Амосов В.Н., Схемотехника и средства проектирования цифровых устройств
серия: Учебник для ВУЗов
BHV, 2007 г., 978-5-9775-0018-0
Описание книги
Приводится описание схемотехники цифровых устройств. Основное внимание уделяется обучению разработке программно-аппаратных комплексов, содержащих процессор: написание поведенческих и структурных VHDL и Verilog HDL-моделей, их тестирование и функциональное тестирование выполнения программ. Описывается современный инструментарий разработчика. На примерах дается описание использования этого инструментария. Каждая глава содержит упражнения или лабораторные работы, позволяющие закрепить теоретический материал. Достоинством книги является сочетание теории и практики, что позволяет легко освоить этапы разработки программно-аппаратных комплексов, включая тестирование как аппаратной, так и программной составляющих..
Для студентов вузов и специалистов-схемотехников
Ключевые слова
Поделиться ссылкой на книгу
Содержание книги
Введение 1
ЧАСТЬ I. ТРАНЗИСТОРНАЯ СХЕМОТЕХНИКА.
БАЗОВЫЕ СХЕМЫ СЕРИЙ ЭЛЕМЕНТОВ ЦИФРОВОЙ
ТЕХНИКИ 3
Глава 1. Основные понятия и методы анализа
устройств транзисторной схемотехники 5
1.1. Стрелки в схемах электронных цепей 5
1.2. Анализ цепи на основе системных и
элементных законов 6
1.2.1. Системные законы или законы Кирхгофа
(операциональная формулировка), границы
применимости 6
1.2.2. Элементные законы — графические,
математические модели компонентов цепи и модели
в виде их схем замещения 7
1.2.3. Усилители 11
1.2.4. Анализ схем инвертора и усилительного
каскада (УК) 12
Упражнения 16
Упражнение 1.1. Понятия и теоремы для анализа
(расчета) транзисторных схем 16
Определение идеальных элементов схем
замещения 16
Теоремы эквивалентных преобразований 19
Задание 20
Упражнение 1.2. Анализ транзисторных схем в
квазистатике 20
О коэффициентах усиления транзисторных схем по
току, по напряжению, по мощности (KI, KU, KP) 20
Формулы зависимостей между токами базы (Iб),
коллектора (Iк) и эмиттера (Iэ) 21
Задание 25
Глава 2. Простейшие схемы аналоговой техники,
элементы цифровой техники 26
2.1. Схемы аналоговой техники (УПТ и УПерТ) 26
2.2. Схемы элементов цифровой техники (ЦТ) 28
2.2.1. Квазистатический и динамический режимы
работы 28
2.2.2. Классификация элементов цифровой техники
(ЦТ) 31
2.2.3. Языки описания логических элементов 33
Лабораторная работа. Исследование инвертора,
усилителей постоянного и переменного токов на
биполярном транзисторе. Работа с системой Design
Center 34
Работа с системой Design Center 36
Программа работы 38
Глава 3. Логики серий микросхем.
Транзисторно-транзисторная логика (ТТЛ) 43
3.1. Логики серий микросхем 43
3.2. Транзисторно-транзисторная логика 44
3.2.1. Двухступенчатая логика ЛЭ ТТЛ 47
3.2.2. Третье состояние ЛЭ ТТЛ 47
3.2.3. ЛЭ ТТЛ с открытым коллектором 48
Лабораторная работа. Исследование базовой
схемы логического элемента ТТЛ 49
Программа работы 50
Глава 4. Эмиттерно-связанная логика (ЭСЛ) 51
4.1. Базовая схема серий ЭСЛ 51
Лабораторная работа. Исследование базовой
схемы логического элемента ЭСЛ 55
Программа работы 56
Глава 5. Логические элементы на
МДП-транзисторах 59
5.1. МДП-транзисторы 59
5.1.1. Условное графическое изображение
МДП-транзисторов 60
5.2. Комплементарные ЛЭ на МДП-транзисторах 61
5.2.1. О нагрузочной способности ЛЭ на
КМДП-схемах 62
5.2.2. Базовые схемы серий логики на КМДП-схемах
63
Лабораторная работа. Исследование базовой
схемы логического элемента на
КМДП-транзисторах 64
Программа работы 64
ЧАСТЬ II. КОМБИНАЦИОННЫЕ И
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТНЫЕ ЛОГИЧЕСКИЕ
УСТРОЙСТВА, ИХ ОПИСАНИЕ НА ЯЗЫКЕ VHDL.
СРЕДСТВО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ФИРМЫ ALTERA —
MAX+PLUS II 67
Глава 6. Комбинационные и последовательностные
логические устройства 69
6.1. Проектирование КЛУ на примере разработки
логической схемы комбинационного полусумматора
69
6.1.1. Проектирование логической схемы
комбинационного одноразрядного двоичного
сумматора (См) 72
6.2. Вентили. Вентильное проектирование 74
6.3. Минимизация переключательных функций
логических устройств 75
Лабораторная работа. Система
автоматизированного проектирования фирмы
Альтера Max+Plus II. Схемы одноразрядных
двоичных полусумматора и сумматора 76
Цель работы 77
Программа работы 77
Глава 7. Переходные процессы в комбинационных
логических устройствах 82
7.1. Статические и динамические риски 82
7.2. Формирователи длительности импульсов 83
7.3. Генераторы симметричных и несимметричных
импульсов 85
Лабораторная работа. Исследование появления
рисков. Генераторы и формирователи импульсов 86
Цель работы 86
Программа работы 86
Глава 8. Запоминающие элементы логических
устройств 89
8.1. Описание функционирования ЗЭ ЛУ
(спецификация простейшего ЗЭ ЛУ) 89
8.2. Внутренняя структура ЗЭ 90
8.2.1. RS-триггер на "ИЛИ-НЕ" 91
8.2.2. RS-триггер на "И-НЕ" 93
8.3. D-триггеры 93
8.3.1. DV-триггер 95
8.3.2. Двухтактный (двухфазный) D-триггер 95
8.4. Начальные сведения об описании ЛУ на языке
VHDL 96
8.4.1. Синтезируемость кода на языке VHDL 97
Лабораторная работа. Программирование на VHDL в
среде Max+Plus II RS- и D-триггеров 100
Цель работы 100
Программа работы 100
Глава 9. О необходимости тактирования схем ЦУ.
