EDA技术 第三讲
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EDA 第3章 VHDL基础课件
Q <= Q1 ;
--在此，赋值语句可以放在进程外，作为并行赋值语句
END ;
3.2 时序电路描述
K 康芯科技 X
3.2.3 实现时序电路的不同表述
【例3-12】 ... PROCESS BEGIN
wait until CLK = '1' ; Q <= D ; END PROCESS;
--利用wait语句
PROCESS... END PROCESS
12. 文件取名和存盘 “.vhd” adder_f.vhd
K 康芯科技 X
K 康芯科技 X
3.2 时序电路描述
3.2.1 D 触发器
【例3-6】
LIBRARY IEEE ;
USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL ;
ENTITY DFF1 IS
3.2 时序电路描述
3.2.3 时序电路的不同表述
【例3-9】 ... PROCESS (CLK) BEGIN IF CLK'EVENT AND (CLK='1') AND (CLK'LAST_VALUE='0')
THEN Q <= D ; --确保CLK的变化是一次上升沿的跳变 END IF; END PROCESS ; 【例3-10】 ... PROCESS (CLK) BEGIN IF CLK='1' AND CLK'LAST_VALUE='0' --同例3-9
PROCESS(abc)
BEGIN CASE abc IS
--类似于真值表的CASE语句
WHEN "00" => so<='0'; co<='0' ;
EDA课件第三章
tmp2:=d1 AND (NOT sel); tmp3:=tmp1 OR tmp2; tmp<=tmp3;
q<=tmp AFTER m; END PROCESS cale;
END ARCHITECTURE connect;
(2) 端口方向
端口方向用来定义外部引脚的信号方向是输入还 是输出。
凡是用“IN”进行方向说明的端口，其信号自端口 输入到构造体，而构造体内部的信号不能从该端口输 出。相反，凡是用“OUT”进行方向说明的端口，其信 号将从构造体内经端口输出，而不能通过该端口向构 造体输入信号。
实体说明
一个模块中仅有一 个设计实体。
实体 提供设计模块的接口信息，是VHDL设计电 路的最基本部分。
实体说明具有如下的结构：
ENTITY 实体名 IS
实体说明以“ENTITTY 实体名
[类属参数说明]；
IS”开始至“END ENTITTY实体 名”结束。这里大写字母表示
实体说明的框架。实际上，对
此例中的外部引脚
ARCHITECTURE connect OF mux IS SIGNAL tmp:BIT; BEGIN
cale:PROCESS(d0,d1,sel) IS VARIABLE tmp1,tmp2,tmp3:BIT;
BEGIN tmp1:=d0 AND sel;
为d0，d1，sel，q 。
库（Library）是经编译后的数据的集合，它存放包集合 定义、实体定义、构造体定义和配置定义。
设计中的子程序和 公用数据类型的集合。
程序包
IEEE标准的标准程序包 设计者自身设计的程序包
包和库具有这样的关系：多个过程和函数汇集在一起构成包 集合，而几个包汇集在一起就形成一个库。
04_集成电路_第三讲_Spectre、Ultrasim和Spectre-Verilog_仿真介绍
共61页
pnp gnd vdc idc vpulse vpwl
vsin
14
元器件symbol视图
2020/1/3
共61页
15
模拟仿真的设置(重点)
Composerschamatic界面中 的Tools → Analog Environment项可 以打开Analog Design Environment 窗口， 如右图所示。
2020/1/3
共61页
11
2020/1/3
工具栏介绍
从上至下：
1.Check and Save
2.Save
3.Zoom in by 2 ]
4.Zoom out by 2 [
5.Stretch
s
6.Copy
c
7.Delete
Del
8.Undo
u
9.Property
q
10.Instance
i
共61页
2020/1/3
注意！ View要选择symbol
共61页
13
常用analoglib库的元器件
器件 电阻 电容 电感 NMOS PMOS
npn管
Cell 名称 res cap ind
nmos4 pmos4
npn
pnp管 地
直流电压源 直流电流源 方波发生源
可编程方波发 生源
正弦波发生源
2020/1/3
一、模拟前端EDA工具简介
2020/1/3
共61页
3
电子系统的层次
上游
2020/1/3
共61页
下游
4
模拟集成电路的设计流程
1.交互式电路图输入
2.电路仿真 3.版图设计
EDA课件第三章3 共59页
q<= i0 WHEN 0,
根据sel的不同值来 i0
i1 WHEN 1, i2 WHEN 2 ,
完成选择功能
i1
i2
mux q
i3 WHEN 3,
i3
‘X’ WHEN OTHERS;
a
b
4、 变量赋值语句
书写格式： 目的变量：=表达式； 意义：表达式的值替代目的变量的值，立即有效。
注意
1）两边的数据类型必须相同； 2）目的变量的类型和范围应事先给出； 3）右边的表达式可以是变量，信号或字符； 4）变量只在进程或子程序中使用，它无法传递 到进程之外。
条件信号赋值语句与进程中的多选择 if 语句等价：
PROCESS(sela, selb, a, b, c)
BEGIN
IF sela=‘1’ THEN
q <= a WHEN sela = ‘1’ ELSE b WHEN selb = ‘1’ ELSE c;
LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD.LOGIC.1164.ALL; ENTITY dff IS
PORT(clk,d : IN STD_LOGIC; q : OUT STD_LOGIC);
END dff; ARCHITECTURE rtl OF dff IS BEGIN
PROCESS( clk ) BEGIN
*信号代入语句； * 变量赋值语句； * WAIT语句；
* IF语句；
* CASE语句；
* LOOP语句； * NEXT语句； * EXIT 语句；
2、 并发描述语句
VHDL的并发语句用来描述一组并发行为，它是并 发执行的，与程序的书写顺序无关。
＊
语句（PROCESS）；
EDA技术精品课件
高级综合工具还可以对设计的正确性进行验证，通过仿真和模拟来检查设计的正确性，从而减少了设计错误和返工的可能性。
高级综合工具是EDA技术中最核心的工具之一，它可以将高层次设计转换成硬件描述语言，如Verilog和VHDL。
1
布局布线工具
2
3
布局布线工具是EDA技术中用于芯片物理设计的工具。
布局布线工具可以将高层次的设计转换成实际的芯片物理设计，包括芯片的布局、布线和验证等。
eda技术精品课件
2023-10-28
目录
contents
EDA技术概述EDA技术的基本原理EDA技术的关键技术EDA技术的设计案例EDA技术的未来趋势
01
EDA技术概述
定义
