本课程相关的教育工作者和技术培训人员的相关幻灯片及技术资料；同教研室的郝金光老师、徐明铭老师、石磊老师提出了很多宝贵的意见；本书底稿讲义在十余年的科研培训、教学中不断得到补充和发展，学员们提出了各种有助于学习和理解的建议；在写作过程中作者得到清华大学出版社白立军编辑的热情帮助。在此一并向他们表示崇高的敬意和深深的感谢。限于作者水平，书中错误之处在所难免，恳请读者批评指正。
作者2016年7月

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