Последовательные и параллельные регистры 104
9.1. Переключение RS-триггера на "ИЛИ-НЕ" во
времени 104
9.2. Системы синхронизации на примере работы
регистров сдвига (последовательных регистров)
105
9.2.1. Схема однотактного последовательного
регистра 105
9.2.2. Схема двухтактного последовательного
регистра 107
9.3. Параллельные регистры (регистры памяти) 109
9.4. Универсальные (параллельные,
последовательные и реверсивные) регистры 109
Лабораторная работа. Исследование схем
сдвигающего регистра, регистра памяти и
универсального регистра 110
Цель работы 110
Программа работы 110
Глава 10. Счетные элементы (СЭ) или элементы
счетчиков 118
10.1. Описание функционирования двоичного СЭ
(спецификация простейшего СЭ) 118
10.2. Внутренняя структура СЭ 119
10.2.1. Т-триггер с задержкой 120
10.2.2. JK-триггер с задержкой 120
10.2.3. Двухтактный Т-триггер 121
10.3. RST-триггер 124
10.4. Современные JK-триггеры 124
10.5. Двоичные счетчики (делители) 125
10.5.1. Схема выделения считаемых импульсов 126
Лабораторная работа. Исследование схем Т- и
JK-триггеров и схемы счетчика 126
Цель работы 126
Программа работы 127
ЧАСТЬ III. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА ЦТ
СРЕДНЕЙ ИНТЕГРАЦИИ, ИХ ОПИСАНИЕ НА ЯЗЫКЕ
VHDL 131
Глава 11. Дешифраторы (DC), особенности языка
VHDL 133
11.1. Описание функционирования DC
(спецификация простейшего DC) 133
11.2. Проектирование DC 134
11.3. Увеличение разрядности DC 135
11.4. Получение произвольных логических функций
(ЛФ) в СДНФ с использованием DC и ЛЭ "ИЛИ" 136
11.5. Особенности языка VHDL 137
Лабораторная работа. Исследование
функционирования схем дешифраторов 139
Цель работы 139
Программа работы 139
Глава 12. Шифраторы 142
12.1. Описание функционирования приоритетного
шифратора (HPRI) 142
12.2. Проектирование HPRI 143
12.3. Увеличение разрядности HPRI 145
12.4. Указатель наиболее приоритетного входа из
всех тех, на которые пришли входные сигналы 145
Лабораторная работа. Исследование
функционирования схем шифраторов и указателей
146
Цель работы 146
Программа работы 146
Глава 13. Мультиплексоры 148
13.1. Мультиплексоры (MUltipleXer — MUX) 148
13.1.1. Описание функционирования
мультиплексора (спецификация простейшего MUX)
148
13.1.2. Проектирование MUX 149
13.1.3. Увеличение разрядности MUX 150
13.2. Демультиплексоры (DMX) 151
13.2.1. Проектирование DMX 152
13.3. Получение произвольных логических функций
(ЛФ) с помощью MUX 152
13.3.1. Первый вариант реализации произвольных
ЛФ на MUX 153
13.3.2. Второй вариант реализации произвольных
ЛФ на MUX 154
Лабораторная работа. Исследование
функционирования схем мультиплексоров и
демультиплексоров 156
Цель работы 156
Программа работы 156
Глава 14. Компараторы (СМР) 158
14.1. Описание функционирования компаратора
(СМР) (спецификация простейшего СМР) 158
14.2. Проектирование СМР 159
14.2.1. Реализация отношения "равенство" 159
14.2.2. Реализация отношения "больше" 160
Лабораторная работа. Исследование
функционирования логической схемы компаратора
для сравнения двухбитных слов 162
Цель работы 162
Программа работы 162
Глава 15. Устройства недопущения, обнаружения и
исправления ошибок 163
15.1. Схемы контроля по модулю 2 (схемы свертки
по модулю 2) 163
15.1.1. Проектирование схем контроля по модулю 2
164
15.1.2. ИС КР1533ИП5 — схема контроля по модулю
2 165
15.2. Схемы контроля, использующие
мажоритарные элементы или элементы
"голосования" (спецификация простейшего
мажоритарного элемента) 166
15.2.1. Проектирование мажоритарного элемента
167
Лабораторная работа. Исследование
функционирования схем контроля по модулю 2 и
схемы мажоритарного элемента 167
Цель работы 167
Программа работы 168
Глава 16. Кодер и декодер Хемминга 170
16.1. Код Хемминга 170
16.1.1. Пример четырехразрядного кодирования
Хемминга 171
16.1.2. Пример четырехразрядного декодирования
Хемминга 172
16.2. Техническая реализация кодера и декодера
Хемминга 172
Лабораторная работа. Исследование
функционирования логической схемы кодера и
декодера Хемминга 173
Цель работы 173
Программа работы 173
Глава 17. Многоразрядные сумматоры,
арифметико-логические устройства (АЛУ) и
умножители 175
17.1. Многоразрядные сумматоры 175
17.1.1. Комбинационный сумматор параллельного
действия 175
17.1.2. Комбинационный сумматор
последовательного действия 176
17.1.3. Накапливающий сумматор параллельного
действия 176
17.1.4. Накапливающий сумматор
последовательного действия 177
17.1.5. Схемные методы ускорения
распространения переноса в многоразрядных
параллельных сумматорах 178
17.2. Арифметико-логические устройства и блоки
ускоренного переноса 180
17.3. Умножители параллельного действия
(матричные умножители) 182
17.3.1. Увеличение разрядности матричных
умножителей 184
Лабораторная работа. Исследование работы
сумматоров, арифметико-логических устройств и
умножителей 185
Цель работы 185
Программа работы 185
Глава 18. Схемы памяти 187
18.1. Иерархия ЗУ 187
18.2. Функциональная классификация ЗУ 188
18.3. Способы создания ЗУ 190
18.3.1. Простейший вариант структуры ЗУ с
адресацией или с ПВ (статических ОЗУ (SRAM),
ROM ЗУ) 191
18.3.2. Запоминающие элементы (ЗЭ) статической
памяти (SRAM) 192
18.3.3. Запоминающие элементы динамической
памяти (DRAM) 194
Лабораторная работа. Исследование
функционирования схем памяти 195
Цель работы 195
Программа работы 195
Глава 19. Структуры построения специальных схем
памяти, RAM и ROM 199
19.1. Структура кэшированной (CACHE) памяти 199
19.1.1. Структура полностью ассоциативной
кэш-памяти 200
19.2. Структура схем памяти с последовательной
выборкой 201
19.2.1. Структура циклических схем памяти
(видеопамять) 201
19.2.2. Структура схем памяти, аналогичных
регистрам сдвига (буферы FIFO и LIFO) 203
19.3. Структура схемы ROM на примере схемы ПЗУ
205
19.3.1. Проектирование с помощью схем ПЗУ 206
Лабораторная работа. Исследование
функционирования схемы видеопамяти 207
Цель работы 207
Программа работы 208
Глава 20. Классификация и этапы разработки
специализированных БИС 209
20.1 Базовые кристаллы (БК) 210
20.1.1. Конструкции БК 210
20.1.2. Терминология БК 211
20.2. Программируемые логические интегральные
схемы (ПЛИС) 212
20.2.1. Устройства на программируемых логических
матрицах (ПЛМ) 213
20.2.2. Устройства на программируемой матричной
логике (ПМЛ) 215
20.3. Классификация ПЛСБИС 215
Лабораторная работа. Исследование
функционирования схем регистров FIFO, LIFO и