EDA技术是指电子设计自动化技术，它利用计算机辅助设计软件来完成集成电路的设计、验证和模拟。
特点
自动化程度高，可以大大缩短设计周期；设计灵活，可以适应不同的设计需求；设计成本低，可以提高芯片的竞争力。
布局布线工具能够优化芯片的性能和功耗，并且可以检查芯片设计的可制造性和可靠性。
03
IP核复用技术可以提高设计的可靠性和性能，并且可以缩短设计周期和降低成本。
IP核复用技术
01
IP核复用技术是EDA技术中用于提高设计效率和可靠性的重要技术之一。
02
IP核复用技术可以将已经经过验证的硬件设计模块化，从而避免重复设计和错误。
VS
随着集成电路和半导体技术的不断发展，EDA技术将覆盖更多的应用领域。例如，在物联网、人工智能、5G通信等领域，EDA技术将被广泛应用于各种芯片设计，包括处理器、存储器、传感器等。
扩大EDA技术的应用领域需要不断加强技术研发和市场开拓，以实现技术的广泛应用和商业化落地。
高级综合工具是EDA技术中最核心的工具之一，它可以将高层次设计转换成硬件描述语言，如Verilog和VHDL。
1
布局布线工具
2
3
布局布线工具是EDA技术中用于芯片物理设计的工具。
布局布线工具可以将高层次的设计转换成实际的芯片物理设计，包括芯片的布局、布线和验证等。
eda技术精品课件
2023-10-28
目录
contents
EDA技术概述EDA技术的基本原理EDA技术的关键技术EDA技术的设计案例EDA技术的未来趋势
01
EDA技术概述
定义
EDA技术是指电子设计自动化技术，它利用计算机辅助设计软件来完成集成电路的设计、验证和模拟。
特点
自动化程度高，可以大大缩短设计周期；设计灵活，可以适应不同的设计需求；设计成本低，可以提高芯片的竞争力。
布局布线工具能够优化芯片的性能和功耗，并且可以检查芯片设计的可制造性和可靠性。
03
IP核复用技术可以提高设计的可靠性和性能，并且可以缩短设计周期和降低成本。
IP核复用技术
01
IP核复用技术是EDA技术中用于提高设计效率和可靠性的重要技术之一。
02
IP核复用技术可以将已经经过验证的硬件设计模块化，从而避免重复设计和错误。
VS
随着集成电路和半导体技术的不断发展，EDA技术将覆盖更多的应用领域。例如，在物联网、人工智能、5G通信等领域，EDA技术将被广泛应用于各种芯片设计，包括处理器、存储器、传感器等。
扩大EDA技术的应用领域需要不断加强技术研发和市场开拓，以实现技术的广泛应用和商业化落地。
《EDA技术讲义》PPT课件 (2)
自
顶
向
将硬件系统设计文件转换成可综合 （RTL）硬件描述语言（HDL）。
下
进行功能仿真
的
设
计
将硬件描述语言转换成标准网表 文件，如EDIF、VHDL、Verilog等
流
程
通过结构综合或适配（芯片内的布线 布局），将标准网表文件转换成芯片 下载文件。进行时序仿真
硬件系统实现。硬件系统测试与调试 HARDWEAR DEBUGERRING
系统设计完成，或系统中 的某一模块实际完成
硬件系统测试与调试
自
底
向
软件设计与调试。
上
SOFTWEAR DEBUGERRING
的
设
计
根据方案和系统指标选购硬件，并设
流
计电路板，即硬件系统实际
程
软件设计与调试。 SOFTWEAR
系统设计完成
整理ppt
2003年7月 Forbes 福布斯 报道
第3章 FPGA／CPLD设计流程
3.1 FPGA／CPLD设计流程
应用FPGA/CPLD的EDA开发流程:
原理图/VHDL文本编辑
EDA技术讲义
FPGA/CPLD
器件和电路系统
1、isp方式下载 2、JTAG方式下载 3、针对SRAM结构的配置 4、OTP器件编程
综合
功能仿真
逻辑综合器
FPGA/CPLD
整理ppt
FPGA芯片叫板微处理器
EDA技术讲义
马里兰州的Annapolis Micro Systems公司在其电脑芯片电路 板中也集成了XILINX的FPGA芯片，以提高产品性能。又如加 州的BlueArc公司用ALTERA的FPGA开发出一种存储器产品，其 速度比Network Appliance和EMC公司的竞争产品更快。华盛顿 州Bellevue市的MidStream Technologies公司采用XILINX的FPGA ，为有限电视运营商开发视频流服务器。这款服务器高仅3.5英 尺，采用了2片FPGA芯片，可同时提供425路视频流信号，比基 于通用微处理器的服务器速度更快。
顶
向
将硬件系统设计文件转换成可综合 （RTL）硬件描述语言（HDL）。
下
进行功能仿真
的
设
计
将硬件描述语言转换成标准网表 文件，如EDIF、VHDL、Verilog等
流
程
通过结构综合或适配（芯片内的布线 布局），将标准网表文件转换成芯片 下载文件。进行时序仿真
硬件系统实现。硬件系统测试与调试 HARDWEAR DEBUGERRING
系统设计完成，或系统中 的某一模块实际完成
硬件系统测试与调试
自
底
向
软件设计与调试。
上
SOFTWEAR DEBUGERRING
的
设
计
根据方案和系统指标选购硬件，并设
流
计电路板，即硬件系统实际
程
软件设计与调试。 SOFTWEAR
系统设计完成
整理ppt
2003年7月 Forbes 福布斯 报道
第3章 FPGA／CPLD设计流程
3.1 FPGA／CPLD设计流程
应用FPGA/CPLD的EDA开发流程:
原理图/VHDL文本编辑
EDA技术讲义
FPGA/CPLD
器件和电路系统
1、isp方式下载 2、JTAG方式下载 3、针对SRAM结构的配置 4、OTP器件编程
综合
功能仿真
逻辑综合器
FPGA/CPLD
整理ppt
FPGA芯片叫板微处理器
EDA技术讲义
马里兰州的Annapolis Micro Systems公司在其电脑芯片电路 板中也集成了XILINX的FPGA芯片，以提高产品性能。又如加 州的BlueArc公司用ALTERA的FPGA开发出一种存储器产品，其 速度比Network Appliance和EMC公司的竞争产品更快。华盛顿 州Bellevue市的MidStream Technologies公司采用XILINX的FPGA ，为有限电视运营商开发视频流服务器。这款服务器高仅3.5英 尺，采用了2片FPGA芯片，可同时提供425路视频流信号，比基 于通用微处理器的服务器速度更快。
EDA技术与VHDL课件_第三章
mega_lpm 包括参数化模块，功能复杂的高级功能模 （可调参数库） 块，如可调模值的计数器，FIFO，RAM等
edif
和mf库类似
44
调入元件and2、not、xnor、input和output。
方法一：用鼠标双击元件 库‚Symbol Libraries”中 d:\maxplus2\maxplus2\ma x2lib\prim项。在 ‚Symbol Files”窗口即可 看到基本逻辑元件库prim 中的所有元件，双击需要 的元件即可调入原理图编 辑窗中。
未设置时
51
如果设计项目由多个设计文件组成，则应该将它们的主文件， 即顶层文件设置成Project，此后的设计应该特别注意此路径的 指向是否正确。
设置后
（9）项目编译
完成设计文件输入后，可开始对其进行编译。在 ‚MAX+PLUS II”菜单中选择‚Compiler”，即可打开编译器 如下图所示。选择‚Start” 就可开始编译。编译成功后可 生成时序模拟文件及器件编程文件。若有错误，编译器将 停止编译，并在下面的信息框中给出错误信息，双击错误 信息条，一般可给出错误之处。
