了得網自然科學_數字繫統設計實踐教程

內容簡介

《數字繫統設計實踐教程》首先介紹了進行數字繫統設計必須具備的基礎知識，包括數字繫統設計流程，Verilog HDL語言基礎以及ModelSim、QuartusⅡ等基本工具軟件的使用，接著重點描述了6個實驗內容。每個實驗內容都分8個方面進行介紹，包括預習內容、實驗目的、實驗器材、實驗要求、實驗原理與內容、實驗步驟、實驗報告、問題及思考等。*後提供了各個實驗內容的電路設計參考代碼和參考測試激勵文件等。該書內容翔實，實驗設置符合由易到難、循序漸進的學習規律，能夠引起學生對數字繫統設計的興趣。
該書可作為電子電氣相關專業（電子信息、通信工程、自動化、計算機、測控技術與儀器等）的EDA技術、FPGA開發等課程的實驗教材，也可供電子設計領域的工程技術人員參考。

□□章數字繫統設計知識準備
□□節數字繫統設計流程
第二節 Verilog HDL基礎
一、語言概述
二、程序結構
三、Verilog HDL基本語法
四、結構建模
五、Testbench的編寫
第三節 QuartusⅡ使用方法
一、軟件介紹
二、建立Verilog HDL工程
三、結合ModelSim進行時序仿真
第四節 Modelsim使用方法
一、軟件介紹
二、ModelSim基本使用方法
第五節 Debussy使用方法
一、Debussy介紹
二、啟動與導入
三、nTrace介紹
四、nSchema介紹
五、nWave介紹

第二章數字繫統設計實踐
□□節 “0110”序列檢測器的設計
一、預習內容
二、實驗目的
三、實驗器材
四、實驗要求
五、實驗原理與內容
六、實驗步驟
七、實驗報告
八、問題及思考
第二節數字鐘的設計
一、預習內容
二、實驗目的
三、實驗器材
四、實驗要求
五、實驗原理與內容
六、實驗步驟
七、實驗報告
八、問題及思考
第三節 CRC校驗電路的設計
一、預習內容
二、實驗目的
三、實驗器材
四、實驗要求
五、實驗原理與內容
六、實驗步驟
七、實驗報告
八、問題及思考
第四節 SPI接口設計
……

前言

隨著通信技術和微電子技術的迅速發展，FPGA設計、芯片設計和片上繫統（System onChip，SoC）設計已成為當前硬件設計的重要方向。對於硬件設計，很多人還停留在用電烙器件，器件在面包板上搭建計數器等刻板印像上，其實21世紀的硬件設計流程跟軟件設計流程已經沒有多大區別，隻要一臺個人電腦或筆記本電腦就可以了。我們知道，要進行軟件設計，比如編寫一個個人網頁，首先要熟悉一門編程語言如HTML5語言，然後編寫代碼，接著對代碼進行編譯，經過調試無誤之後，再把代碼下載到某一平臺運行即可。硬件設計也一樣，首先也要熟悉一門編程語言如Verilog語言，然後編寫代碼，接著也是用工具軟件把代碼自動綜合為相應電路代碼，調試無誤之後，再把該電路代碼下載到某一平臺運行即可。這也意味著由中、小規模集成電路構成的數字繫統或用原理圖描述數字繫統的設計方法早已不能適應當前技術潮流，學會用HDL語言描述電路纔是當前硬件設計或數字繫統設計的主流方法。
為了適應新一代信息、通信人纔培養的需要，本書作者在總結多年教學經驗的基礎上，查閱了一些國內外相關資料，並結合自己的工程實踐，編寫了這本數字繫統設計實踐教材，作者精心挑選了一些不同層次的實驗內容，從簡單基礎的電路設計開始，逐步深入到繫統和算法的設計，希望通過這些由淺入深的實驗進程，逐步讓學生掌握電路設計的入門知識和基礎技能，逐步提高學生的電路設計能力與實際動手能力，並通過一些實驗內容的思考題設計，培養學生的獨立思考和自主創新能力。隨著通信技術和微電子技術的迅速發展，FPGA設計、芯片設計和片上繫統（System onChip，SoC）設計已成為當前硬件設計的重要方向。對於硬件設計，很多人還停留在用電烙器件，器件在面包板上搭建計數器等刻板印像上，其實21世紀的硬件設計流程跟軟件設計流程已經沒有多大區別，隻要一臺個人電腦或筆記本電腦就可以了。我們知道，要進行軟件設計，比如編寫一個個人網頁，首先要熟悉一門編程語言如HTML5語言，然後編寫代碼，接著對代碼進行編譯，經過調試無誤之後，再把代碼下載到某一平臺運行即可。硬件設計也一樣，首先也要熟悉一門編程語言如Verilog語言，然後編寫代碼，接著也是用工具軟件把代碼自動綜合為相應電路代碼，調試無誤之後，再把該電路代碼下載到某一平臺運行即可。這也意味著由中、小規模集成電路構成的數字繫統或用原理圖描述數字繫統的設計方法早已不能適應當前技術潮流，學會用HDL語言描述電路纔是當前硬件設計或數字繫統設計的主流方法。
為了適應新一代信息、通信人纔培養的需要，本書作者在總結多年教學經驗的基礎上，查閱了一些國內外相關資料，並結合自己的工程實踐，編寫了這本數字繫統設計實踐教材，作者精心挑選了一些不同層次的實驗內容，從簡單基礎的電路設計開始，逐步深入到繫統和算法的設計，希望通過這些由淺入深的實驗進程，逐步讓學生掌握電路設計的入門知識和基礎技能，逐步提高學生的電路設計能力與實際動手能力，並通過一些實驗內容的思考題設計，培養學生的獨立思考和自主創新能力。
本書首先介紹了進行數字繫統設計必須具備的基礎知識，包括數字繫統設計流程，Verilog HDL語言基礎以及ModelSim、QuartusⅡ等基本工具軟件的使用，接著重點描述了6個實驗內容。每個實驗內容都分8個方面進行介紹，包括預習內容、實驗目的、實驗器材、實驗要求、實驗原理與內容、實驗步驟、實驗報告、問題及思考等。後提供了各個實驗內容的電路設計參考代碼和參考測試激勵文件等。本書內容翔實，實驗設置符合由易到難、循序漸進的學習規律，能夠引起學生對數字繫統設計的興趣。
本書可作為電子電氣相關專業（電子信息、通信工程、自動化、計算機、測控技術與儀器等）的EDA技術、FPGA開發等課程的實驗教材，也可供電子設計領域的工程技術人員參考。由於本書實驗內容較多，教師可選取一部分進行教學。
在本書編寫過程中，我們參考了較多的書籍、論文和網絡文獻，在此向其作者表示深深的謝意。
中國地質大學（武漢）的霍興華、馮中秀、邱雅倩、付裕、劉洋、肖毅和張海洋等研究生對實驗內容進行了驗證，提供了很多良好的建議和幫助，在此表示感謝。由於時間倉促，本書難免存在不足之處，敬請各位讀者指正。

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