кэш-памяти 216
Цель работы 216
Программа работы 217
ЧАСТЬ IV. ПОВЕДЕНЧЕСКИЕ И СТРУКТУРНЫЕ
VHDL-МОДЕЛИ СЛОЖНЫХ ЦИФРОВЫХ УСТРОЙСТВ
НА ПРИМЕРЕ VHDL-МОДЕЛЕЙ ПРОЦЕССОРА DP-32,
ИХ ТЕСТИРОВАНИЕ 219
Глава 21. Типы и уровни проектирования сложных
цифровых устройств, концепции языка VHDL 221
21.1. Традиционные методы описания проектов 221
21.2. Типы и уровни описания сложных проектов
221
21.2.1. Области применения методов
проектирования 223
21.3. Основные концепции языка VHDL 223
21.3.1. Тестирование 224
21.3.2. Анализ 226
21.3.3. Детализация 226
21.3.4. Симуляция 226
21.3.5. Синтез 228
Лабораторная работа. Приобретение навыков
работы с системой Active-CAD и знакомство с
программой VHDL Test Bench на примере
VHDL-проекта АЛУ 229
Цель работы 229
Задачи 229
Программа работы 230
Active VHDL 230
АЛУ 230
Создание проекта 230
Симуляция с использованием механизма
стимуляторов (stimulator) 239
Отслеживание версий 241
Генерация программы Test Bench 241
Глава 22. Поведенческая VHDL-модель процессора
DP32. Ко-симуляция 244
22.1. Описание команд процессора DP32 244
22.1.1. Арифметические и логические команды
DP32 245
22.1.2. Команды "чтение из памяти" и "запись в
память" DP32 246
22.1.3. Команды "ветвления" DP32 247
22.1.4. Описание пакетов VHDL-модели процессора
DP32, коды команд 248
22.2. Ко-симуляция и тестирование процессора
DP32 250
22.2.1. VHDL-модель теста 251
22.2.2. Описание выполнения ко-симуляции на
поведенческой модели DP32 252
22.2.3. Конфигурация для VHDL-модели теста
поведенческой модели DP32 254
22.2.4. VHDL-модель генератора 255
22.2.5. VHDL-модель памяти 256
22.2.6. Описание тестовой программы процессора
DP32 257
22.2.7. Описание DP32 поведенческой моделью 259
Лабораторная работа. Исследование с помощью
системы Active-CAD поведенческой VHDL-модели
процессора DP32. Ко-симуляция. Тестирование 269
Цель работы 269
Задачи 269
Программа работы 269
Глава 23. Архитектура и структурная VHDL-модель
процессора DP32. Ко-симуляция 271
23.1. Архитектура процессора DP32 271
23.2. Описание выполнения ко-симуляции на
структурной модели DP32 273
23.3. Конфигурация для VHDL-модели теста
структурной модели DP32 275
23.4. Структурная VHDL-модель процессора DP32
277
23.4.1. Мультиплексор (MUX) 291
23.4.2. Защелка (Transparent Latch) 292
23.4.3. Буфер (Buffer) 293
23.4.4. Защелкивающий буфер (Latching Buffer) 293
23.4.5. Регистр РС (Счетчик команд) 295
23.4.6. Регистры общего назначения (Register File
— массив регистров) 296
23.4.7. Компаратор (Condition Code Comparator) 298
23.4.8. Защелка (Immed_signext) 298
23.4.9. АЛУ 299
Лабораторная работа. Исследование с помощью
системы Active-CAD структурной VHDL-модели
процессора DP32. Ко-симуляция. Тестирование 300
Цель работы 300
Задачи 300
Программа работы 300
Глава 24. Обнаружение и исправление ошибок
VHDL-моделей цифровых устройств. VHDL-модели
современных процессоров 303
24.1. Обнаружение и пути исправления ошибок
VHDL-моделей процессора DP32 303
24.1.1. Обнаружение и пути исправления ошибок в
поведенческой VHDL-модели процессора DP32 303
24.1.2. Обнаружение и пути исправления ошибок в
структурной VHDL-модели процессора DP32 304
24.1.3. Обнаружение и пути исправления ошибок в
VHDL-модели памяти 305
24.2. VHDL-модели современных процессоров 306
24.2.1. Реализация проекта конвейера команд на
основе поведенческой модели процессора DP32 307
24.2.2. Реализация защищенного режима 308
Лабораторная работа. Усовершенствование
(развитие) VHDL-модели процессора DP32.
Ко-симуляция. Тестирование 316
Цель работы 316
Программа работы 317
ЧАСТЬ V. ЯЗЫК ПРОЕКТИРОВАНИЯ VERILOG HDL.
ПРИМЕРЫ, ИНСТРУМЕНТАРИЙ 319
Глава 25. Язык проектирования Verilog HDL 321
25.1. Структурное описание 321
25.1.1. Модули (Modules) 321
25.1.2. Макромодули (Macromodules) 322
25.1.3. Объявление портов (Port Definition) 323
25.1.4. Структура модуля 324
25.2. Функциональное описание 329
25.2.1. Последовательные операторы 329
25.2.2. Объявление функций 329
25.2.3. Описание функций и операторы языка
Verilog HDL 332
25.2.4. Использование оператора задачи task 339
25.2.5. Оператор always 340
Лабораторная работа. Исследование Verilog
HDL-проектов импульсного фильтра,
параллельного регистра и АЛУ с помощью системы
VeriLogger Pro/ TestBencher Pro 342
Цель работы 342
Описание работы с системой (пакетом) VeriLogger
Pro / Testbencher Pro 342
Установка пакета 342
О пакете VeriLogger Pro / Testbencher Pro 342
Программа работы 346
Глава 26. Verilog HDL-проекты импульсного фильтра
и параллельного регистра 347
26.1. Импульсный фильтр (спецификация проекта)
347
Текст Verilog HDL-проекта импульсного фильтра 349
26.2. Параллельный регистр (спецификация
проекта) 351
Текст Verilog HDL-проекта параллельного регистра
352
Лабораторная работа. Исследование
Verilog-проектов импульсного фильтра,
параллельного регистра и АЛУ с помощью системы
QUARTUS II 355
Цель работы 355
Описание работы с системой (пакетом) QUARTUS II
356
Установка пакета 356
О пакете QUARTUS II 356
Программа работы 359
Глава 27. Verilog HDL-проект
арифметико-логического устройства
(спецификация проекта) 361
27.1. Текст Verilog HDL-проекта АЛУ 363
Лабораторная работа. Исследование с помощью
систем VeriLogger Pro/ TestBencher Pro и QUARTUS II
Verilog-проекта, написанного по индивидуальному
заданию 371
Цель работы 371
Примерные варианты индивидуальных заданий 371
Программа работы 372
ЧАСТЬ VI. СРЕДСТВА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ФИРМЫ
MENTOR GRAPHICS 373
Глава 28. Редакторы системного и архитектурного
уровней (HDL Designer). Примеры использования
375
28.1. Оболочка Design Browser 376
28.2. Редактор Block Diagram 376
28.3. Редактор State Diagram 377
28.4. Редактор Flow Chart 378
28.5. Редактор Truth Table 379
Лабораторная работа. Знакомство с
HDL-дизайнером на примере проекта "Таймер" 379
Цель работы 379
Спецификация проекта "Таймер" 379
Программа работы 384
Глава 29. Симулятор (Model Sim). Пример
использования 396
29.1. Графический интерфейс пользователя Model
Sim 396
29.1.1. Окно Main window 397
29.1.2. Окно Dataflow 398
Лабораторная работа. Симуляция проекта "Таймер"
и устройств ЦТ с помощью Model Sim 398
Цель работы 398
Программа работы 398
Создание Test Bench 398
Вызов симулятора Model Sim 403
Глава 30. Синтез логических схем. Получение
файлов для конфигурирования ПЛИС 405
30.1. Интерфейс системы Leonardo Spectrum.
