VHDL数字电路设计与应用实践教程

　　 本书分为上下两篇。上篇与清华大学阎石主编的《数字电子技术基础》（第4版）同步，内容包括门电路、组合逻辑电路、触发器、时序逻辑电路及存储器，对其中的各种功能芯片以及一些例题，讲解了基于VHDL及可编程逻辑器件的实现方法。下篇与电子课程设计同步，有许多新课题，也有些设计题目选自以往的电子课程设计，但设计方法是不相同的，设计人员可以体会到采用VHDL及可编程逻辑器件设计数字电子电路系统的优越性。本书可作为大专院校电类学生学习VHDL及可编程逻辑器件的实训教科书，也可供有关工程技术人员参考使用。
　　

上篇
第1章 门电路
1.1 与非门电路
1.2 二输入或非门电路
1.3 二输入异或门电路
1.4 反向器门电路
1.5 三态门
1.6 单向单线缓冲器
1.7 双向总线缓冲器
第2章 组合逻辑电路
2.1 监视交通信号灯工作状态的逻辑电路
2.2 8线-3线编码器的设计
2.3 8线-3线优先编码器的设计
2.4 二-十进制编码器的设计
2.5 译码器（3线-8线）的设计
2.6 二-十进制译码器的设计
2.7 bcd七段显示译码器的设计
2.8 代码转换
2.9 四选一数据选择器的设计
2.10 八选一数据选择器的设计

　　 现在，电于技术的发展非常迅猛，高新技术日新月异。特别是专用集成电路（ASIC）设计技术的日趋进步和完善，推动了数字电路系统的设计和发展，使它从单纯的ASIC设计走向了系统设计和单片系统设计。传统的电子技术设计方法，即从单元电路入手到整体电路的设计、“固定功能集成电路十连线”的设计、自下而上的设计，已不能够满足市场的需要。根据系统的功能和行为要求，利用计算机辅助设计自上而下地逐层完成相应的描述，并与大规模可编程器件相结合，使设计出的电路系统速度更快、体积更小、重量更轻、功耗更小、稳定性更高，大大提高了产品的竞争能力。
　　 电子设计自动化（EDA）工具给电子设计带来了巨大变革，特别是硬件描述语言的出现和发展，解决了用传统的电路原理设计大系统工程时的诸多不便，成为电子电路设计人员的最得力助手。其实，早在20世纪80年代后期，各个ASIC研制和生产厂商为了缩短产品开发周期，提高产品在市场上的竞争力，就相继开发了用于各自目的的硬件描述语言，如ABEL、AHDL等。但是由于没有统一的标准，这些语言的普及受到了限制。1987年12月，IEEE对美国国防部开发的超高速集成电路硬件描述语言（Very High Speed Integrate Circuit Hardware Description Lansuage，VHDL）进行了标准化的工作，得到广大用户的一致欢迎。自此以后，VHDL成了数字电路系统设计的“世界语”。各个CAD厂商都努力使自己的电子设计软件与VHDL兼容，各高等院校纷纷开设了VHDL设计课程，国内也有越来越多的设计人员开始学习和使用VHDL进行电路系统的设计。
　　 近年来，可编程逻辑器件的开发生产和销售规模以惊人的速度增长。发展集成电路事业是我国制定的新世纪的重要发展目标，也是经济全球化新形势下的科技挑战。编写本书的目的，是通过大量的设计实例，由浅入深、由简到繁地宣传和推广VHDL，以提高电子设计领域人员的设计能力。
　　 本书分为上下两篇，上篇是基于VHDL的功能芯片设计，下篇是数字电路系统设计。所用的设计手段，包括ALTERA公司的MAX+PLUSll软件工具、VHDL编程语言、EPM728SLC84-15和 EPF10K10LC84-4可编程器件，本书不做介绍。
　　 本书的所有课题，有些是北方工业大学参加全国大学生电子竞赛训练的题目，有些是毕业设计或课程设计的题目。每个题目从编程、编译、仿真、布局布线和适配，直至配置／下载和硬件测试，都运用了VHDL设计方法。
　　 参加本书编写和程序调试的有王仲、赵新建。北方上业大学信息工程学院院长张常年教授担任本书的主审，在认真审阅的同时提出了许多宝贵意见。赵红恰、曹淑琴、刘红、范锦宏、王玉花、张东彦、康晓麓、赵徐森、刘淑敏、周燕平、吴晓林等对本书的编写工作给予了很多关心和支持。在此对他们表示衷心的感谢。
　　 由于作者水平有限，书中难免存在错误和不妥之处，敬请读者批评指正。读者的反馈信息可通过电子邮件发送至：WZH_writer＠sohu．com。
　　 作者
　　
　　

　　 统计资料表明，当前电子工业在世界范围内已发展成为最大的产业，超过了钢铁和石油工业。超大规模集成电路（VLSI）的飞速发展及电子产品设计上的革命，使电子工业产品尤其是家电产品每半年左右就要更新换代，竞争非常激烈。本书的目的旨在向高校电子信息类本科生推荐这种新的设计方法。
　　 采用国际标准化VHDL语言的行为级描述方法正在取代传统的电子线路自下而上的设计方法。本书不同于其他VHDL语言的教材，没有讲VHDL语言和语法，而是在数字电子技术基础上，把VHDL语言的介绍融合到不同的多个抽象层次的设计中，即从门级实现到多个层次的抽象数字设计的建模技术。书中列举了大量设计实例，由简单到复杂，循序渐进，帮助学生学会使用VHDL语言，对设计数字电子系统有较系统的理解。有些设计课题还给出多种描述方法，使初学者便于在比较中学习和掌握VHDL语言的设计技巧，有些题目则给出了设计方法的提示和程序。大部分题目的设计内容可以扩展，使学生有比较大的思维空间，对提高和发挥学生的创造能力、综合能力和设计能力是很有帮助的，对学好和掌握VHDL语言也会有直接的帮助。
　　 本书非常适合电子工程、计算机和自动化等专业的学生使用，也可作为数字电子技术的后续课——VHDL数字电路设计及相关课程的实验指导书或课程设计教材，并且非常适合作为自学和电子技术比赛的培训教材。
　　 北京工业大学电子信息与控制工程学院陈文揩