11
注意：核心电压跳线选择器上的短路器不 可拔出，否则可能会损坏核心芯片A。
12
5、配置模块
13
本模块由核心芯片下载接口和配制芯片EPC2 下载接口两部分组成。跳线器CK1用来选择核心 芯片A（EP1K30）的接口电压（VCCIO），短 接1、2脚为3.3V，短接2、3脚为2.5V，新产品统 一1、2脚短接；跳线器CK2始终短接，为核心芯 片A（EP1K30）提供核心工作电压（VCCINT） 2.5V。
22
11、液晶显示模块
23
12、数码管显示模块
edif
和mf库类似
44
调入元件and2、not、xnor、input和output。
方法一：用鼠标双击元件 库‚Symbol Libraries”中 d:\maxplus2\maxplus2\ma x2lib\prim项。在 ‚Symbol Files”窗口即可 看到基本逻辑元件库prim 中的所有元件，双击需要 的元件即可调入原理图编 辑窗中。
未设置时
51
如果设计项目由多个设计文件组成，则应该将它们的主文件， 即顶层文件设置成Project，此后的设计应该特别注意此路径的 指向是否正确。
设置后
（9）项目编译
完成设计文件输入后，可开始对其进行编译。在 ‚MAX+PLUS II”菜单中选择‚Compiler”，即可打开编译器 如下图所示。选择‚Start” 就可开始编译。编译成功后可 生成时序模拟文件及器件编程文件。若有错误，编译器将 停止编译，并在下面的信息框中给出错误信息，双击错误 信息条，一般可给出错误之处。
11
注意：核心电压跳线选择器上的短路器不 可拔出，否则可能会损坏核心芯片A。
12
5、配置模块
13
本模块由核心芯片下载接口和配制芯片EPC2 下载接口两部分组成。跳线器CK1用来选择核心 芯片A（EP1K30）的接口电压（VCCIO），短 接1、2脚为3.3V，短接2、3脚为2.5V，新产品统 一1、2脚短接；跳线器CK2始终短接，为核心芯 片A（EP1K30）提供核心工作电压（VCCINT） 2.5V。
22
11、液晶显示模块
23
12、数码管显示模块
第3讲(EDA)
序中不能再改变，因而具有全局意义。常量的定义形式如下：
CONSTANT 常量名：数据类型﹕=表达式； 例如： CONSTANT FBUS﹕BIT_VECTOR﹕=“010115”； CONSTANT VCC﹕REAL﹕=5.0；
CONSTANT DELY﹕TIME﹕=25ns；
VHDL要求所定义的常量数据类型必须与表达式的数据类型 一致。常量的数据类型可以是标量类型或复合类型，但不能是 文件类型(File)或存取类型(Access)。 常量定义语句所允许的设计单元有实体、结构体、程序包、
2．变量(VARIABLE) 在VHDL语法规则中，变量是一个局部量，只能在进程和 子程序中使用。变量不能将信息带出对它作出定义的当前设计 单元。变量的赋值是一种理想化的数据传输，是立即发生，不
存在任何延时的行为。VHDL语言规则不支持变量附加延时语句。
变量常用在实现某种算法的赋值语句中。
定义变量的语法格式如下：
块、进程和子程序。在程序包中定义的常量可以暂不设具体数
值，它可以在程序包体中设定。
常量的可视性，即常量的使用范围取决于它被定义的位置。 在程序包中定义的常量具有最大全局化特征，可以用在调用此
程序包的所有设计实体中；定义在设计实体中的常量，其有效
范围为这个实体定义的所有的结构体；定义在设计实体的某一 结构体中的常量，则只能用于此结构体；定义在结构体的某一 单元的常量，如一个进程中，则这个常量只能用在这一进程中。
SIGNAL S1：STD_LOGIG﹕=0；--定义了一个标准位的单值信号S1，初始值 为低电平 SIGNAL S2，S3：BIT； --定义了两个位BIT的信号S2和S3
SIGNAL S4： STD_LOGIC_VECTOR(15 DOWNTO 0)； 准位矢的位矢量
集成电路EDA与验证技术课件：集成电路EDA技术概述
集成电路EDA技术概述
迄今为止，用于集成电路设计的EDA工具的发展上大 体可分为以下四个阶段：
第一阶段：在电子设计自动化出现之前，设计人员必须 手工完成集成电路的设计、布线等工作，这是因为当时所谓 集成电路的复杂程度远不及现在。
第二阶段：20世纪70年代中期到80年代，开发人员尝试 将整个设计过程自动化，而不仅仅满足于自动完成掩模草图。
集成电路EDA技术概述
(4) 等效性检查：对芯片的RTL级描述和综合后的门级 网表进行算法比较，以确保在逻辑层功能的等效。
(5) 静态时序分析(Static timing analysis，STA)：在不依 赖于输入激励的方式下对电路进行时序分析，从而发现在所 有可能输入时的最坏情况。
集成电路EDA技术概述
集成电路EDA技术概述
集成电路EDA技术概述
2.1 EDA技术概述 2.2 集成电路设计方法和设计流程简介 2.3 主要的EDA厂商及其产品介绍 2.4 小结
集成电路EDA技术概述
2.1 EDA技术概述
EDA是电子设计自动化(Electronic Design Automation)的 缩写，该术语囊括了电子工程领域中的计算机辅助工程 (CAE)、计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)等 领域。该用法可能源于IEEE设计自动化技术委员会。在集 成电路领域，EDA是指利用计算机辅助设计(CAD)软件，来 完成超大规模集成电路(VLSI)芯片的功能设计、综合、验证、 物理设计(包括布局、布线、版图、设计规则检查等)等流程 的设计方式。
1．设计领域 (1) 行为级综合，高级综合或算法：具有更高的抽象级 别，并允许自动进行体系结构的探索处理。 (2) 逻辑综合(Synthesis)：对芯片抽象逻辑的翻译，将逻 辑的寄存器传输(Register Transfer Level，RTL)级描述(通常 通过一个指定的硬件描述语言，如Verilog或VHDL)转换成 由独立逻辑门组成的网表。
EDA技术零基础入门课程大纲
EDA技术零基础入门课程大纲EDA（Electronic Design Automation，电子设计自动化）技术是当前电子设计领域不可或缺的一部分，其主要功能是提高电路设计和验证的效率和准确性。
随着EDA技术不断发展，它的应用领域也越来越广泛，包括了从传统的模拟电路设计，到数字电路设计、集成电路设计、PCB布局等多个方面。
本文将为初学者提供一份EDA技术零基础入门课程大纲。
一、基础知识1.1 什么是EDA技术1.2 EDA技术的应用范围1.3 EDA工具和软件的种类和特点1.4 EDA技术的发展历程二、基础工具2.1 常用仿真软件2.2 常用原理图绘制工具2.3 常用PCB设计软件2.4 常用逻辑综合工具三、模拟电路设计3.1 模拟电路的基础知识3.2 正弦波、矩形波、三角波等信号的产生3.3 基本模拟电路的设计与实现3.4 常见滤波器设计四、数字电路设计4.1 数制与编码的基本知识4.2 布尔代数与逻辑函数的基本知识4.3 基本逻辑电路的设计与实现4.4 常见组合逻辑电路的设计五、集成电路设计5.1 CMOS工艺基础知识5.2 器件参数的理论分析与仿真分析5.3 器件封装的选择与设计5.4 器件布图与布线六、PCB设计与制造6.1 PCB设计的基础知识6.2 PCB设计软件基本操作6.3 PCB布线的基本规范6.4 PCB设计制造流程七、EDA案例实战7.1 模拟电路设计实例7.2 数字电路设计实例7.3 集成电路设计实例7.4 PCB设计实例八、EDA技术应用8.1 EDA技术应用案例介绍8.2 EDA技术在生产制造中的应用8.3 EDA技术在教育领域的应用以上是一份EDA技术零基础入门课程大纲，需要注意的是，在实际讲解中，应基于实际案例进行，加强理论与实践相结合，引导学生从零开始逐渐掌握EDA技术的应用。
