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內容簡介

　　《高等學校電子與通信工程類專業“十二五”規劃教材：數字電子技術與接口技術實驗教程》以Digilent公司的Basys2和Nexys3開發闆為平颱，將數字邏輯設計與硬件描述語言有機結閤，內容延伸到微處理器體係結構，同時展示瞭如何用VerilogHDL和VHDL在FPGA上設計所學數字邏輯電路以及復雜數字係統。
　　《高等學校電子與通信工程類專業“十二五”規劃教材：數字電子技術與接口技術實驗教程》不僅可作為高等學校電氣工程、計算機科學與技術、控製科學與工程、電子信息工程、生物醫學工程、機械設計製造及其自動化等專業的教材，也可作為數字電路設計工程師和技術人員的參考書。

目錄

導 讀 1

第一部分 實驗硬件和軟件平颱介紹

第1章 硬件開發平颱介紹 10

1．1 Nexys3硬件平颱簡介 10

1．2 Nexys3電源、時鍾及外圍接口電路 15

1．2．1 電源 15

1．2．2 時鍾 16

1．2．3 簡單外圍設備電路 17

1．2．4 Pmod連接器 19

1．2．5 VMODS子闆 23

1．2．6* VHDC連接器 25

1．3 Nexys3存儲器及FPGA配置 25

1．3．1 Nexys3開發闆上的存儲器 25

1．3．2 FPGA配置 28

1．4 Nexys3硬件平颱測試 31

1．4．1 Nexys3齣廠時的測試程序 31

1．4．2 使用Adept軟件測試Nexys3 31

1．5 Basys2硬件平颱簡介 32

1．5．1 Basys2開發闆資源簡介 33

1．5．2 Basys2電源、時鍾及簡單外圍設備介紹 34

1．5．3 Basys2 User Demo 38

參考文獻和相關網站 38



第2章 軟件平颱介紹 40

2．1 計算機輔助設計軟件工具介紹 40

2．1．1 CAD流程簡介 40

2．1．2 各種軟件下載安裝和實驗準備 43

2．2 FPGA設計流程 46

2．2．1 綜閤 48

2．2．2 實現 48

2．3 ISE軟件使用與FPGA設計實例 50

2．3．1 開發闆的簡單外設實驗步驟 50

2．3．2 閱讀設計報告 59

2．4* 嵌入式係統開發 61

2．4．1 嵌入式開發套件EDK 62

2．4．2 嵌入式處理器簡介 62

2．5 硬件描述語言 65

2．5．1 VHDL簡介 67

2．5．2 Verilog HDL簡介 69

參考文獻和相關網站 71

第二部分 傳統數字電子技術實驗

第3章 傳統數字電路基礎實驗 74

3．1 傳統數字電路實驗過程簡介 74

3．1．1 電路連接及注意事項 74

3．1．2 通電和實驗 76

3．1．3 數字電路的故障查找和排除 77

3．2 集成邏輯門參數測試實驗 78

3．2．1 實驗目的 78

3．2．2 實驗思路和實驗前準備 78

3．2．3 實驗內容和步驟 80

3．2．4 實驗報告要求 83

3．2．5 實驗儀器及器件 83

3．3 集成邏輯門功能測試實驗 83

3．3．1 實驗目的 84

3．3．2 實驗思路和實驗前準備 84

3．3．3 實驗內容和步驟 85

3．3．4 實驗報告要求 87

3．3．5 實驗儀器及器件 87

3．4 基於中規模器件的數字鍾設計 87

3．4．1 實驗目的 87

3．4．2 實驗思路和實驗前準備 87

3．4．3 實驗內容和步驟 97

3．4．4 實驗報告要求 97

3．4．5 實驗儀器及器件 98

參考文獻和相關網站 98

第三部分 現代數字電子技術實驗

第4章 基於HDL的組閤邏輯電路實驗 100

4．1 邏輯門實驗 100

4．1．1 實驗目的 100

4．1．2 實驗和預習內容 100

4．1．3 實驗步驟 101

4．2 比較器實驗 107

4．2．1 實驗和預習內容 107

4．2．2 實驗步驟 109

4．3 多路選擇器實驗 110

4．4 七段譯碼器實驗 112

4．4．1 七段譯碼器和數碼管基礎實驗 112

4．4．2 數碼管動態掃描顯示實驗 114

4．5 譯碼器和編碼器實驗 121

4．5．1 譯碼器實驗和預習內容 121

4．5．2 優先編碼器實驗和預習內容 123

4．6 加法器實驗 125

4．7 算術邏輯單元(ALU)實驗 127

參考文獻和相關網站 133



第5章 基於HDL的時序邏輯電路實驗 135

5．1 邊沿D觸發器實驗 135

5．2 計數器實驗 138

5．2．1 計數器簡介 138

5．2．2 計數器實驗和預習內容 139

5．3 寄存器和移位寄存器實驗 144

5．3．1 寄存器實驗和預習內容 144

5．3．2 移位寄存器實驗和預習內容 145

5．3．3 寄存器和簡單外設綜閤實驗 150

5．4 串行序列檢測器設計 159

參考文獻和相關網站 160

第四部分 綜閤實驗和接口實驗

第6章 數字鍾和頻率計設計 162

6．1 數字鍾設計 162

6．1．1 采用8421BCD碼計數的Verilog時鍾程序 162

6．1．2 采用模塊化設計Verilog時鍾程序 166

6．1．3 采用狀態機設計動態數碼管顯示的時鍾VHDL程序 171

6．1．4 采用六十進製計時模塊設計的VHDL時鍾程序 177

6．2 數字頻率計 183

6．2．1 VHDL語言設計的頻率計 183

6．2．2 用Verilog語言設計的頻率計 194



第7章 鍵盤和鼠標接口實驗 201

7．1 PS/2接口 201

7．1．1 PS/2接口基本概念 201

7．1．2 PS/2設備發送數據到PC的通信時序 202

7．1．3 PC發送數據到PS/2設備的通信時序 203

7．2 PS/2鍵盤 205

7．2．1 PS/2鍵盤的編碼 205

7．2．2 PS/2鍵盤的命令集 206

7．2．3 FPGA實現鍵盤控製器 208

7．3 PS/2鼠標 214

7．3．1 PS/2鼠標及數據包 214

7．3．2 FPGA實現鼠標控製器 216



第8章 VGA接口實驗 230

8．1 VGA顯示器工作原理和時序 230

8．1．1 基於VGA的顯示器工作原理 231

8．1．2 VGA控製器工作時序 232

8．2 VGA控製器設計 233

8．2．1 VGA控製器原理圖 233

8．2．2 VGA彩條信號顯示Verilog程序 234

8．2．3 VGA彩條信號顯示VHDL程序 237

8．2．4 VGA漢字顯示Verilog程序 240

8．2．5 VGA顯示VHDL程序 244



附錄A FPGA實驗預習報告模闆 249

附錄B Basys2闆電路原理圖 257

前言/序言

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