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电子技术Ⅲ
VHDL描述语言
VHDL优点 •覆盖面广，系统硬件描述能力强，是一个多层次的硬件描述语言； •VHDL语言具有良好的可读性，既可以被计算机接受，也容易被人们所理 解； •VHDL语言可以与工艺无关编程。
•VHDL语言已作为一种IEEE的工业标准，便于使用、交流和推广。
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芯片级设计
模拟电路设计
数字电路设计
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电子技术Ⅲ
数字电路设计
传统手工组合逻辑电路设计流程
1. 根据逻辑功能要求，进行逻辑抽象，列出真值表。
2. 根据真值表写出逻辑函数表达式，或者直接画出函数的卡诺图。
3. 把逻辑函数表达式化简或变换，得到所需的最简表达式或转换成需 要的形式。
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电子技术Ⅲ
本章重点难点
1. 使用硬件描述语言的原因；
2.
3. 4.
使用EDA工具的原因；
数字集成电路设计流程； FPGA供应商及其EDA平台；
5.
6.
硬件描述语言与软件语言的区别；
英文缩略词的中英文含义。
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低 头 族 手 机 控 人 生 三 屏
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cm
mm
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um nm
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普通头发的直径60-90um
芯片内导线的宽度为28nm
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微电子技术就是使电子元器件和电子设备微小型化的技术，其核心
开 发 的 硬 件 描 述 语 言 的 优 点 ， 先 后 有 VHDL87 (IEEE.std_1164/87) ，
VHDL93 (IEEE.std_1164/93) 和含有多值逻辑的IEEE.std_1164标准。 •1995年，我国国家技术监督局推荐 VHDL作为电子设计自动化硬件描述语
言的国家标准。
HDL设计的电路类似于计算机编程。 常用的HDL语言：VHDL和Verilog HDL
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VHDL描述语言
VHDL：VHSIC Hardware Description Language。 VHSIC：Very High Speed Integrated Circuit •VHDL是美国国防部在 20世纪80年代初为实现其高速集成电路硬件 VHSIC 计划提出的描述语言； •IEEE从1986年开始致力于VHDL标准化工作，融合了其它ASIC芯片制造商
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电子技术Ⅲ
VHDL设计实例
2选1多路选择器的VHDL描述
ENTITY mux21a 实体 END ENTITY IS
PORT ( a, b, s : IN
y: OUT mux21a;
BIT;
BIT);
实体名，设计者自己取
ARCHITECTURE bhv OF mux21a BEGIN PROCESS (a, b, s) BEGIN 结构体 IF (s=‗1‘) END PROCESS; END ARCHITECTURE bhv;
IS 进程语句起始
THEN y<=a; ELSE y<=b; END IF;
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硬件描述语言
硬件描述语言（Hardware Description Language, HDL）一种用于描述数字电 路功能或行为的语言。可以描述硬件电路的功能、信号连接关系及定时关
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电子信息类专业的目标之一 ——让电子设备系统工作
系统包括：软件和硬件
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电子设备系统的硬件部分
硬件部分包括：板级设计和芯片级设计
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ab 00 s 0 0 1 0
01 1 0
11 1 1
10 0 1
传统手工设计流程无能为力 引入现代EDA设计流程
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解决思路
4选1数据选择器 如何设计？？？
计算机辅助
硬件描述语言
1*9=9 99999*98567=？
C语言编程
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4. 按照最简表达式或变换后的形式，画出逻辑电路图。
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数字电路设计
传统手工同步时序逻辑电路设计流程
1. 建立原始状态转换图或状态转换表。
2. 状态化简。
3. 状态分配。 4. 选定触发器类型，求输出方程和驱动方程。
5. 检查自启动能力。
6. 根据输出方程和驱动方程画出逻辑电路图。
是集成电路。因此，微电子技术通常也被称为集成电路技术。
微电子技术的兴起和迅猛发展促进和推动了计算机技术、通信技术
等信息技术的快速发展。可以毫不夸张地说，没有微电子技术，就没有
今天的信息社会。微电子技术是信息社会的基础。
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集成电路（Integrated Circuit, IC）就是通过一系列特定的加工工艺，将晶体
考核方式：考核成绩 = 期终笔试（ 40% ） + 学习笔记（ 10% ） + 实验
（15%）+ 过程考核N（35%） N=3【过程测试2次15%、设计项目20%】
合格要求：各项成绩都以60分（及格）为合格，卷面考试未达60分参加
补考，其它各项通过重做，直到及格。 学习笔记：重点检查学习过程中学生对学习内容的总结能力和领悟能力。
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参考资料
[1]潘松, 黄继业. EDA技术实用教程—VHDL版(第五版). 科学出版社.
[2]Volnei A. Pedroni 著, 乔庐峰, 王志功 等译. VHDL数字电路设计教与电气工程系徐太龙
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电子技术Ⅲ
VHDL描述语言பைடு நூலகம்
VHDL设计硬件电路 所谓用VHDL设计是指由设计者编写代码，然后用模拟器验证其 功能，再把这些代码综合成一个与工艺无关的网表，即翻译成 由门和触发器等基本逻辑原件组成的原理图（门级电路），最 后完成硬件设计。
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Xilinx： ISE
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作业
1-2
1-3
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第2讲 组合逻辑电路的VHDL描述
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组合电路的VHDL描述
2选1数据选择器的VHDL描述
什么是数据 选择器？？
实体名，设计者自己取
管等有源器件（简称器件）以及电阻、电容等无源器件（简称元件），按照一 定的电路互连关系，“集成”在一块半导体晶片上，封装在一个外壳内，执行
特定的电路或系统功能。集成电路通常也被称作芯片。一块半导体晶圆片可以
加工成千上万颗芯片，芯片很小，却可以用晶圆片加工的方式实现规模化生产。 集成电路具有元器件密度高、体积小、重量轻、功耗低、成本低以及可靠
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复习资料
[1] 王毓银. 数字电路逻辑设计(第2版). 高等教育出版社.
[2] 韩焱. 数字电子技术基础(第2版).电子工业出版社.
[3]冯军，谢嘉奎.电子线路（线性部分）第五版.高等教育出版社.
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电子技术Ⅲ
第1讲 引言
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电子技术Ⅲ
VHDL描述语言
VHDL与普通计算机软件语言的区别
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电子技术Ⅲ
数字电路设计
EDA设计流程
自底向上设计方法 自顶向下设计方法 IP核：软核、固核 和硬核
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FPGA
FPGA(Field Programmable Gate Array)现场可编程门阵列，是一 种可编程的IC芯片。 FPGA的主要5大生产厂家： •Altera阿尔特拉是世界老牌的可编程逻辑器件的厂家，是可编程 逻辑器件的发明者；
•Xilinx赛灵思是FPGA的发明者，拥有世界一半以上的市场；
•Actel一直效力于美国军工和航空领域，并禁止对外出售。目前 开始逐渐转向民用和商用；
•Lattice莱迪思
•Atmel艾特梅尔
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FPGA
两大FPGA供应商的EDA工具开发平台： Altera：Quartus II
性高等诸多优点，实现了元器件、电路和系统的完美结合。
集成电路的发明和应用，是人类二十世纪最重要的科技进步之一，它开辟 了电子元器件及电子设备微小型化的新纪元。集成电路对国民经济建设、国防
建设以及社会发展具有至关重要的战略地位和不可替代的核心关键作用。如果