此外，为了提高课程的实战性，也可以结合工业实践课程，让学生亲自操作EDA工具和软件进行电路设计和验证实验。
EDA教程
第1章 EDA技术概述
【要求】
理解可编程逻辑器件和EDA技术的初步知识。
【知识点】 理解EDA技术的概念 理解EDA技术的发展 理解EDA技术的主要内容 理解可编程逻辑器件的发展 理解可编程逻辑器件的分类与结构及原理 理解面向CPLD/FPGA的设计流程
【重点和难点】 EDA技术的概念和发展 可编程逻辑器件的分类与结构
较多;在美国，则是平分秋色。这两大供应商提供了全球60%以上
的PLD/FPGA产品。可以说，Altera和Xilinx共同决定了PLD 技术的发展方向。
Lattice是ISP(在系统可编程)技术的发明者，其主要产品有
Integrated Circuit)、单片电子系统SOC (System On Chip)芯片为目标器件，以电子系统设计为应用方向的电子产品
设计自动化过程。
电子系统设计的自动化过程主要包括有:逻辑编译、逻辑化简、 逻辑综合及优化、逻辑布局布线、逻辑仿真、逻辑适配等过程。 本书讨论的对象专指狭义的EDA技术。
上一页
下一页
§ 1.1 EDA历史与发展
二、EDA技术的历史与发展
EDA技术随着计算机技术、微电子技术、电子系统设计技术
的发展，主要经历了3个发展阶段: • • • 计算机辅助设计(Computer-Aided Design CAD)阶段 计算机辅助工程设计(Computer-Aided Engineering 电子系统设计自动化(Electronic System Design
可编程逻辑器件由PLA到CPLD/FPGA，到SoC，在高速度、
高集成度、高可靠性方面得到了快速的发展。片上系统(System
on a Chip, SoC)指的是以嵌入式系统为核心，集软硬件于一体， 内嵌复杂功能模块的集成芯片。 3. EDA软件工具
【要求】
理解可编程逻辑器件和EDA技术的初步知识。
【知识点】 理解EDA技术的概念 理解EDA技术的发展 理解EDA技术的主要内容 理解可编程逻辑器件的发展 理解可编程逻辑器件的分类与结构及原理 理解面向CPLD/FPGA的设计流程
【重点和难点】 EDA技术的概念和发展 可编程逻辑器件的分类与结构
较多;在美国，则是平分秋色。这两大供应商提供了全球60%以上
的PLD/FPGA产品。可以说，Altera和Xilinx共同决定了PLD 技术的发展方向。
Lattice是ISP(在系统可编程)技术的发明者，其主要产品有
Integrated Circuit)、单片电子系统SOC (System On Chip)芯片为目标器件，以电子系统设计为应用方向的电子产品
设计自动化过程。
电子系统设计的自动化过程主要包括有:逻辑编译、逻辑化简、 逻辑综合及优化、逻辑布局布线、逻辑仿真、逻辑适配等过程。 本书讨论的对象专指狭义的EDA技术。
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§ 1.1 EDA历史与发展
二、EDA技术的历史与发展
EDA技术随着计算机技术、微电子技术、电子系统设计技术
的发展，主要经历了3个发展阶段: • • • 计算机辅助设计(Computer-Aided Design CAD)阶段 计算机辅助工程设计(Computer-Aided Engineering 电子系统设计自动化(Electronic System Design
可编程逻辑器件由PLA到CPLD/FPGA，到SoC，在高速度、
高集成度、高可靠性方面得到了快速的发展。片上系统(System
on a Chip, SoC)指的是以嵌入式系统为核心，集软硬件于一体， 内嵌复杂功能模块的集成芯片。 3. EDA软件工具
EDA技术与应用讲义 第3章 原理图输入设计方法 QUARTUS II版本
功能比ISE少一些，可以从xilinx网站下载
有了HDL语言后？
硬件设计人员 的工作过程
已经 类似与
软件设计人员，那么
这种模式的好处是？
让我们先看看原来是如何做的－>
Compiler Netlist Extractor （编译器网表提取器）
❖ The Compiler module that converts each design file in a project (or each cell of an EDIF Input File) into a separate binary CNF. The filename(s) of the CNF(s) are based on the project name. Example
电路的模块划分
❖ 人工 根据电路功能 进行 模块划分
❖ 合理的模块划分 关系到
1. 电路的性能 2. 实现的难易程度
❖ 根据模块划分和系统功能 确定： PLD芯片型号
模块划分后，就可以进行 具体设计 了
设计输入
一般EDA软件允许3种设计输入：
1. HDL语言 2. 电路图 3. 波形输入
图形设计输入的过程
件电路图设计 5. 综合调试 6. 完成
设计的几个问题
❖ 如何组织多个设计文件的系统？，项目的概 念。
❖ 时钟系统如何设计？
❖ 电路的设计功耗
❖ 高速信号的软件和硬件设计
The end.
以下内容 为 正文的引用，
可不阅读。
常用EDA工具软件
❖ EDA软件方面，大体可以分为两类：
1. PLD器件厂商提供的EDA工具。较著名的如：
❖ 第三方工具软件是对CPLD/FPGA生产厂家开发软件的补 充和优化，如通常认为Max+plus II和Quartus II对 VHDL/Verilog HDL逻辑综合能力不强，如果采用专用的 HDL工具进行逻辑综合，会有效地提高综合质量。
有了HDL语言后？
硬件设计人员 的工作过程
已经 类似与
软件设计人员，那么
这种模式的好处是？
让我们先看看原来是如何做的－>
Compiler Netlist Extractor （编译器网表提取器）
❖ The Compiler module that converts each design file in a project (or each cell of an EDIF Input File) into a separate binary CNF. The filename(s) of the CNF(s) are based on the project name. Example
电路的模块划分
❖ 人工 根据电路功能 进行 模块划分
❖ 合理的模块划分 关系到
1. 电路的性能 2. 实现的难易程度
❖ 根据模块划分和系统功能 确定： PLD芯片型号
模块划分后，就可以进行 具体设计 了
设计输入
一般EDA软件允许3种设计输入：
1. HDL语言 2. 电路图 3. 波形输入
图形设计输入的过程
件电路图设计 5. 综合调试 6. 完成
设计的几个问题
❖ 如何组织多个设计文件的系统？，项目的概 念。
❖ 时钟系统如何设计？
❖ 电路的设计功耗
❖ 高速信号的软件和硬件设计
The end.