Элемент управления FlowTabs 406
30.1.1. Загрузка библиотеки технологий (вкладка
Technology) 406
30.1.2. Чтение проекта (вкладка Input) 406
30.1.3. Установки синхронизации (вкладка
Constraints) 407
30.1.4. Оптимизация проекта (вкладка Optimize)
408
30.1.5. Сохранение полученных результатов 408
30.2. Средство анализа схемы проекта Leonardo
Insight 409
Лабораторная работа. Синтез проектов "Таймер" и
устройств ЦТ 410
Цель работы 410
Программа работы 410
ЧАСТЬ VII. СРЕДСТВА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ФИРМЫ
ACTEL 413
Глава 31. Libero IDE. Возможные методы
проектирования 415
31.1. Инструменты Libero 415
31.2. Управление проектом в Libero 417
Лабораторная работа. Знакомство на примерах со
средством проектирования Libero IDE фирмы Actel
419
Цель работы 419
Программа работы 419
Шаг 1 — создание нового проекта 420
Шаг 2 — выполнение симуляции перед синтезом 420
Шаг 3 — синтез проекта в Synplify 422
Шаг 4 — размещение и трассировка 423
Шаг 5 — временная симуляция 424
Глава 32. Стартовый комплект для начала работы
с ПЛИС Actel 425
32.1. Макетная плата ProASICPLUS Evaluation Board
425
32.1.1. Источник питания 426
32.1.2. Контакты программатора 427
32.1.3. Схема синхронизации 427
32.1.4. Подключение светодиодов 427
32.1.5. Подключение кнопок 428
Лабораторная работа. Пример проекта для
ProASICPLUS Evaluation Board 428
Цель работы 428
Спецификация представленного проекта 428
Описание проекта блок-схемой 429
Задания для самостоятельной работы 440
Программа работы 441
Глава 33. Описание программируемых логических
ИС (ПЛИС) фирмы Actel 442
33.1. Семейство ProASICPLUS 442
33.1.1. Характеристики микросхем серии
ProASICPLUS 442
33.2. Архитектура ProASICPLUS 444
33.2.1. Ресурсы маршрутизации 445
33.2.2. Ресурсы синхронизации 448
32.2.3. Блоки ввода/вывода 449
33.2.4. Управление таймером и его характеристики
450
33.2.5. Защита проекта пользователя 451
33.2.6. Встроенная память 451
33.4. Семейство FPGA eX 451
33.4.1. Технология Antifuse 452
33.4.2. Описание семейства FPGA eX 453
Лабораторная работа. Программирование проектов
в ПЛИС фирмы Actel 456
Цель работы 456
Программа работы 456
Описание программирования проектов в ПЛИС
фирмы Actel 456
ЧАСТЬ VIII. СРЕДСТВА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ФИРМЫ
ALTERA ДЛЯ ЦИФРОВЫХ УСТРОЙСТВ СРЕДНЕЙ
ИНТЕГРАЦИИ 459
Глава 34. Стартовый комплект для работы с ПЛИС
Altera 461
34.1. Макетная плата UP2 Education Board 461
34.1.1. Состав платы 462
Лабораторная работа. Программирование и
конфигурирование ПЛБИС в системе MAX+PLUS II
фирмы Altera 467
Цель работы 467
Методические указания 467
Программа работы 469
Глава 35. Примеры проектирования и
программирования в ПЛИС фирмы Altera 470
35.1. Пример реализации на ПЛИС фирмы Altera
работы VGA-монитора 470
35.1.1. VGA-синхронизация 470
35.1.2. Использование ПЛИС для генерации
видеосигнала VGA 472
35.1.3. Работа VGA в текстовом режиме 475
35.2. Пример реализации на ПЛИС фирмы Altera
работы клавиатуры PS/2 477
35.2.1. Протокол последовательной передачи
данных PS/2 477
35.3. Пример реализации на ПЛИС фирмы Altera
работы мыши PS/2 482
35.3.1. Модуль Mouse библиотеки UPcore 482
Лабораторная работа. Конфигурирование
предложенных проектов в ПЛБИС фирмы Altera 483
Цель работы 483
Программа работы 483
Работа с монитором 483
Работа с клавиатурой 484
Работа с манипулятором "мышь" 484
Задания на следующую лабораторную работу
(самостоятельное выполнение индивидуального
проекта) 484
Глава 36. Описание ПЛИС FLEX 10K фирмы Altera
485
36.1. Общая характеристика семейства FLEX 10K
486
36.1.1. Основные компоненты структуры FLEX 10K
487
36.2. Конфигурирование и реконфигурирование
ПЛИС семейства FLEX 10K 493
Лабораторная работа. Программирование
(конфигурирование) индивидуального проекта в
ПЛБИС фирмы Altera 494
Цель работы 494
Программа работы 494
ЧАСТЬ IX. СРЕДСТВА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ФИРМЫ
ALTERA ДЛЯ ЦИФРОВЫХ УСТРОЙСТВ БОЛЬШОЙ
ИНТЕГРАЦИИ 495
Глава 37. Описание программируемых логических
больших ИС (ПЛБИС) APEX фирмы Altera 497
37.1. Архитектура ПЛБИС семейства АРЕХ20К 498
Лабораторная работа. Создание модели
процессора Nios в среде QUARTUS 500
Цель работы 500
Программа работы 500
Глава 38. Excalibur — набор разработчика фирмы
Altera 504
38.1. Описание отладочной платы 504
38.1.1. Цепь JTAG 505
38.1.2. Контроллер конфигурации 506
38.1.3. Перемычка JP2 507
38.1.4. Кнопка SW2: Reset 507
38.1.5. Кнопка SW3: Clear 507
38.1.6. Источник питания 507
Лабораторная работа. Конфигурирование на
ПЛСБИС APEX проекта, содержащего процессор
Nios, и программирование процессора 508
Цель работы 508
Программа работы 508
Конфигурирование проекта 508
Выполнение пользовательских программ 508
Пример запуска пользовательской программы 509
Глава 39. Встраиваемый процессор Nios 510
39.1. Архитектура процессора Nios 510
39.1.1. Регистровый файл 512
39.1.2. Арифметико-логическое устройство 512
39.1.3. Контроллеры 513
39.1.4. Память и организация ввода/вывода 513
39.1.5. Шины данных и команд 514
39.1.6. Кэш-память 514
39.2. Шина Avalon 514
Лабораторная работа. Создание индивидуальных
программ для процессора Nios. Тестирование их на
макетной плате 515
Программа работы 515
ПРИЛОЖЕНИЯ 517
Приложение 1. Основные элементы языка VHDL 519
Алфавит языка 519
Комментарии 520
Числа 520
Символы 520
Строки 520
Типы данных 520
Простые типы 521
Сложные типы 521
Основные элементы VHDL 522
Синтаксис 522
Характеристика объектов VHDL 522
Атрибуты 523
Компоненты 524
Операторы и выражения 524
Описание на VHDL объектов проекта: интерфейс,
тело объекта и конфигурация 526
Описание задержек сигналов 528
Описание пакета в VHDL 528
Приложение 2. Операции языка Verilog HDL и
примеры их применения 531
Основные операции Verilog HDL 531
Примеры применения операций Verilog HDL 532
Арифметические операции 532
Операции отношений 532
Операции совпадения, равенства 533
Операция сравнения (Handling Comparisons to X or Z)
533
Логические операции 533
Поразрядные операции 534
Операции сведения вектора к элементу
поразрядными операциями 534
Операции сдвига 534
Операции условия 534
Операция конкатенации 535
Литература 537
Предметный указатель 538
ЧАСТЬ I. ТРАНЗИСТОРНАЯ СХЕМОТЕХНИКА.
