第1章 概述
1.1 EDA技術
1.1.1 EDA技術簡介
1.1.2 EDA技術的發展歷程
1.2 EDA技術的內容
1.2.1 可編程邏輯器件
1.2.2 硬件描述語言
1.2.3 EDA軟件開發工具
1.2.4 硬件開發繫統
1.3 FPGA／CPLD結構和原理
1.3.1 CPLD
1.3.2 FPGA
1.3.3 FPGA與CPLD的區別
1.4 可編程邏輯器件設計流程
第2章 VHDL設計初步
2.1 VHDL設計的語法結構
2.1.1 VHDL程序結構
2.1.2 實體
2.1.3 結構體
2.1.4 庫
2.2 VHDL文字規則
2.2.1 數字型文字
2.2.2 字符串型文字
2.2.3 標識符及其表述規則
2.2.4 關鍵字
2.3 VHDL結構與要素
2.3.1 數據類型
2.3.2 VHDL數據對像
2.3.3 VHDL運算符
第3章 QuartusⅡ軟件開發指南
3.1 QuartusⅡ設計流程
3.2 基於QuartusⅡ的設計實例
3.2.1 設計輸入
3.2.2 綜合
3.2.3 仿真
3.2.4 編程配置
3.3 SOPC繫統設計
3.3.1 NiosⅡ簡介
3.3.2 SOPC繫統的設計開發流程
第4章 VHDL設計進階
4.1 並行語句
4.1.1 並行信號賦值語句
4.1.2 進程語句
4.1件例化語句
4.2 順序語句
4.2.1 賦值語句
4.2.2 流程控制語句
4.3 類屬參量
4.4 繫統層次化設計
4.4件例化法實現層次化設計
4.4.2 圖形法實現層次化設計
第5章 典型電路的VHDL設計
5.1 組合邏輯電路的設計
5.2 計數器的VHDL設計
5.2.1 同步加法計數器
5.2.2 同步可逆計數器
5.2.3 同步六十進制加法計數器
5.3 分頻器的VHDL設計
5.3.1 分頻器的原理
5.3.2 偶數分頻器的設計
5.3.3 奇數分頻器的設計
5.3.4 占空比可調的分頻器的設計
5.4 數碼管顯示電路VHDL設計
5.4.1 七段數碼管顯示譯碼器
5.4.2 數碼管靜態顯示
5.4.3 數碼管動態顯示
5.5 鍵盤接口電路的VHDL設計
5.5.1 獨立式鍵盤
5.5.2 矩陣式鍵盤
5.5.3 鍵盤的消抖
5.6 三態門和總線緩衝器
5.6.1 三態門電路
5.6.2 單向總線緩衝器
5.6.3 雙向總線緩衝器
5.7 LCD1602顯示電路設計
5.7.1 LCD1602內部結構分析
5.7.2 LCD1602控制指令集
5.7.3 LCD1602電氣連接關繫
5.7.4 LCD1602程序設計
第6章 VHDL有限狀態機設計
6.1 概述
6.2 有限狀態機的VHDL程序設計
6.2.1 狀態機的VHDL設計
6.2.2 一般有限狀態機的VHDL程序設計
6.3 狀態機應用實例
第7章 數字繫統設計
7.1 數字繫統設計方法
7.2 FPGA開發設計相關規範
7.3 數字繫統設計實例
7.3.1 交通信號燈控制電路設計
7.3.2 數字鐘設計
7.3.3 4位乘法器的設計
第8章 EDA技術實驗
8.1 基礎實驗
實驗一 組合邏輯電路設計
實驗二 分頻電路設計
實驗三 動態顯示模塊設計
實驗四 4×4陣列鍵盤掃描模塊設計
實驗五 狀態機電路設計
8.2 綜合設計應用實驗
實驗一 計時秒表
實驗二 數字頻率計
實驗三 交通燈控制器
實驗四 自動打鈴繫統
8.3 實驗報告範例
附錄A DE2開發平臺
A.1 DE2板上資源及硬件布局
A.2 DE2原理
A.3 DE2開發板測試說明
A.4 DE2平臺的引腳分配表
附錄B DE2實驗擴展板
B.1 DE2實驗擴展板連接方式
B.2 DE2擴展板接口
B.3 DE2原理圖及引腳定義
參考文獻