以下内容 为 正文的引用，
可不阅读。
常用EDA工具软件
❖ EDA软件方面，大体可以分为两类：
1. PLD器件厂商提供的EDA工具。较著名的如：
❖ 第三方工具软件是对CPLD/FPGA生产厂家开发软件的补 充和优化，如通常认为Max+plus II和Quartus II对 VHDL/Verilog HDL逻辑综合能力不强，如果采用专用的 HDL工具进行逻辑综合，会有效地提高综合质量。
EDA技术精品课件
eda技术前沿和发展趋势
低功耗设计
低功耗设计概述
介绍低功耗设计的概念、意义 、目的和方法。
低功耗设计的技术
总结和介绍低功耗设计中使用的 各种技术，包括减少电路的功耗 、优化器件的性能、使用低功耗 器件等。
低功耗设计的应用
列举和解释低功耗设计在各个领域 中的应用，包括便携式设备、物联 网等。
集成化设计
基于电路仿真工具的验证
电路仿真原理
讲解电路仿真的基本原理，包括时序、功能 和性能仿真等。
仿真工具与应用
介绍常见的电路仿真工具，如ModelSim、VCS等 ，以及在电路设计中的应用。
仿真流程与方法
详细介绍电路仿真的流程和方法，包括仿真 测试文件编写、约束文件设置、仿真执行等 。
基于可编程逻辑器件的实现
介绍数字信号处理的基本概念 、信号转换方法以及数字信号
处理的优势等。
dsp芯片介绍
详细说明选用dsp芯片的选型方 法、芯片特点以及编程语言和
开发环境等。
dsp算法实现
介绍数字信号处理中常用的算 法，如滤波器、FFT、频域变换 等，并说明如何用dsp芯片实现
这些算法。
dsp电路设计
01
02
03
dsp概述
高性能设计的应用
列举和解释高性能设计在 各个领域中的应用，包括 超级计算、云计算等。
THANKS
感谢观看
pld概述
介绍可编程逻辑器件（ PLD）的基本概念、发展 历程、基本结构和编程原 理等。
pld硬件设计
详细说明如何使用eda工 具进行pld芯片的硬件设 计，包括器件选择、布局 布线、时序分析等。
pld软件编程
介绍pld常用的编程语言 和开发环境，并举例说明 pld软件编程的基本步骤 和方法等。
低功耗设计
低功耗设计概述
介绍低功耗设计的概念、意义 、目的和方法。
低功耗设计的技术
总结和介绍低功耗设计中使用的 各种技术，包括减少电路的功耗 、优化器件的性能、使用低功耗 器件等。
低功耗设计的应用
列举和解释低功耗设计在各个领域 中的应用，包括便携式设备、物联 网等。
集成化设计
基于电路仿真工具的验证
电路仿真原理
讲解电路仿真的基本原理，包括时序、功能 和性能仿真等。
仿真工具与应用
介绍常见的电路仿真工具，如ModelSim、VCS等 ，以及在电路设计中的应用。
仿真流程与方法
详细介绍电路仿真的流程和方法，包括仿真 测试文件编写、约束文件设置、仿真执行等 。
基于可编程逻辑器件的实现
介绍数字信号处理的基本概念 、信号转换方法以及数字信号
处理的优势等。
dsp芯片介绍
详细说明选用dsp芯片的选型方 法、芯片特点以及编程语言和
开发环境等。
dsp算法实现
介绍数字信号处理中常用的算 法，如滤波器、FFT、频域变换 等，并说明如何用dsp芯片实现
这些算法。
dsp电路设计
01
02
03
dsp概述
高性能设计的应用
列举和解释高性能设计在 各个领域中的应用，包括 超级计算、云计算等。
THANKS
感谢观看
pld概述
介绍可编程逻辑器件（ PLD）的基本概念、发展 历程、基本结构和编程原 理等。
pld硬件设计
详细说明如何使用eda工 具进行pld芯片的硬件设 计，包括器件选择、布局 布线、时序分析等。
pld软件编程
介绍pld常用的编程语言 和开发环境，并举例说明 pld软件编程的基本步骤 和方法等。
EDA技术及应用VHDL第三潭会生详解PPT学习教案
第28页/共35页
图7.5所示，对CNT9999进行逻辑 综合后的资源使用情况为：
Family：MAX7000S，Device： EPM7128SLC84-10，Total
macrocells：19/128(15%)，Total pins：23/68(34%)。
第29页/共35页
图7.5 CNT9999的RTL视图
基本使用方法。 (2) 熟悉GW48-CK或其 他EDA实验开发系统的
基本使用方法。 (3) 学习VHDL基本逻辑 电路和状态机电路的综 第14页/共35页
设计并调试好一个由一条主干道和一条支干道的汇合点形成的十字交叉路口的 交通灯控制器，具体要求如下：
(1) 主、支干道各设有一个绿、黄、红指示灯，两个显示数码管。 (2) 主干道处于常允许通行状态，而支干道有车来才允许通行。当主干道允许通 行亮绿灯时，支干道亮红灯，而支干道允许通行亮绿灯时，主干道亮红灯。 (3) 当主、支干道均有车时，两者交替允许通行，主干道每次放行45 s，支干道 每次放行25 s，在每次由亮绿灯变成亮红灯的转换过程中，要亮5 s的黄灯作为过渡，
第24页/共35页
根据图7.5所示的实验电路结 构图NO.0和图7.1确定引脚的锁 定。选用EPM7128S-PL84芯片， 其引脚锁定过程如表7.1所示，其 中CLK接CLOCK2，CLR接键3，
ENA接键4，计数结果 DOUT[3..0]、DOUT[7..4]、 DOUT[11..8]、DOUT[15..12]经
锁定表格或文件。 (5) 记录系统仿真、逻辑综合及硬件验证结果。
(6) 记录实验过程中出现的问题及解决办法。 4．参考资料
本书4.3节、4.4节、4.5节、5.1节、5.2节和6.1节。
图7.5所示，对CNT9999进行逻辑 综合后的资源使用情况为：
Family：MAX7000S，Device： EPM7128SLC84-10，Total
macrocells：19/128(15%)，Total pins：23/68(34%)。
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图7.5 CNT9999的RTL视图
基本使用方法。 (2) 熟悉GW48-CK或其 他EDA实验开发系统的
基本使用方法。 (3) 学习VHDL基本逻辑 电路和状态机电路的综 第14页/共35页
设计并调试好一个由一条主干道和一条支干道的汇合点形成的十字交叉路口的 交通灯控制器，具体要求如下：
(1) 主、支干道各设有一个绿、黄、红指示灯，两个显示数码管。 (2) 主干道处于常允许通行状态，而支干道有车来才允许通行。当主干道允许通 行亮绿灯时，支干道亮红灯，而支干道允许通行亮绿灯时，主干道亮红灯。 (3) 当主、支干道均有车时，两者交替允许通行，主干道每次放行45 s，支干道 每次放行25 s，在每次由亮绿灯变成亮红灯的转换过程中，要亮5 s的黄灯作为过渡，
第24页/共35页
根据图7.5所示的实验电路结 构图NO.0和图7.1确定引脚的锁 定。选用EPM7128S-PL84芯片， 其引脚锁定过程如表7.1所示，其 中CLK接CLOCK2，CLR接键3，
ENA接键4，计数结果 DOUT[3..0]、DOUT[7..4]、 DOUT[11..8]、DOUT[15..12]经
锁定表格或文件。 (5) 记录系统仿真、逻辑综合及硬件验证结果。
