由于电子产品设计技术趋向可编程的片上系统，本书以基础理论知识为纲，针对目前FPGA设计中的主流设计工具软件之一——Altera公司的QuartusⅡ,介绍了FPGA设计理论与设计方法。 全书共8章，包括： 现代数字系统设计概论、可编程逻辑器件、Verilog HDL语言、QuartusⅡ软件、数字系统的高级设计与综合、基于FPGA的DSP设计、SOPC设计、设计实例。各章都安排了针对性强的思考题与练习题，并附有Verilog HDL手册、DE2开发板资料，供师生在教学中选用。 本书可作为高等院校电子、通信、自动化、计算机等专业本科生的教学参考书，也可以作为信息类各专业研究生和数字系统设计人员的参考书。

花样繁多的电子产品给今天的生活增添了最靓丽的色彩，也对电子产品的设计者提出了很高的要求。因此，在大学里获得的电子系统设计知识成为毕业生求职的重要砝码。然而，面对眼花缭乱的设计工具和层出不穷的新型电子器件，大学的教学计划制定者们却伤透了脑筋：既要继承传统的基础理论和设计方法，又要加入最新的器件与设计工具，教学计划不堪重负，学生负担难以减轻。如何让初学者在最短的时间里，获得最必要和专门的设计知识，这是我们教育工作者的艰难任务。 根据长期在教学和科研第一线的体会，结合国家精品课程建设的经验，我们选取了目前主流之一的Quartus Ⅱ设计工具和Verilog HDL设计语言。Altera公司的Quartus Ⅱ是我国高校普遍采用的EDA设计工具，其设计功能强大，界面友好，符合设计者使用习惯，更新换代快，支持最新的FPGA器件。更重要的，这与Altera公司的徐平波先生不遗余力地推广有很大关系。Altera公司每年都组织有序的免费大学教师培训，为身处教学一线的青年教师提供了不断更新知识和广泛结识EDA设计与教育同行的机会，培养了一大批热爱EDA教学的教师；Altera在全国范围内建立的数十个联合实验室构筑了良好的设计和开发平台，建立了良好的实验教学和研究的环境。Verilog HDL语言是设计者们喜爱的语言，较VHDL语言节省代码，更接近C语言，适合有C语言基础者学习，并被业界广泛使用。 本书共分8章。第1章介绍了现代数字系统设计概论，内容包括现代数字系统层次化的设计概念、多种描述方法和IP、SOC概念。本章使初学者对现代数字系统设计有一个整体的认识。第2章介绍了三代FPGA的结构原理、硬件资源和配置方法，为进一步的设计和优化奠定必要的器件基础。第3章介绍了Verilog HDL语言的基本语法和设计举例，是全书设计用语言的基础教程。第4章介绍了Quartus Ⅱ软件的安装、设计、仿真、SignalTap Ⅱ测试工具和基于模块设计的LogicLock工具。第5章是比较深入的高级设计与综合技术，内容包括Verilog HDL的编程风格、综合优化、同步设计、高级综合与系统综合，是完成较复杂数字系统设计的重要设计知识与设计技巧。第6章介绍了在FPGA内实现DSP的方法，在FPGA内构建DSP是现代DSP技术最重要的发展方向之一，本章介绍了在FPGA内构建DSP的基本方法和DSP Builder设计工具，给出了使用DSP Builder设计工具设计FIR数字滤波器的完整设计过程。第7章介绍了SOPC系统设计技术，内容包括SOPC系统结构、硬软件协同开发流程、Nios Ⅱ嵌入式处理器、Avalon总线、外设组件、SOPC Builder使用、Nios Ⅱ软件开发技术和设计实例。第8章介绍了三个数字系统综合设计实例，综合运用了前述章节内容。 为了方便使用者，本书编写了DE2开发板资料、Verilog HDL手册和英文缩略语供查阅。 本书有如下三个特点： 一是内容完整，既包含设计理论、器件知识、设计语言、基本设计工具，又包括高级设计与综合技术、FPGA内构建DSP的设计方法、SOPC设计方法和综合设计举例。为初学者提供了完整的学习内容和丰富的参考资料。 　　二是注重读者认知规律，由浅入深，循序渐进，既有深入的内容，又使初学者能很快入门。 　　三是书中涉及的所有程序均经调试，在教学和工程中均可放心使用。 　　当然，现代数字系统设计中涉及很宽广和深入的知识，要在一门课程中全部掌握是不现实的。我们不奢望在本书解决FPGA设计中所遇到的所有问题，只希望让初学者尽快入门，更深入的研究和专门的设计知识需要在后续课程和设计实践中不断积累和完善。数字系统设计是一门理论和实践综合要求都比较高的课程，建议使用本教材的老师在介绍了基本的设计基础后，尽量安排学生上机实验以发现和解决更多的问题。 　　本书由马建国教授和孟宪元教授担任主编，孟宪元参加了第1章、第5章的编写，罗亮参加了第1章、第7章、第8章的编写，刘桂华参加了第2章的编写，龙惠民、何燕玲参加了第3章的编写，熊丽英、权震华参加了第4章的编写，赵海龙参加了第6章的编写，权震华还编写了Verilog HDL手册、DE2开发板资料，邢玲编写了英文缩略语表。本书由孟宪元、罗亮和马建国统稿。 　　本书的编写得到了教育部“国家十一五规划教材”基金的资助，得到了教育部“教育质量工程——国家精品课程”的资助，感谢Altera公司亚洲大学计划推广部徐平波先生和Altera公司联合实验室的支持，也感谢清华大学出版社对本书的出版给予的关心和支持！ 　　微电子技术发展迅速，器件水平和设计工具更新换代速度很快，我们热忱希望与广大读者建立广泛的联系与合作，分享在现代数字系统设计中的体会与经验。 马建国 [email protected] 孟宪元 [email protected] 2009年10月

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