清华大学VHDL设计教程：从基础到QuartusII应用

"《清华大学VHDL设计指南》是一份由清华大学自动化系和电工电子实验教学中心编写的教程，旨在介绍VHDL语言在电子电路分析与设计中的应用，特别是针对FPGA设计。该指南详细讲解了VHDL的基础知识，并结合Quartus II软件的使用，提供了一个全面的学习路径。" 《清华大学VHDL设计指南》首先介绍了VHDL语言的核心特点，包括其作为硬件描述语言在高速集成电路设计中的重要性。VHDL的特点包括支持行为、数据流和结构等多种描述方式，使得设计师能够灵活地进行抽象和模块化设计。1.1节提到，VHDL具有以下关键特性： 1. **高度抽象能力**：VHDL允许设计者用高级语言描述数字系统的功能，而不必关注底层的门级细节。 2. **可读性强**：通过结构化的程序和清晰的数据类型定义，使得代码易于理解与维护。 3. **并行处理**：VHDL天生支持并行处理，符合硬件执行的特性。 4. **可综合性和仿真性**：VHDL设计可以直接被EDA工具综合成硬件电路，同时也可用于行为仿真。 在1.2节中，VHDL的设计流程被概述，包括设计输入、逻辑综合、布局布线、仿真验证和硬件实现等步骤。这些步骤是现代数字系统设计的基础流程。 1.3节深入到VHDL的基本语法，包括程序结构、数据类型、数据操作、并行赋值、进程语句、元件例化和注释等。例如，VHDL程序由实体和结构体两部分组成，数据类型包括基本类型、数组类型、枚举类型等，而并行赋值语句则用于描述硬件中的同时发生的行为。 1.4节详细阐述了结构体描述的三种方法：行为描述、数据流描述和结构描述。这三种方法分别适用于不同层次的设计，如行为描述侧重于算法，数据流描述强调数据传输，结构描述则对应于实际的硬件组件连接。 1.5节通过实例展示了如何使用VHDL设计各种常见电路，如组合逻辑电路、触发器、分频器、锁存器和RAM/ROM。这些例子有助于读者掌握VHDL的实际应用。 1.6节介绍了状态机设计，这是数字系统设计中常用的一种控制逻辑构造，包括状态机的概述和程序实例。 第二章转向了Altera公司的Quartus II软件的使用，这是一款广泛应用于FPGA设计的EDA工具。2.1节简述了Quartus II的主要设计环节和界面，从新建工程到功能仿真、编译、时序仿真直至引脚锁定和下载，为读者提供了完整的VHDL设计流程。 2.2节详细描述了通过VHDL输入设计的步骤，包括创建新工程、编写VHDL代码、功能仿真、编译设置、时序仿真以及硬件配置。 2.3节则介绍了使用原理图输入设计的流程，包括原理图的绘制、全编译和时序仿真，为不习惯文本输入的用户提供另一种设计途径。 附录部分提供了实验装置的介绍，包括GWAC6L适配板和GW48-PK2主板的结构和使用注意事项，以及一位全加器的引脚锁定示例，为读者提供了实际操作的指导。 《清华大学VHDL设计指南》是一份全面且实用的教学材料，适合初学者和有一定基础的工程师学习VHDL语言和FPGA设计，通过理论与实践相结合的方式提升电子设计能力。