(6) 记录实验过程中出现的问题及解决办法。 4．参考资料
本书4.3节、4.4节、4.5节、5.1节、5.2节和6.1节。
01_EDA概述v16
Galaxy Design platform
Designware IP
Discovery Verification platform
Design platform
MILKYWAY
DFM platform
EDEAE工141具实践
20 20
Tools
E DA
DesignWare® IP
AMBA
Datapath & Building Block
分为3种类型，Event-driven Simulator（事件驱动仿真器）verilog_XL Cycle-Based Simulator（基于节拍仿真器） Co-Simulator（联合仿真器） NC_verilog VCS
EDEAE工141具实践
27 27
Tools
E 仿真工具
DA
Cycle-based simulator 基于周期的仿真器的特点是忽略设计的时序，假定所有flip_flop的 setup和hold时间都满足要求，在一个时钟周期，信号仅更新一次， 从而信号必须与时钟同步。仿真速度比事件驱动仿真器高。基于周期 的仿真器的工作过程步骤是，首先编译电路，将组合逻辑压缩成单独 的表达式，根据该表达式可确定flop的输入，然后执行仿真，遇到时 钟的有效沿， flip_flop 的值被更新。基于周期的仿真器的缺点是不能 仿真异步电路，不能进行验证设计的时序。
EDEAE工141具实践
版图定制 平台
PCB平台
15 15
Tools
E DA
Cadence digital IC design platform
EDEAE工141具实践
16 16
Tools
E DA
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1.
2.进程语句结构
在一个结构体中，允许放置任意多个进程语句结构， 而每一进程的内部是由一系列顺序语句构成的。 进程语句一般格式： [进程标号：] PROCESS [（敏感信号参数表）] [IS] [进程说明部分] BEGIN 顺序描述语句 END PROCESS [进程标号]；
在一个结构体中，所有被激活的进程都是并行运行的。
等待时钟信号 检测复位信号rst
无复位信号，执行赋值操作
第四种语句格式称为超时等待语句，在此时间段内， 进程处于挂起状态，当超过这一事件段后，进程自动 恢复执行。 例如： … PROCESS BEGIN WAIT UNTIL clk=‘1’; Ave<=a; WAIT UNTIL clk=‘1’; Ave<=ave +a; WAIT UNTIL clk=‘1’; Ave<=ave +a; WAIT UNTIL clk=‘1’; Ave<=ave +a; END PROCESS; … 在四个脉冲过后，求得４个数值的平均值。
中间未引入信号
带有复位和时钟使能的10进制计数器 工作时序
带有并行置位的移位寄存器
带有并行置位的移位寄存器 工作波形
6.4 双向电路和三态控制电路设计
三态门设计
三态门工作波形
双向端口设计
q定义为双向端口 q履行输入功能时将其设 定为高阻态输出 使q成为真正的双向端口
三态总线电路设计
设计能够产生独立控制的 多通道电路必须使用并行 语句结构
x
x x 0 1 1
x
x 0 1 1 1
x
0 1 1 1 1
0
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1
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0
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1
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0 1 1 1 1
8线-3线优先编码器
6.6 仿真延时
1. 固有延时：由于分布电容效应，任何电子 器件都存在的一种惯性延时特性。 2. 传输延时：输入与输出之间的一种绝对延时， 由半导体的延时特性决定。
进程要点
1. PROCESS是一无限循环语句
2. PROCESS中的顺序语句具有明显的 顺序/并行运行双重性
3. 进程必须由敏感信号的变化来启动 4. 进程语句本身是并行语句 5. 信号是多个进程间的通信线 6. 一个进程中只允许描述对应于一个时 钟信号的同步时序逻辑
3. 块语句结构(BLOCK) BLOCK语句应用只是一种将结构中的并行描述语 句进行组合的方法，它的主要目的是改善并行语句及其 结构的可读性，或是利用BLOCK的保护表达式关闭某 些信号。 BLOCK 语句的表达格式如下： 块标号：BLOCK [(块保护表达式)] 接口说明 类属说明 BEGIN 并行语句 END BLOCK 块标号；
(2)FOR_LOOP 语句，语法格式为：
[LOOP标号:] FOR 循环变量 IN 循环次数范围 LOOP 顺序语句 END LOOP [LOOP 标号];
例如： … L2: FOR a IN 0 TO 10 LOOP a:=a+1; END LOOP L2; …
8位奇偶校验逻辑电路
5. NEXT语句 它的语句格式有以下三种： (1) NEXT; (2) NEXT LOOP标号; (3) NEXT LOOP 标号 WHEN 条件表达式； 对于第一种语句格式，当LOOP内的顺序语句执行 到NEXT语句时，即刻无条件终止当前的循环，跳 回到本次循环LOOP语句处，开始下一次循环。 对于第二种语句格式，与第一种功能基本相同， 只是当有多重LOOP语句嵌套时，可以调到指定的 标号LOOP语句处，重新开始执行循环操作。 对于第三种语句格式，如果条件表达式的值为 TRUE, 则执行NEXT语句，进入跳转操作，否则继 续向下执行。
3. 仿真δ延时量：一个VHDL模拟器的最小分辨 时间。
实验内容
1、利用参数可设置LPM兆功能块设计一个4位乘法器。 （See 教材P94） 2、熟悉Max+plusⅡ的VHDL文本设计流程全过程。 设计1位二进制全加器，并进行时序仿真； 在实验箱上锁定引脚并进行硬件下载测试。 （See 教材P117、实验指导书） 3、用VHDL设计一个含异步清0和同步时钟使能的4位16进制 加法计数器。 （See 教材P163、实验指导书） 4、用VHDL设计一个16进制7段数码显示译码器并进行硬件测试。 5、将3、4的设计作为底层元件，完成顶层文件设计，显示计数值。 方法一： 用原理图输入法。 方法二： 用例化语句。 6、用状态机实现对A/D转换器ADC0809的采样控制。 （See 教材P195）
利用CASE语句直接表达 电路的真值表是一种十分 有效和直接的方法。
半加器描述（2）
标准逻辑矢量数据类型 （标准一维数组） 数组宽度（位宽）
并置操作符& 数的表示： 二进制数（矢量位）“01101100” 单一二进制数：‘0’，‘1’
半加器描述（3）
1位二进制全加器顶层设计VHDL描述
1位二进制全加器顶层设计VHDL描述
