前言

电子设计自动化（Electronic Design Automation，即EDA）技术是指包括电路系统设计、系统仿真、设计综合、PCB版图设计和制版的一整套自动化流程。随着计算机、集成电路和电子设计技术的高速发展，EDA技术历经计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助测试（CAT）和计算机辅助工程设计（CAE）等发展历程，已经渗透到百姓生活的各个角落，日益成为电子信息类产品的支柱产业。

EDA技术主要包括大规模可编程逻辑、硬件描述语言、软件开发工具等内容。目前，应用最为广泛的大规模可编程逻辑是复杂可编程逻辑器件CPLD和现场可编程门阵列FPGA，硬件描述语言HDL主要有VHDL、Verilog HDL、ABEL、AHDL、System Verilog和SystemC等，主流的EDA软件工具则有MAX+plus Ⅱ、Quartus Ⅱ、ispDesignExpERT、Foundation Series、ISE/ISE-WebPACK Series等。本书采用IEEE标准硬件描述语言VHDL对数字电路和系统进行性能描述，以Altera公司的Quartus Ⅱ软件为集成开发环境，对EDA技术进行了深入、详尽的阐述。

全书分为两个部分：第一部分从第1章到第8章，首先阐述了EDA技术的发展历史和主要内容、数字系统的设计方法等基础知识，然后通过简单的程序示例向读者展示了VHDL程序设计的特点，并进一步介绍了VHDL语言的语法知识，包括VHDL程序结构（如实体、结构体、块语句、库、程序包等）、VHDL语言要素（如文字规则、数据变量、数据类型、操作符等）、VHDL顺序语句和并行语句（如赋值语句、流程控制语句、子程序调用语句、进程语句、并行信号赋值语句等），接着对使用EDA软件工具QuartusⅡ进行数字系统设计和仿真的方法做了相关说明，最后讨论了基本电路（如组合逻辑里的加法器、译码器等，时序逻辑里的触发器、寄存器等，以及Mealy和Moore型状态机）的VHDL实现方法。

第二部分为第9章到第23章，介绍了15个实用数字系统的VHDL设计案例，包括交通灯控制器、秒表、彩灯控制器、抢答器、电梯控制器、出租车计费器、微波炉控制器、FIR滤波器、I2C控制器、DDS、序列检测器、自动售货机、函数发生器、调制解调器和UART等，涉及日常生活、通信、数字信号处理等多个方面。我们首先根据设计要求对所要设计的数字电路进行详细的系统和模块分析，给出合理的系统设计方案，然后以设计方案为基础进行VHDL程序设计，最后对设计的模块和系统的正确性、完备性都进行详细的功能仿真和验证，确保每个案例的源程序都可以通过编译和仿真得到正确的结果。

为了便于学习和借鉴，15个实用数字系统的VHDL程序设计的源程序，读者可从http://www.tqxbook.com中的相应书名的资源中下载。

本书全面系统地介绍了EDA技术和VHDL硬件描述语言，读者既能从理论上掌握数字系统设计的各种设计思路和方法，又能从各个应用实例的设计、调试、仿真实践中学会吸收和消化，实现改进和创新。本书可作为高等院校电子、通信、自动化、计算机等信息工程类相关专业学生的参考书，也适合立志自学成才的读者和从事EDA技术应用与研究的专业技术人员使用。

本书由刘欲晓、方强和黄宛宁等编著。在本书编写过程中，参考了相关领域专家学者的著作和文献，在此向他们表示真诚的谢意。EDA技术日新月异地发展着，VHDL电路开发也涌现出许多新的应用领域。由于作者水平有限，书中难免存在疏漏和不当之处，恳请广大读者批评和指正。

作者

2009年2月