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原理基础篇2

第1章 现代电子系统设计原理2

1.1现代电子设计技术概述2

1.1.1数字系统及其一般结构2

1.1.2数字系统设计的一般过程3

1.2现代数字系统设计3

1.2.1基于PLD的EDA设计4

1.2.2基于MCU的设计5

1.2.3基于SOC和SOPC的设计6

第2章 EDA技术及VHDL语言9

2.1 EDA技术简介9

2.2常用EDA软件简介9

2.2.1 ISE简介9

2.2.2 Modelsim简介10

2.2.3 ChipScope简介10

2.3可编程逻辑器件简介11

2.3.1可编程逻辑器件发展11

2.3.2 FPGA概述12

2.4 VHDL语言及其硬件逻辑描述方法14

2.4.1 VHDL的基本语言结构14

2.4.2库和程序包15

2.4.3实体16

2.4.4结构体17

2.4.5配置19

2.4.6 VHDL的基本语言要素19

2.4.7 VHDL的基本语句27

2.4.8基于VHDL的状态机设计36

2.4.9 VHDL的描述风格37

2.4.10 VHDL的测试基准38

2.4.11 VHDL与EDA38

2.4.12 VHDL特点总结39

第3章 MCS-51原理及设计方法40

3.1 MCS-51单片机简介40

3.1.1 MCS-51单片机的硬件结构40

3.1.2 MCS-51存储器的结构41

3.1.3时钟与时序51

3.1.4 MCS-51的引脚51

3.1.5 MCS-51的复位52

3.1.6 MCS-51的扩展设计53

3.2 MCS-51单片机的指令与编程53

3.2.1 MCS-51单片机的指令系统53

3.3 Keil C5158

3.3.1 Keil C51对ANSI C的扩展58

3.4 C51程序设计64

3.4.1 C语言程序结构64

3.4.2使用C51的注意事项67

第4章 基于MC8051核的SOPC69

4.1 MC8051功能特点69

4.2 MC8051结构与层次69

4.3硬件定制71

4.3.1并行I/O口71

4.3.2定时器/计数器、串口和中断72

4.3.3可选择的指令72

4.3.4其他说明73

4.4 MC8051核的使用方法简述73

4.4.1单片机方式73

4.4.2 SOPC方式73

应用实践篇76

第5章 实验硬件平台76

5.1实验平台功能特点76

5.2核心板电路分析76

5.2.1核心板电路原理框图77

5.2.2 FPGA主芯片78

5.2.3时钟电路78

5.2.4配置电路79

5.2.5存储电路81

5.2.6电源电路82

5.2.7按键及LED电路82

5.2.8七段数码管显示电路83

5.2.9拨码开关电路83

5.2.10 FPGA的I/O分配83

5.2.11核心板与底板接口84

5.3底板电路分析85

5.3.1底板电源电路86

5.3.2蜂鸣器电路87

5.3.3液晶显示电路87

5.3.4 16×16 LED点阵电路88

5.3.5 RS—232串口电路88

5.3.6红外通信电路89

5.3.7 VGA接口电路89

5.3.8 PS/2键盘和鼠标接口电路90

5.3.9串行D/A电路90

5.3.10串行A/D电路91

5.3.11实时时钟电路91

5.3.12数字温度传感器电路92

5.3.13扩展I/O电路92

5.3.14核心板与底板接口92

5.3.15 底板跳线及接口93

5.4本章小结94

第6章 基本EDA实验95

6.1准备工作95

6.2实验项目95

6.2.1 LED驱动95

6.2.2 LED流水灯108

6.2.3芯片内的逻辑分析仪ChipScope114

6.2.4键控数码管静态显示121

6.2.5数控分频器124

6.2.6含异步清零和同步使能的4位加法计数器130

6.2.7 8位硬件加法器132

6.2.8 VGA彩色信号显示控制器134

6.2.9 LCD显示驱动器141

6.2.10 SRAM控制器149

6.2.11 SPI接口Flash模块 M25P16154

6.2.12通用异步收发器167