并行信号赋值语句 (1) 简单信号赋值语句 赋值目标 <= 表达式； (2) 条件信号赋值语句 赋值目标 <= 表达式 WHEN 赋值条件 ELSE 表达式 WHEN 赋值条件 ELSE … 表达式 ; (3) 选择信号赋值语句 WITH 选择表达式 SELECT 赋值目标信号 <= 表达式 WHEN 选择值， 表达式 WHEN 选择值， … 表达式 WHEN 选择值;
元件定 义语句
对准备调用的 元件做声明
定义信号d，e，f作为 器件内部的连ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ线
元件 例化 语句
端口映射语句（元件及端口的连接说明）
例化名：元件名 PORT MAP（端口名=>连接端口名，…）；
上页1位二进制全加器VHDL顶层设计描述 与该页原理图顶层设计文件的作用相同。
1位二进制全加器工作波形
4. LOOP语句 (1)单个LOOP语句，其语法格式为： [LOOP标号：] LOOP 顺序语句 END LOOP [LOOP标号]; 例如： … L2: LOOP a:=a+1; EXIT L2 WHEN a>10; END LOOP L2; …
（4） IF 条件句 THEN 顺序语句 ELSIF 条件句 THEN 顺序语句 ELSIF 条件句 THEN 顺序语句 ELSE 顺序语句 END IF；
可以实现不同类型的电路。 条件执行分支可以超过两个。 顺序语句的执行条件具有向上 相与的功能（即相关条件同时 成立）。
3. CASE 语句 CASE 语句的结构如下： CASE 表达式 IS When 选择值 =>顺序语句； When 选择值 =>顺序语句； … END CASE; 选择值有四种表达方式： 单个普通数值，如６； 数值选择范围，如(2 TO 4),表示２、３、４。 并列数值，如３|5，表示取值为３或５。 混合方式，以上三种方式的混合。
VHDL规定：加、减等算术操作符 +、-对应的操作数的数据类型只能 是INTEGER。
调用+号的算符重载函数， 允许使用不同的数据类型。
数据类型定义为标准逻辑位或位矢量， 容易与其他电路模块接口。
4位加法计数器的另一种表达方式（常用）
4位加法计数器工作时序
6.2 不同工作方式的时序电路设计
带有复位和时钟使能的10进制计数器 定义变量cqi用于数据暂存 异步清零，独立于CLK 省略赋值操作符 变量赋值符号
第三讲
主要内容： VHDL基本语句 （顺序语句和并行语句）
一、顺序语句 1.赋值语句 信号赋值符号是“<=“;变量的赋值符号是“:=”。 如： SIGNAL a BIT; VARIABLE b BIT; a<=‘0’; b:=‘0’;
2. IF语句
四种语句结构：
（1） IF 条件句 THEN 非完整性条件语句， 顺序语句 通常用于产生时序电路 END IF； （2） IF 条件句 THEN 顺序语句 完整性条件语句， ELSE 通常用于产生组合电路 顺序语句 END IF； （3） IF 条件句 THEN IF 条件句 THEN 多重IF语句嵌套式条件句， … 可产生时序、组合或混合电路 END IF； END IF；
注意：P152 程序改错
8线-3线优先编码器真值表
输入
din0 din1 din2 din3 din4 din5 din6 din7 x x x x x x x x x x x x x 0 0 1 0 1 0 0
输出
output0 output1 output2 0 0
x
x x x x 0
x
x x x 0 1
PROCESS 组成
（1）进程说明部分主要定义一些局部量，可包括数据类型、 变量、常数、属性、子程序等。不允许定义信号和共享变量。 （2）顺序描述语句部分 信号赋值语句：将计算或处理的结果向信号赋值。 变量赋值语句：以变量的形式存储计算的中间值。 进程启动语句：当没有敏感信号表时，用WAIT语句。 子程序调用语句：对已定义的过程和函数进行调用并参与计算。 顺序描述语句：包括IF、CASE、LOOP、NULL语句等。 进程跳出语句：包括NEXT、EXIT语句。 （3）敏感信号表需列出用于启动本进程可读入的信号名。
4. 并行过程调用语句 并行过程语句可以作为一个并行语句直接出现在结构 体中，或块语句中。并行过程调用语句的功能等效于包含 了同一个过程调用语句的进程。并行条用语句的调用格式 与顺序过程调用语句是相同的，即 过程名（关联参量名）； 5. 元件例化语句 元件例化语句由两部分组成，前一部分是对一个现成的 设计实体定义为一个元件，第二部分则是此元件与当前设 计实体中的连接说明。语句格式如下： COMPENT 元件名 IS GENERIC (类属表); PORT(端口名表); END COMPONENT 元件名； 例化名：元件名 PORT MAP([端口名=>] 连接端口名，…);
2.进程语句结构
在一个结构体中，允许放置任意多个进程语句结构， 而每一进程的内部是由一系列顺序语句构成的。 进程语句一般格式： [进程标号：] PROCESS [（敏感信号参数表）] [IS] [进程说明部分] BEGIN 顺序描述语句 END PROCESS [进程标号]；
在一个结构体中，所有被激活的进程都是并行运行的。
等待时钟信号 检测复位信号rst
无复位信号，执行赋值操作
第四种语句格式称为超时等待语句，在此时间段内， 进程处于挂起状态，当超过这一事件段后，进程自动 恢复执行。 例如： … PROCESS BEGIN WAIT UNTIL clk=‘1’; Ave<=a; WAIT UNTIL clk=‘1’; Ave<=ave +a; WAIT UNTIL clk=‘1’; Ave<=ave +a; WAIT UNTIL clk=‘1’; Ave<=ave +a; END PROCESS; … 在四个脉冲过后，求得４个数值的平均值。
中间未引入信号
带有复位和时钟使能的10进制计数器 工作时序
带有并行置位的移位寄存器
带有并行置位的移位寄存器 工作波形
6.4 双向电路和三态控制电路设计
三态门设计
三态门工作波形
双向端口设计
q定义为双向端口 q履行输入功能时将其设 定为高阻态输出 使q成为真正的双向端口
三态总线电路设计
设计能够产生独立控制的 多通道电路必须使用并行 语句结构
x
x x 0 1 1
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8线-3线优先编码器
6.6 仿真延时
1. 固有延时：由于分布电容效应，任何电子 器件都存在的一种惯性延时特性。 2. 传输延时：输入与输出之间的一种绝对延时， 由半导体的延时特性决定。
进程要点
1. PROCESS是一无限循环语句
2. PROCESS中的顺序语句具有明显的 顺序/并行运行双重性
3. 进程必须由敏感信号的变化来启动 4. 进程语句本身是并行语句 5. 信号是多个进程间的通信线 6. 一个进程中只允许描述对应于一个时 钟信号的同步时序逻辑
3. 块语句结构(BLOCK) BLOCK语句应用只是一种将结构中的并行描述语 句进行组合的方法，它的主要目的是改善并行语句及其 结构的可读性，或是利用BLOCK的保护表达式关闭某 些信号。 BLOCK 语句的表达格式如下： 块标号：BLOCK [(块保护表达式)] 接口说明 类属说明 BEGIN 并行语句 END BLOCK 块标号；