БАЗОВЫЕ СХЕМЫ СЕРИЙ ЭЛЕМЕНТОВ ЦИФРОВОЙ
ТЕХНИКИ 3
Глава 1. Основные понятия и методы анализа
устройств транзисторной схемотехники 5
1.1. Стрелки в схемах электронных цепей 5
1.2. Анализ цепи на основе системных и
элементных законов 6
1.2.1. Системные законы или законы Кирхгофа
(операциональная формулировка), границы
применимости 6
1.2.2. Элементные законы — графические,
математические модели компонентов цепи и модели
в виде их схем замещения 7
1.2.3. Усилители 11
1.2.4. Анализ схем инвертора и усилительного
каскада (УК) 12
Упражнения 16
Упражнение 1.1. Понятия и теоремы для анализа
(расчета) транзисторных схем 16
Определение идеальных элементов схем
замещения 16
Теоремы эквивалентных преобразований 19
Задание 20
Упражнение 1.2. Анализ транзисторных схем в
квазистатике 20
О коэффициентах усиления транзисторных схем по
току, по напряжению, по мощности (KI, KU, KP) 20
Формулы зависимостей между токами базы (Iб),
коллектора (Iк) и эмиттера (Iэ) 21
Задание 25
Глава 2. Простейшие схемы аналоговой техники,
элементы цифровой техники 26
2.1. Схемы аналоговой техники (УПТ и УПерТ) 26
2.2. Схемы элементов цифровой техники (ЦТ) 28
2.2.1. Квазистатический и динамический режимы
работы 28
2.2.2. Классификация элементов цифровой техники
(ЦТ) 31
2.2.3. Языки описания логических элементов 33
Лабораторная работа. Исследование инвертора,
усилителей постоянного и переменного токов на
биполярном транзисторе. Работа с системой Design
Center 34
Работа с системой Design Center 36
Программа работы 38
Глава 3. Логики серий микросхем.
Транзисторно-транзисторная логика (ТТЛ) 43
3.1. Логики серий микросхем 43
3.2. Транзисторно-транзисторная логика 44
3.2.1. Двухступенчатая логика ЛЭ ТТЛ 47
3.2.2. Третье состояние ЛЭ ТТЛ 47
3.2.3. ЛЭ ТТЛ с открытым коллектором 48
Лабораторная работа. Исследование базовой
схемы логического элемента ТТЛ 49
Программа работы 50
Глава 4. Эмиттерно-связанная логика (ЭСЛ) 51
4.1. Базовая схема серий ЭСЛ 51
Лабораторная работа. Исследование базовой
схемы логического элемента ЭСЛ 55
Программа работы 56
Глава 5. Логические элементы на
МДП-транзисторах 59
5.1. МДП-транзисторы 59
5.1.1. Условное графическое изображение
МДП-транзисторов 60
5.2. Комплементарные ЛЭ на МДП-транзисторах 61
5.2.1. О нагрузочной способности ЛЭ на
КМДП-схемах 62
5.2.2. Базовые схемы серий логики на КМДП-схемах
63
Лабораторная работа. Исследование базовой
схемы логического элемента на
КМДП-транзисторах 64
Программа работы 64
ЧАСТЬ II. КОМБИНАЦИОННЫЕ И
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТНЫЕ ЛОГИЧЕСКИЕ
УСТРОЙСТВА, ИХ ОПИСАНИЕ НА ЯЗЫКЕ VHDL.
СРЕДСТВО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ФИРМЫ ALTERA —
MAX+PLUS II 67
Глава 6. Комбинационные и последовательностные
логические устройства 69
6.1. Проектирование КЛУ на примере разработки
логической схемы комбинационного полусумматора
69
6.1.1. Проектирование логической схемы
комбинационного одноразрядного двоичного
сумматора (См) 72
6.2. Вентили. Вентильное проектирование 74
6.3. Минимизация переключательных функций
логических устройств 75
Лабораторная работа. Система
автоматизированного проектирования фирмы
Альтера Max+Plus II. Схемы одноразрядных
двоичных полусумматора и сумматора 76
Цель работы 77
Программа работы 77
Глава 7. Переходные процессы в комбинационных
логических устройствах 82
7.1. Статические и динамические риски 82
7.2. Формирователи длительности импульсов 83
7.3. Генераторы симметричных и несимметричных
импульсов 85
Лабораторная работа. Исследование появления
рисков. Генераторы и формирователи импульсов 86
Цель работы 86
Программа работы 86
Глава 8. Запоминающие элементы логических
устройств 89
8.1. Описание функционирования ЗЭ ЛУ
(спецификация простейшего ЗЭ ЛУ) 89
8.2. Внутренняя структура ЗЭ 90
8.2.1. RS-триггер на "ИЛИ-НЕ" 91
8.2.2. RS-триггер на "И-НЕ" 93
8.3. D-триггеры 93
8.3.1. DV-триггер 95
8.3.2. Двухтактный (двухфазный) D-триггер 95
8.4. Начальные сведения об описании ЛУ на языке
VHDL 96
8.4.1. Синтезируемость кода на языке VHDL 97
Лабораторная работа. Программирование на VHDL в
среде Max+Plus II RS- и D-триггеров 100
Цель работы 100
Программа работы 100
Глава 9. О необходимости тактирования схем ЦУ.
Последовательные и параллельные регистры 104
9.1. Переключение RS-триггера на "ИЛИ-НЕ" во
времени 104
9.2. Системы синхронизации на примере работы
регистров сдвига (последовательных регистров)
105
9.2.1. Схема однотактного последовательного
регистра 105
9.2.2. Схема двухтактного последовательного
регистра 107
9.3. Параллельные регистры (регистры памяти) 109
9.4. Универсальные (параллельные,
последовательные и реверсивные) регистры 109
Лабораторная работа. Исследование схем
сдвигающего регистра, регистра памяти и
универсального регистра 110
Цель работы 110
Программа работы 110
Глава 10. Счетные элементы (СЭ) или элементы
счетчиков 118
10.1. Описание функционирования двоичного СЭ
(спецификация простейшего СЭ) 118
10.2. Внутренняя структура СЭ 119
10.2.1. Т-триггер с задержкой 120
10.2.2. JK-триггер с задержкой 120
10.2.3. Двухтактный Т-триггер 121
10.3. RST-триггер 124
10.4. Современные JK-триггеры 124
10.5. Двоичные счетчики (делители) 125
10.5.1. Схема выделения считаемых импульсов 126
Лабораторная работа. Исследование схем Т- и
JK-триггеров и схемы счетчика 126
Цель работы 126
Программа работы 127
ЧАСТЬ III. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА ЦТ
СРЕДНЕЙ ИНТЕГРАЦИИ, ИХ ОПИСАНИЕ НА ЯЗЫКЕ
VHDL 131
Глава 11. Дешифраторы (DC), особенности языка
VHDL 133
11.1. Описание функционирования DC
(спецификация простейшего DC) 133
11.2. Проектирование DC 134
11.3. Увеличение разрядности DC 135
11.4. Получение произвольных логических функций
(ЛФ) в СДНФ с использованием DC и ЛЭ "ИЛИ" 136
11.5. Особенности языка VHDL 137
Лабораторная работа. Исследование
функционирования схем дешифраторов 139
Цель работы 139
Программа работы 139
Глава 12. Шифраторы 142
12.1. Описание функционирования приоритетного
шифратора (HPRI) 142
12.2. Проектирование HPRI 143
12.3. Увеличение разрядности HPRI 145
12.4. Указатель наиболее приоритетного входа из
всех тех, на которые пришли входные сигналы 145
Лабораторная работа. Исследование
функционирования схем шифраторов и указателей
146
Цель работы 146
Программа работы 146
Глава 13. Мультиплексоры 148
13.1. Мультиплексоры (MUltipleXer — MUX) 148
13.1.1. Описание функционирования
мультиплексора (спецификация простейшего MUX)
148
13.1.2. Проектирование MUX 149
13.1.3. Увеличение разрядности MUX 150
13.2. Демультиплексоры (DMX) 151
13.2.1. Проектирование DMX 152
13.3. Получение произвольных логических функций
(ЛФ) с помощью MUX 152
13.3.1. Первый вариант реализации произвольных
ЛФ на MUX 153
13.3.2. Второй вариант реализации произвольных
ЛФ на MUX 154
Лабораторная работа. Исследование
функционирования схем мультиплексоров и
демультиплексоров 156
Цель работы 156
Программа работы 156
Глава 14. Компараторы (СМР) 158
14.1. Описание функционирования компаратора
(СМР) (спецификация простейшего СМР) 158
14.2. Проектирование СМР 159
