Rechnergestützter Entwurf digitaler Schaltungen - Schaltungssynthese mit VHDL

von: Günter Jorke

Carl Hanser Fachbuchverlag, 2004

ISBN: 9783446400917 , 288 Seiten

Format: PDF, OL

Kopierschutz: Wasserzeichen

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Preis: 23,99 EUR

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    Diese glühende Leidenschaft
    Stürmische Liebe in Irland
    Deine Küsse verzaubern mich!
    In der Hitze jener Nacht
 

Mehr zum Inhalt

Rechnergestützter Entwurf digitaler Schaltungen - Schaltungssynthese mit VHDL


 

Vorwort

5

Inhaltsverzeichnis

7

Notation

10

1 Schaltungsentwurf mit Hardwarebeschreibungssprachen

11

1.1 Vom Schaltplan zur Schaltungssynthese

11

1.2 Logische Operationen in digitalen Schaltungen

16

1.3 Dualarithmetik

20

1.4 Strukturbeschreibung digitaler Systeme

24

1.5 Hardwarebeschreibungssprache VERILOG

25

1.6 Hardwarebeschreibungssprache VHDL

28

1.7 Registrierung und Download für System ISE WebPACK

34

2 VHDL-Beschreibung kombinatorischer Schaltungen

35

2.1 Logik-Operatoren in VHDL

35

2.2 Verhaltensbeschreibung in VHDL

36

2.3 Alternative VHDL-Beschreibungen kombinatorischer Schaltungen

42

2.4 Vektor-Operationen

45

2.5 VHDL-Modelle für kombinatorische Grundschaltungen

48

2.5.1 Multiplexer

48

2.5.2 Codierer, Decoder und Code-Wandler

50

2.5.3 Komparatoren

51

2.5.4 Addierschaltungen

53

2.5.5 Barrelshifter

55

2.5.6 Tristate-Treiber

59

2.6 Logik-Elemente in programmierbaren Bauelementen

61

2.7 Zusammengesetzte kombinatorische Schaltungen

63

2.8 VHDL-Testbench

66

2.9 Einführung in das VHDL-Entwurfssystem XILINX ISE

69

3 VHDL-Beschreibung sequenzieller Schaltungen

79

3.1 Speicherelemente-Typen

79

3.1.1 Latch-Speicherelemente

79

3.1.2 Taktflankengesteuerte D-Flipflops

81

3.1.3 Funktions-Flipflops

85

3.2 Speicherelemente in programmierbaren Logikbausteinen

88

3.3 Synchrone sequenzielle Schaltungen

89

3.4 Funktionaler Entwurf sequenzieller Schaltungen

94

3.5 Automatenbeschreibung sequenzieller Schaltungen

99

3.5.1 Automatentypen

99

3.5.2 Automaten-Entwurf

102

3.5.3 VHDL-Beschreibung von Zustandsautomaten

103

3.6 Asynchrone sequenzielle Schaltungen

105

3.7 Synthese sequenzieller Schaltungen mit dem Entwurfssystem ISE

107

4 Zähler-Entwurf

111

4.1 Schaltungssynthese für Dualzähler

111

4.2 Zusammengesetzte Zähler

121

4.3 Dezimalzähler

122

4.4 Entwurf schneller Zähler

126

4.5 Grundschaltungen mit Zählerelementen

130

4.6 Frequenz-Vervielfachung mit PLL-Schaltungen

134

4.7 Takt-Management mit DLL-Schaltungen

137

4.8 Schaltungsentwurf mit Schaltbild im System ISE

139

5 Schieberegister

143

5.1 VHDL-Modelle für Schieberegister

143

5.2 Ringzähler

146

5.3 Automaten-Entwurf mit Schieberegistern

147

5.4 LFSR-Zähler

151

5.5 Scrambler

154

5.6 CRC-Berechnung

158

5.7 Implementierung von CPLD-Bausteinen im System ISE

161

6 Schaltungen mit Speicherblöcken

165

6.1 VHDL-Modelle für Speicherblöcke

165

6.2 Verteilte Speicherblöcke in FPGAs

168

6.3 Blockspeicherelemente in FPGAs

172

6.4 ROM-Speicher

176

6.5 Registerschaltungen

179

6.6 Schieberegister mit Speicherblöcken

187

6.7 FIFO-Speicher

191

6.8 CAM-Speicher

197

6.9 Implementierung von FPGA-Bausteinen im System ISE

202

7 Arithmetik-Schaltungen

205

7.1 Schnelle Addierschaltungen

205

7.2 Multiplikations-Algorithmen

207

7.3 Sequenzielle Multiplikations-Schaltungen

210

7.4 Divisions-Algorithmen

217

7.5 Sequenzielle Divisions-Schaltungen

219

7.6 Konstanten-Multiplizierer

223

7.7 Gleitpunktarithmetik-Baugruppen

226

7.7.1 Gleitpunktdatenformate

226

7.7.2 Gleitpunkt-Multiplikation

227

7.7.3 Gleitpunkt-Division

231

7.7.4 Gleitpunkt-Addition

233

7.8 Konvertierung der Datenformate

238

7.8.1 Konvertierung zwischen Integer- und Gleitpunkt-Darstellungen

238

7.8.2 Konvertierung zwischen Gleitpunkt- und Integer-Darstellungen

241

7.9 Core-Generator im System ISE

242

8 Peripherieschaltungen für Mikroprozessoren

247

8.1 Prozessorschnittstellen

247

8.2 BUS-Systeme

252

8.3 Register-Interface

258

8.4 FIFO-Interface

263

8.5 Timer

265

8.6 Echtzeituhr

271

8.6.1 Dezimalzählermodule

271

8.6.2 Strukturbeschreibung

274

8.7 100-Jahres-Kalender

277

8.8 Konfigurationsverfahren für FPGAs

281

Literaturverzeichnis

283

Sachwortverzeichnis

286