(2)FOR_LOOP 语句，语法格式为：
[LOOP标号:] FOR 循环变量 IN 循环次数范围 LOOP 顺序语句 END LOOP [LOOP 标号];
例如： … L2: FOR a IN 0 TO 10 LOOP a:=a+1; END LOOP L2; …
8位奇偶校验逻辑电路
5. NEXT语句 它的语句格式有以下三种： (1) NEXT; (2) NEXT LOOP标号; (3) NEXT LOOP 标号 WHEN 条件表达式； 对于第一种语句格式，当LOOP内的顺序语句执行 到NEXT语句时，即刻无条件终止当前的循环，跳 回到本次循环LOOP语句处，开始下一次循环。 对于第二种语句格式，与第一种功能基本相同， 只是当有多重LOOP语句嵌套时，可以调到指定的 标号LOOP语句处，重新开始执行循环操作。 对于第三种语句格式，如果条件表达式的值为 TRUE, 则执行NEXT语句，进入跳转操作，否则继 续向下执行。
3. 仿真δ延时量：一个VHDL模拟器的最小分辨 时间。
实验内容
1、利用参数可设置LPM兆功能块设计一个4位乘法器。 （See 教材P94） 2、熟悉Max+plusⅡ的VHDL文本设计流程全过程。 设计1位二进制全加器，并进行时序仿真； 在实验箱上锁定引脚并进行硬件下载测试。 （See 教材P117、实验指导书） 3、用VHDL设计一个含异步清0和同步时钟使能的4位16进制 加法计数器。 （See 教材P163、实验指导书） 4、用VHDL设计一个16进制7段数码显示译码器并进行硬件测试。 5、将3、4的设计作为底层元件，完成顶层文件设计，显示计数值。 方法一： 用原理图输入法。 方法二： 用例化语句。 6、用状态机实现对A/D转换器ADC0809的采样控制。 （See 教材P195）
利用CASE语句直接表达 电路的真值表是一种十分 有效和直接的方法。
半加器描述（2）
标准逻辑矢量数据类型 （标准一维数组） 数组宽度（位宽）
并置操作符& 数的表示： 二进制数（矢量位）“01101100” 单一二进制数：‘0’，‘1’
半加器描述（3）
1位二进制全加器顶层设计VHDL描述
1位二进制全加器顶层设计VHDL描述
并行信号赋值语句 (1) 简单信号赋值语句 赋值目标 <= 表达式； (2) 条件信号赋值语句 赋值目标 <= 表达式 WHEN 赋值条件 ELSE 表达式 WHEN 赋值条件 ELSE … 表达式 ; (3) 选择信号赋值语句 WITH 选择表达式 SELECT 赋值目标信号 <= 表达式 WHEN 选择值， 表达式 WHEN 选择值， … 表达式 WHEN 选择值;
元件定 义语句
对准备调用的 元件做声明
定义信号d，e，f作为 器件内部的连ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ线
元件 例化 语句
端口映射语句（元件及端口的连接说明）
例化名：元件名 PORT MAP（端口名=>连接端口名，…）；
上页1位二进制全加器VHDL顶层设计描述 与该页原理图顶层设计文件的作用相同。
1位二进制全加器工作波形
4. LOOP语句 (1)单个LOOP语句，其语法格式为： [LOOP标号：] LOOP 顺序语句 END LOOP [LOOP标号]; 例如： … L2: LOOP a:=a+1; EXIT L2 WHEN a>10; END LOOP L2; …
（4） IF 条件句 THEN 顺序语句 ELSIF 条件句 THEN 顺序语句 ELSIF 条件句 THEN 顺序语句 ELSE 顺序语句 END IF；
可以实现不同类型的电路。 条件执行分支可以超过两个。 顺序语句的执行条件具有向上 相与的功能（即相关条件同时 成立）。
3. CASE 语句 CASE 语句的结构如下： CASE 表达式 IS When 选择值 =>顺序语句； When 选择值 =>顺序语句； … END CASE; 选择值有四种表达方式： 单个普通数值，如６； 数值选择范围，如(2 TO 4),表示２、３、４。 并列数值，如３|5，表示取值为３或５。 混合方式，以上三种方式的混合。
VHDL规定：加、减等算术操作符 +、-对应的操作数的数据类型只能 是INTEGER。
调用+号的算符重载函数， 允许使用不同的数据类型。
数据类型定义为标准逻辑位或位矢量， 容易与其他电路模块接口。
4位加法计数器的另一种表达方式（常用）
4位加法计数器工作时序
6.2 不同工作方式的时序电路设计
带有复位和时钟使能的10进制计数器 定义变量cqi用于数据暂存 异步清零，独立于CLK 省略赋值操作符 变量赋值符号
第三讲
主要内容： VHDL基本语句 （顺序语句和并行语句）
一、顺序语句 1.赋值语句 信号赋值符号是“<=“;变量的赋值符号是“:=”。 如： SIGNAL a BIT; VARIABLE b BIT; a<=‘0’; b:=‘0’;
2. IF语句
四种语句结构：
（1） IF 条件句 THEN 非完整性条件语句， 顺序语句 通常用于产生时序电路 END IF； （2） IF 条件句 THEN 顺序语句 完整性条件语句， ELSE 通常用于产生组合电路 顺序语句 END IF； （3） IF 条件句 THEN IF 条件句 THEN 多重IF语句嵌套式条件句， … 可产生时序、组合或混合电路 END IF； END IF；
注意：P152 程序改错
8线-3线优先编码器真值表
输入
din0 din1 din2 din3 din4 din5 din6 din7 x x x x x x x x x x x x x 0 0 1 0 1 0 0
输出
output0 output1 output2 0 0
x
x x x x 0
x
x x x 0 1
PROCESS 组成
（1）进程说明部分主要定义一些局部量，可包括数据类型、 变量、常数、属性、子程序等。不允许定义信号和共享变量。 （2）顺序描述语句部分 信号赋值语句：将计算或处理的结果向信号赋值。 变量赋值语句：以变量的形式存储计算的中间值。 进程启动语句：当没有敏感信号表时，用WAIT语句。 子程序调用语句：对已定义的过程和函数进行调用并参与计算。 顺序描述语句：包括IF、CASE、LOOP、NULL语句等。 进程跳出语句：包括NEXT、EXIT语句。 （3）敏感信号表需列出用于启动本进程可读入的信号名。
4. 并行过程调用语句 并行过程语句可以作为一个并行语句直接出现在结构 体中，或块语句中。并行过程调用语句的功能等效于包含 了同一个过程调用语句的进程。并行条用语句的调用格式 与顺序过程调用语句是相同的，即 过程名（关联参量名）； 5. 元件例化语句 元件例化语句由两部分组成，前一部分是对一个现成的 设计实体定义为一个元件，第二部分则是此元件与当前设 计实体中的连接说明。语句格式如下： COMPENT 元件名 IS GENERIC (类属表); PORT(端口名表); END COMPONENT 元件名； 例化名：元件名 PORT MAP([端口名=>] 连接端口名，…);