14.2.1. Реализация отношения "равенство" 159
14.2.2. Реализация отношения "больше" 160
Лабораторная работа. Исследование
функционирования логической схемы компаратора
для сравнения двухбитных слов 162
Цель работы 162
Программа работы 162
Глава 15. Устройства недопущения, обнаружения и
исправления ошибок 163
15.1. Схемы контроля по модулю 2 (схемы свертки
по модулю 2) 163
15.1.1. Проектирование схем контроля по модулю 2
164
15.1.2. ИС КР1533ИП5 — схема контроля по модулю
2 165
15.2. Схемы контроля, использующие
мажоритарные элементы или элементы
"голосования" (спецификация простейшего
мажоритарного элемента) 166
15.2.1. Проектирование мажоритарного элемента
167
Лабораторная работа. Исследование
функционирования схем контроля по модулю 2 и
схемы мажоритарного элемента 167
Цель работы 167
Программа работы 168
Глава 16. Кодер и декодер Хемминга 170
16.1. Код Хемминга 170
16.1.1. Пример четырехразрядного кодирования
Хемминга 171
16.1.2. Пример четырехразрядного декодирования
Хемминга 172
16.2. Техническая реализация кодера и декодера
Хемминга 172
Лабораторная работа. Исследование
функционирования логической схемы кодера и
декодера Хемминга 173
Цель работы 173
Программа работы 173
Глава 17. Многоразрядные сумматоры,
арифметико-логические устройства (АЛУ) и
умножители 175
17.1. Многоразрядные сумматоры 175
17.1.1. Комбинационный сумматор параллельного
действия 175
17.1.2. Комбинационный сумматор
последовательного действия 176
17.1.3. Накапливающий сумматор параллельного
действия 176
17.1.4. Накапливающий сумматор
последовательного действия 177
17.1.5. Схемные методы ускорения
распространения переноса в многоразрядных
параллельных сумматорах 178
17.2. Арифметико-логические устройства и блоки
ускоренного переноса 180
17.3. Умножители параллельного действия
(матричные умножители) 182
17.3.1. Увеличение разрядности матричных
умножителей 184
Лабораторная работа. Исследование работы
сумматоров, арифметико-логических устройств и
умножителей 185
Цель работы 185
Программа работы 185
Глава 18. Схемы памяти 187
18.1. Иерархия ЗУ 187
18.2. Функциональная классификация ЗУ 188
18.3. Способы создания ЗУ 190
18.3.1. Простейший вариант структуры ЗУ с
адресацией или с ПВ (статических ОЗУ (SRAM),
ROM ЗУ) 191
18.3.2. Запоминающие элементы (ЗЭ) статической
памяти (SRAM) 192
18.3.3. Запоминающие элементы динамической
памяти (DRAM) 194
Лабораторная работа. Исследование
функционирования схем памяти 195
Цель работы 195
Программа работы 195
Глава 19. Структуры построения специальных схем
памяти, RAM и ROM 199
19.1. Структура кэшированной (CACHE) памяти 199
19.1.1. Структура полностью ассоциативной
кэш-памяти 200
19.2. Структура схем памяти с последовательной
выборкой 201
19.2.1. Структура циклических схем памяти
(видеопамять) 201
19.2.2. Структура схем памяти, аналогичных
регистрам сдвига (буферы FIFO и LIFO) 203
19.3. Структура схемы ROM на примере схемы ПЗУ
205
19.3.1. Проектирование с помощью схем ПЗУ 206
Лабораторная работа. Исследование
функционирования схемы видеопамяти 207
Цель работы 207
Программа работы 208
Глава 20. Классификация и этапы разработки
специализированных БИС 209
20.1 Базовые кристаллы (БК) 210
20.1.1. Конструкции БК 210
20.1.2. Терминология БК 211
20.2. Программируемые логические интегральные
схемы (ПЛИС) 212
20.2.1. Устройства на программируемых логических
матрицах (ПЛМ) 213
20.2.2. Устройства на программируемой матричной
логике (ПМЛ) 215
20.3. Классификация ПЛСБИС 215
Лабораторная работа. Исследование
функционирования схем регистров FIFO, LIFO и
кэш-памяти 216
Цель работы 216
Программа работы 217
ЧАСТЬ IV. ПОВЕДЕНЧЕСКИЕ И СТРУКТУРНЫЕ
VHDL-МОДЕЛИ СЛОЖНЫХ ЦИФРОВЫХ УСТРОЙСТВ
НА ПРИМЕРЕ VHDL-МОДЕЛЕЙ ПРОЦЕССОРА DP-32,
ИХ ТЕСТИРОВАНИЕ 219
Глава 21. Типы и уровни проектирования сложных
цифровых устройств, концепции языка VHDL 221
21.1. Традиционные методы описания проектов 221
21.2. Типы и уровни описания сложных проектов
221
21.2.1. Области применения методов
проектирования 223
21.3. Основные концепции языка VHDL 223
21.3.1. Тестирование 224
21.3.2. Анализ 226
21.3.3. Детализация 226
21.3.4. Симуляция 226
21.3.5. Синтез 228
Лабораторная работа. Приобретение навыков
работы с системой Active-CAD и знакомство с
программой VHDL Test Bench на примере
VHDL-проекта АЛУ 229
Цель работы 229
Задачи 229
Программа работы 230
Active VHDL 230
АЛУ 230
Создание проекта 230
Симуляция с использованием механизма
стимуляторов (stimulator) 239
Отслеживание версий 241
Генерация программы Test Bench 241
Глава 22. Поведенческая VHDL-модель процессора
DP32. Ко-симуляция 244
22.1. Описание команд процессора DP32 244
22.1.1. Арифметические и логические команды
DP32 245
22.1.2. Команды "чтение из памяти" и "запись в
память" DP32 246
22.1.3. Команды "ветвления" DP32 247
22.1.4. Описание пакетов VHDL-модели процессора
DP32, коды команд 248
22.2. Ко-симуляция и тестирование процессора
DP32 250
22.2.1. VHDL-модель теста 251
22.2.2. Описание выполнения ко-симуляции на
поведенческой модели DP32 252
22.2.3. Конфигурация для VHDL-модели теста
поведенческой модели DP32 254
22.2.4. VHDL-модель генератора 255
22.2.5. VHDL-модель памяти 256
22.2.6. Описание тестовой программы процессора
DP32 257
22.2.7. Описание DP32 поведенческой моделью 259
Лабораторная работа. Исследование с помощью
системы Active-CAD поведенческой VHDL-модели
процессора DP32. Ко-симуляция. Тестирование 269
Цель работы 269
Задачи 269
Программа работы 269
Глава 23. Архитектура и структурная VHDL-модель
процессора DP32. Ко-симуляция 271
23.1. Архитектура процессора DP32 271
23.2. Описание выполнения ко-симуляции на
структурной модели DP32 273
23.3. Конфигурация для VHDL-модели теста
структурной модели DP32 275
23.4. Структурная VHDL-модель процессора DP32
277
23.4.1. Мультиплексор (MUX) 291
23.4.2. Защелка (Transparent Latch) 292
23.4.3. Буфер (Buffer) 293
23.4.4. Защелкивающий буфер (Latching Buffer) 293
23.4.5. Регистр РС (Счетчик команд) 295
23.4.6. Регистры общего назначения (Register File
— массив регистров) 296
23.4.7. Компаратор (Condition Code Comparator) 298
23.4.8. Защелка (Immed_signext) 298
23.4.9. АЛУ 299
Лабораторная работа. Исследование с помощью
системы Active-CAD структурной VHDL-модели
процессора DP32. Ко-симуляция. Тестирование 300
Цель работы 300
Задачи 300
Программа работы 300
Глава 24. Обнаружение и исправление ошибок
VHDL-моделей цифровых устройств. VHDL-модели
современных процессоров 303
24.1. Обнаружение и пути исправления ошибок
VHDL-моделей процессора DP32 303
24.1.1. Обнаружение и пути исправления ошибок в
поведенческой VHDL-модели процессора DP32 303
24.1.2. Обнаружение и пути исправления ошибок в
структурной VHDL-модели процессора DP32 304
24.1.3. Обнаружение и пути исправления ошибок в
VHDL-модели памяти 305
24.2. VHDL-модели современных процессоров 306
24.2.1. Реализация проекта конвейера команд на
основе поведенческой модели процессора DP32 307
24.2.2. Реализация защищенного режима 308
Лабораторная работа. Усовершенствование
(развитие) VHDL-модели процессора DP32.