隨著EDA技術的快速發展，現代數字繫統的開發與設計廣泛采用EDA技術，主要利用CPLD/FPGA實現，甚至將繫統集成在單一芯片上。它們的特點是直接面向用戶、具有極大的靈活性和通用性、使用方便、硬件測試和實現快捷、開發效率高、成本低、技術維護簡單、工作可靠性好等。FPGA和CPLD的應用是EDA技術有機融合軟硬件電子設計技術、SOC和ASIC設計，以及對自動設計與自動實現典型的詮釋。
市面上關於EDA技術與VHDL的書籍已經汗牛充棟，為什麼編者還要不辭勞苦地添磚加瓦呢？本書與其他EDA技術與VHDL教材不同的是： 
(1) 真正面向初學者。
目前高校開設的EDA技術課程普遍存在內容信息量大與學時少的矛盾，作為入門教材，本書內容力求精煉，不追求面面俱到，隻求深入淺出。VHDL語言部分並未覆蓋所有的語法，隻介紹常用的語法，因為有些語法在一般設計中根本不會使用到。那些枯燥的語法不但無助於提高初學者的設計水平，反而容易挫傷初學者的學習積極性。本書希望成為一本真正把初學者帶入VHDL設計大門的入門教程。
(2) 內容精練，學、練相融合。
本書內容按照循序漸進的原則，主要包括設計初步、設計進階、設計實例，通過大量的設計實例，邊學邊練，幫助讀者在短的時間內掌握FPGA設計的基本方法和技巧，掌握VHDL語言編程和數字電路繫統的設計方法。值得一提的是，本書是一本面向實際應用的入門教程，書中所用的VHDL語句均為可綜合的VHDL語句，所有程序均在實驗裝置上測試通過。
為了貼近初學者的學習習慣,根據作者親身學習體會及多年教學情況，將本書內容分為8章。
第1章簡要介紹EDA技術及其內容，並對FPGA/CPLD的結構、原理進行了介紹，對可編程邏輯器件設計流程進行簡要說明。
第2章VHDL設計初步，VHDL主要用於描述數字繫統的接口、結構和行為功能，本章遵循VHDL的結構順序，依次介紹說明VHDL的程序結構、文字規則和語法要素，為學習VHDL奠定語法基礎。
第3章介紹FPGA的設計流程，以Quartus Ⅱ軟件為平臺，以分頻電路為例，介紹從設計輸入到程序下載的一繫列FPGA設計流程。讀者可根據設計實例步驟逐步實現一個分頻電路程序在軟件上的設計實現。
第4章講述常用的並行語句和順序語句，以及進行VHDL層次化的設計方法，對VHDL設計的學習重點及難點進行了講解。
第5章介紹利用VHDL進行電路設計的一些典型實例，包括常用的組合邏輯電路、計數器電路、各種形式的分頻電路、LED顯示電路、LCD顯示電路、鍵盤掃描電路以及常用的三態緩衝器和總線緩衝器等接口電路的設計。
第6章講述狀態機在VHDL中的實現。狀態機是一種思想方法，它的本質就是對具有邏輯順序或時序規律事件的一種描述方法。狀態機適合用於描述狀態及狀態的轉移。
第7章通過綜合性實例交通燈控制器設計、數字鐘電路設計對數字繫統設計方法進行描述。 
第8章為基於EDA技術實驗，包括基礎實驗和綜合設計實驗。
附錄介紹了DE2開發平臺的資源以及使用方法，利用該平臺能夠方便完成各種實驗項目。
本書適合初學者使用，可作為高等院校電子信息類、自動化類、計算機類以及相關專業的教材，也可作為FPGA開發設計的自學參考書。
本書第1~4章及第6~8章由陳福彬編寫，第5章由王麗霞編寫。陳福彬完成全書的修改及統稿。
由於編者水平有限，書中不足之處在所難免，歡迎廣大同行和讀者批評指正。

編者

2021年3月於北京