VHDL 數位系統設計─專案導向學習法

本書特色

CPLD / FPGA在數位系統設計上的角色，已經由單純的硬體雛型設計之配角，堂而皇之步入內嵌32-bit微處理器的軟 / 硬體共同協力設計之主角。熟悉數位系統設計理論與純熟應用VHDL或Verilog HDL等語言工具，就能擁有靈活駕馭CPLD / FPGA元件的技術。

 

專案導向學習法（Project-Based Learning），是達成軟體學習四部曲的不二法門，本書設計出14個專案，又分出多個小設計主題，能確實達成在專案引導下輕鬆有效的學習理念。

 

本書在設計上為一學期3學分的教材，適用「數位邏輯電路」、「數位系統設計」、「數位IC雛型設計」、「VHDL硬體描述語言」或「數位系統實習」等課程。

 

全書內含114個完整可執行的專案範例與超過200個類題演練，提供教學上最完整的輔助教材。

 

l       專案一：提出各種按鍵、開關、LED燈的控制應用，闡述基本數位邏輯設計的觀念與設計方法。

l       專案二：舉出「按鍵開關被設定的總個數（count1s）」之統計演算邏輯，說明組合邏輯電路模組設計的共時性（平行）處理法、以及串列處理演算法。

l       專案三：藉由簡單算術的綜合應用，引出算術邏輯運算單元模組（ALU）的設計語法與平行  /串列ALU的演算法。

l       專案四：利用各種「音效產生電路」與喇叭輸出效果，培養出應付「多重方波產生器」的設計演算語法。

l       專案五：藉由「汽車尾燈控制」與「跑 / 停run / pause」命令控制系統的應用，訓練序向邏輯之有限狀態機設計法。

l       專案六：提出七節燈管顯示器與8×8點矩陣LED燈控制的應用，推衍出掃描輸入電路原理與演算技術。

l       專案七：提出「多樣變化跑馬燈」的控制設計，強調軟 / 硬體雛型協同設計演算法的觀念、以及系統設計的考量因素。

l       專案八：藉著「搶先遊戲機」與「雙鍵密碼鎖」的應用系統，推導出事件驅動有限狀態機的設計觀點。

l       專案九：舉出四位數同步與非同步BCD計數器的應用範例，推衍出「BCD計數器電路」設計法，以及軟體式按鍵去彈跳電路的處置演算法。

l       專案十：實作一個可顯示時分秒的「簡易電子時鐘」，培養出「n-模（Modulo-n）計時器」的設計方法。

l       專案十一：經由3×4掃描鍵盤的應用範例，導入矩陣式掃描鍵盤的輸入硬體架構，以及掃描鍵盤控制器的硬體設計演算法。

l       專案十二：經由「會轉方向的移動蛇」（91FPGA比賽題）之實作，訓練「多重時序」控制電路應用觀念，以及設計的方法。

l       專案十三：舉出彩色條紋產生器與乒乓球機的應用設計，介紹硬體VGA顯示控制器的設計方法。

l       專案十四：經由「直角座標轉譯系統」（94FPGA比賽題）與「影像顯示控制電路」（95FPGA比賽題）的實作設計，強化有限狀態機FSM與時序信號處理控制器的設計理念。

 

<目錄>

 

專案一　基本數位邏輯設計

專案二　組合邏輯電路模組設計

專案三　算術邏輯運算模組設計

專案四　多重方波產生器

專案五　有限狀態機設計法

專案六　掃描電路原理與演算技術

專案七　軟 / 硬體雛型協同設計法

專案八　事件驅動有限狀態機

專案九　同步與非同步BCD計數器

專案十　n-模（Modulo-n）計時器設計

專案十一　矩陣掃描鍵盤控制器

專案十二　多重時序控制電路

專案十三　VGA顯示控制器

專案十四　時序信號處理控制器設計

附錄A　ISE9.x設計模擬與下載環境

附錄B　參考資料

 

<光碟內容>

專案範例檔案