Ко-симуляция. Тестирование 316
Цель работы 316
Программа работы 317
ЧАСТЬ V. ЯЗЫК ПРОЕКТИРОВАНИЯ VERILOG HDL.
ПРИМЕРЫ, ИНСТРУМЕНТАРИЙ 319
Глава 25. Язык проектирования Verilog HDL 321
25.1. Структурное описание 321
25.1.1. Модули (Modules) 321
25.1.2. Макромодули (Macromodules) 322
25.1.3. Объявление портов (Port Definition) 323
25.1.4. Структура модуля 324
25.2. Функциональное описание 329
25.2.1. Последовательные операторы 329
25.2.2. Объявление функций 329
25.2.3. Описание функций и операторы языка
Verilog HDL 332
25.2.4. Использование оператора задачи task 339
25.2.5. Оператор always 340
Лабораторная работа. Исследование Verilog
HDL-проектов импульсного фильтра,
параллельного регистра и АЛУ с помощью системы
VeriLogger Pro/ TestBencher Pro 342
Цель работы 342
Описание работы с системой (пакетом) VeriLogger
Pro / Testbencher Pro 342
Установка пакета 342
О пакете VeriLogger Pro / Testbencher Pro 342
Программа работы 346
Глава 26. Verilog HDL-проекты импульсного фильтра
и параллельного регистра 347
26.1. Импульсный фильтр (спецификация проекта)
347
Текст Verilog HDL-проекта импульсного фильтра 349
26.2. Параллельный регистр (спецификация
проекта) 351
Текст Verilog HDL-проекта параллельного регистра
352
Лабораторная работа. Исследование
Verilog-проектов импульсного фильтра,
параллельного регистра и АЛУ с помощью системы
QUARTUS II 355
Цель работы 355
Описание работы с системой (пакетом) QUARTUS II
356
Установка пакета 356
О пакете QUARTUS II 356
Программа работы 359
Глава 27. Verilog HDL-проект
арифметико-логического устройства
(спецификация проекта) 361
27.1. Текст Verilog HDL-проекта АЛУ 363
Лабораторная работа. Исследование с помощью
систем VeriLogger Pro/ TestBencher Pro и QUARTUS II
Verilog-проекта, написанного по индивидуальному
заданию 371
Цель работы 371
Примерные варианты индивидуальных заданий 371
Программа работы 372
ЧАСТЬ VI. СРЕДСТВА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ФИРМЫ
MENTOR GRAPHICS 373
Глава 28. Редакторы системного и архитектурного
уровней (HDL Designer). Примеры использования
375
28.1. Оболочка Design Browser 376
28.2. Редактор Block Diagram 376
28.3. Редактор State Diagram 377
28.4. Редактор Flow Chart 378
28.5. Редактор Truth Table 379
Лабораторная работа. Знакомство с
HDL-дизайнером на примере проекта "Таймер" 379
Цель работы 379
Спецификация проекта "Таймер" 379
Программа работы 384
Глава 29. Симулятор (Model Sim). Пример
использования 396
29.1. Графический интерфейс пользователя Model
Sim 396
29.1.1. Окно Main window 397
29.1.2. Окно Dataflow 398
Лабораторная работа. Симуляция проекта "Таймер"
и устройств ЦТ с помощью Model Sim 398
Цель работы 398
Программа работы 398
Создание Test Bench 398
Вызов симулятора Model Sim 403
Глава 30. Синтез логических схем. Получение
файлов для конфигурирования ПЛИС 405
30.1. Интерфейс системы Leonardo Spectrum.
Элемент управления FlowTabs 406
30.1.1. Загрузка библиотеки технологий (вкладка
Technology) 406
30.1.2. Чтение проекта (вкладка Input) 406
30.1.3. Установки синхронизации (вкладка
Constraints) 407
30.1.4. Оптимизация проекта (вкладка Optimize)
408
30.1.5. Сохранение полученных результатов 408
30.2. Средство анализа схемы проекта Leonardo
Insight 409
Лабораторная работа. Синтез проектов "Таймер" и
устройств ЦТ 410
Цель работы 410
Программа работы 410
ЧАСТЬ VII. СРЕДСТВА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ФИРМЫ
ACTEL 413
Глава 31. Libero IDE. Возможные методы
проектирования 415
31.1. Инструменты Libero 415
31.2. Управление проектом в Libero 417
Лабораторная работа. Знакомство на примерах со
средством проектирования Libero IDE фирмы Actel
419
Цель работы 419
Программа работы 419
Шаг 1 — создание нового проекта 420
Шаг 2 — выполнение симуляции перед синтезом 420
Шаг 3 — синтез проекта в Synplify 422
Шаг 4 — размещение и трассировка 423
Шаг 5 — временная симуляция 424
Глава 32. Стартовый комплект для начала работы
с ПЛИС Actel 425
32.1. Макетная плата ProASICPLUS Evaluation Board
425
32.1.1. Источник питания 426
32.1.2. Контакты программатора 427
32.1.3. Схема синхронизации 427
32.1.4. Подключение светодиодов 427
32.1.5. Подключение кнопок 428
Лабораторная работа. Пример проекта для
ProASICPLUS Evaluation Board 428
Цель работы 428
Спецификация представленного проекта 428
Описание проекта блок-схемой 429
Задания для самостоятельной работы 440
Программа работы 441
Глава 33. Описание программируемых логических
ИС (ПЛИС) фирмы Actel 442
33.1. Семейство ProASICPLUS 442
33.1.1. Характеристики микросхем серии
ProASICPLUS 442
33.2. Архитектура ProASICPLUS 444
33.2.1. Ресурсы маршрутизации 445
33.2.2. Ресурсы синхронизации 448
32.2.3. Блоки ввода/вывода 449
33.2.4. Управление таймером и его характеристики
450
33.2.5. Защита проекта пользователя 451
33.2.6. Встроенная память 451
33.4. Семейство FPGA eX 451
33.4.1. Технология Antifuse 452
33.4.2. Описание семейства FPGA eX 453
Лабораторная работа. Программирование проектов
в ПЛИС фирмы Actel 456
Цель работы 456
Программа работы 456
Описание программирования проектов в ПЛИС
фирмы Actel 456
ЧАСТЬ VIII. СРЕДСТВА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ФИРМЫ
ALTERA ДЛЯ ЦИФРОВЫХ УСТРОЙСТВ СРЕДНЕЙ
ИНТЕГРАЦИИ 459
Глава 34. Стартовый комплект для работы с ПЛИС
Altera 461
34.1. Макетная плата UP2 Education Board 461
34.1.1. Состав платы 462
Лабораторная работа. Программирование и
конфигурирование ПЛБИС в системе MAX+PLUS II
фирмы Altera 467
Цель работы 467
Методические указания 467
Программа работы 469
Глава 35. Примеры проектирования и
программирования в ПЛИС фирмы Altera 470
35.1. Пример реализации на ПЛИС фирмы Altera
работы VGA-монитора 470
35.1.1. VGA-синхронизация 470