6.2.13红外收发174

6.2.14 D/A转换芯片TLC5620的控制176

6.2.15 A/D转换芯片TLC549的控制184

6.2.16 PS/2键盘驱动189

6.2.17 PS/2鼠标驱动192

第7章 基本单片机实验197

7.1准备工作197

7.1.1 MC8051单片机定制与封装197

7.1.2 MC8051单片机最小系统198

7.1.3 8051单片机系统安装与使用200

7.1.4实验操作与例程使用201

7.2实验项目201

7.2.1点亮LED灯201

7.2.2简单的定时204

7.2.3交流蜂鸣器207

7.2.4数码管动态扫描显示208

7.2.5加减计数器实验212

7.2.6用PWM波控制LED亮度214

7.2.7外部中断216

7.2.8使用片外SRAM217

7.2.9 16×16 LED点阵扫描显示219

7.2.10液晶显示驱动227

7.2.11红外收发234

7.2.12实时时钟PCF8563236

7.2.13 LM75A数字温度计249

7.2.14 TLC5620串行DAC254

7.2.15 TLC549串行ADC256

第8章 综合实验题目259

8.1实验准备259

8.1.1 SOPC设计方式259

8.1.2 SOPC方式下的MC8051 IP核260

8.1.3 MC8051中地址空间安排266

8.2多功能数字时钟266

8.2.1实验背景266

8.2.2实验目的266

8.2.3实验任务266

8.2.4实验要求266

8.2.5实验指导267

8.2.6思考与练习273

8.3可远程控制的简易交通灯系统274

8.3.1实验背景274

8.3.2实验目的274

8.3.3实验内容274

8.3.4实验原理274

8.3.5思考与练习283

8.4频率测量仪283

8.4.1实验目的283

8.4.2实验内容283

8.4.3实验要求283

8.4.4实验指导283

8.4.5思考与练习290

8.5相位测量仪290

8.5.1实验背景290

8.5.2实验目的290

8.5.3实验内容290

8.5.4实验原理291

8.5.5实验指导293

8.5.6思考与练习297

8.6打地鼠游戏实验297

8.6.1实验背景297

8.6.2实验目的297

8.6.3实验任务297

8.6.4实验要求297

8.6.5实验指导298

8.6.6思考与练习309

8.7基于FPGA的语音录制与回放系统309

8.7.1实验背景309

8.7.2实验目的309

8.7.3实验任务309

8.7.4实验要求310

8.7.5实验指导310

8.7.6思考与练习313

8.8基于LCD界面的电压监测系统314

8.8.1实验背景314

8.8.2实验目的314

8.8.3实验任务314

8.8.4实验要求314

8.8.5实验指导314

8.8.6思考与练习314

8.9基于温度检测的监控系统315

8.9.1实验背景315

8.9.2实验目的315

8.9.3实验任务315

8.9.4实验要求316

8.9.5实验指导316

8.9.6思考与练习316

信号处理篇318

第9章 数字信号处理技术基础318

9.1数字信号处理概述318

9.2数字信号处理系统的结构318

9.3基于FPGA的数字信号处理319

9.4常用DSP模块及其IP核319

9.4.1快速傅里叶变换320

9.4.2 FIR滤波器324

9.4.3 CORDIC模块341

第10章 设计实验题目344

10.1音频信号分析仪344

10.1.1实验背景344

10.1.2实验目的344

10.1.3实验内容344

10.1.4实验原理344

10.1.5实验指导345

10.1.6系统误差分析351

10.1.7实验测试与结果352

10.1.8思考与练习352

10.2可调参数的FIR数字滤波器352

10.2.1实验背景352

10.2.2实验目的353

10.2.3实验内容353

10.2.4实验原理及指导353

10.2.5系统实现356

10.2.6系统测试358

10.2.7思考与练习359

参考文献360