35.1.2. Использование ПЛИС для генерации
видеосигнала VGA 472
35.1.3. Работа VGA в текстовом режиме 475
35.2. Пример реализации на ПЛИС фирмы Altera
работы клавиатуры PS/2 477
35.2.1. Протокол последовательной передачи
данных PS/2 477
35.3. Пример реализации на ПЛИС фирмы Altera
работы мыши PS/2 482
35.3.1. Модуль Mouse библиотеки UPcore 482
Лабораторная работа. Конфигурирование
предложенных проектов в ПЛБИС фирмы Altera 483
Цель работы 483
Программа работы 483
Работа с монитором 483
Работа с клавиатурой 484
Работа с манипулятором "мышь" 484
Задания на следующую лабораторную работу
(самостоятельное выполнение индивидуального
проекта) 484
Глава 36. Описание ПЛИС FLEX 10K фирмы Altera
485
36.1. Общая характеристика семейства FLEX 10K
486
36.1.1. Основные компоненты структуры FLEX 10K
487
36.2. Конфигурирование и реконфигурирование
ПЛИС семейства FLEX 10K 493
Лабораторная работа. Программирование
(конфигурирование) индивидуального проекта в
ПЛБИС фирмы Altera 494
Цель работы 494
Программа работы 494
ЧАСТЬ IX. СРЕДСТВА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ФИРМЫ
ALTERA ДЛЯ ЦИФРОВЫХ УСТРОЙСТВ БОЛЬШОЙ
ИНТЕГРАЦИИ 495
Глава 37. Описание программируемых логических
больших ИС (ПЛБИС) APEX фирмы Altera 497
37.1. Архитектура ПЛБИС семейства АРЕХ20К 498
Лабораторная работа. Создание модели
процессора Nios в среде QUARTUS 500
Цель работы 500
Программа работы 500
Глава 38. Excalibur — набор разработчика фирмы
Altera 504
38.1. Описание отладочной платы 504
38.1.1. Цепь JTAG 505
38.1.2. Контроллер конфигурации 506
38.1.3. Перемычка JP2 507
38.1.4. Кнопка SW2: Reset 507
38.1.5. Кнопка SW3: Clear 507
38.1.6. Источник питания 507
Лабораторная работа. Конфигурирование на
ПЛСБИС APEX проекта, содержащего процессор
Nios, и программирование процессора 508
Цель работы 508
Программа работы 508
Конфигурирование проекта 508
Выполнение пользовательских программ 508
Пример запуска пользовательской программы 509
Глава 39. Встраиваемый процессор Nios 510
39.1. Архитектура процессора Nios 510
39.1.1. Регистровый файл 512
39.1.2. Арифметико-логическое устройство 512
39.1.3. Контроллеры 513
39.1.4. Память и организация ввода/вывода 513
39.1.5. Шины данных и команд 514
39.1.6. Кэш-память 514
39.2. Шина Avalon 514
Лабораторная работа. Создание индивидуальных
программ для процессора Nios. Тестирование их на
макетной плате 515
Программа работы 515
ПРИЛОЖЕНИЯ 517
Приложение 1. Основные элементы языка VHDL 519
Алфавит языка 519
Комментарии 520
Числа 520
Символы 520
Строки 520
Типы данных 520
Простые типы 521
Сложные типы 521
Основные элементы VHDL 522
Синтаксис 522
Характеристика объектов VHDL 522
Атрибуты 523
Компоненты 524
Операторы и выражения 524
Описание на VHDL объектов проекта: интерфейс,
тело объекта и конфигурация 526
Описание задержек сигналов 528
Описание пакета в VHDL 528
Приложение 2. Операции языка Verilog HDL и
примеры их применения 531
Основные операции Verilog HDL 531
Примеры применения операций Verilog HDL 532
Арифметические операции 532
Операции отношений 532
Операции совпадения, равенства 533
Операция сравнения (Handling Comparisons to X or Z)
533
Логические операции 533
Поразрядные операции 534
Операции сведения вектора к элементу
поразрядными операциями 534
Операции сдвига 534
Операции условия 534
Операция конкатенации 535
Литература 537
Предметный указатель 538
Об авторе
Отзывы
Мнение - положительное [18 January 2008]
Нигде не видела до этой книги комплесного подхода: как создать и отладить пр.-ап. комплекс, да еще с массой примеров, кроме этого описываются языки проектирования. Обычно, в книгах, просто, описание аппаратуры. Воспринимаю эту книгу, как руководство к действию.
Низачёт [27 December 2007]
Довольно сумбурное изложение, то что знал раньше - в этой книге я не понял. И не один я - эту книгу мне отдал начальник, так как не смог её читать по той же причине. О verilog там вообще пара слов - всё на VHDL. Используется довольно старый инструментарий. Содержит ошибки, что раздражает. Своих денег не стоит.
Последние поступления в рубрике "Тематика определяется"
 |
Математика. Подготовка к ЕГЭ. Задачи с параметрами.10-11 классы
В предлагаемом пособии представлен обширный материал, посвященный двум заключительным и сложным темам ЕГЭ профильного уровня: задачам с параметрами и числам и их свойствам. На многочисленных примерах с подробными решениями и обоснованиями (как и требуется на экзамене) показаны различные методы и решения задач.... |
|
План счетов бухгалтерского учета с последними изменениями
Читателю предлагается самая последняя редакция Плана счетов бухгалтерского учета финансово-хозяйственной деятельности организаций и инструкции по его применению с учетом последних приказов Минфина РФ. План счетов - это важнейший инструмент бухгалтерского учета, настольная книга для каждого практического бухгалтера.... |
|
На ферме. Книжка с наклейками
Игры с наклейками - занятие не только интересное, но и полезное. С этой книгой малыш познакомится с различными видами транспорта, потренируется решать простые логические задачки и находить соответствия.... |
Если Вы задавались вопросами "где найти книгу в интернете?", "где купить книгу?" и "в каком книжном интернет-магазине нужная книга стоит дешевле?", то наш сайт именно для Вас. На сайте книжной поисковой системы Книгопоиск Вы можете узнать наличие книги Амосов В.Н., Схемотехника и средства проектирования цифровых устройств в интернет-магазинах. Также Вы можете перейти на страницу понравившегося интернет-магазина и купить книгу на сайте магазина. Учтите, что стоимость товара и его наличие в нашей поисковой системе и на сайте интернет-магазина книг может отличаться, в виду задержки обновления информации.
