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第1章 可编程逻辑器件概述1

1.1 可编程逻辑器件简介1

1.1.1 可编程逻辑器件的基本结构2

1.1.2 可编程逻辑器件的分类及特点2

1.1.3 可编程逻辑器件的逻辑表示方法4

1.2 CPLD/FPGA的结构与特性5

1.2.1 基于乘积项的CPLD原理与结构6

1.2.2 基于乘积项的CPLD逻辑实现方式7

1.2.3 基于查找表的FPGA原理与结构8

1.2.4 基于查找表的FPGA逻辑实现方式9

1.2.5 CPLD与FPGA器件的差别9

1.3 Altera公司的MAX7000系列CPLD特性介绍12

1.3.1 逻辑阵列块（LAB）14

1.3.2 宏单元15

1.3.3 扩展乘积项16

1.3.4 可编程连线阵列17

1.3.5 I/O控制块17

1.3.6 其他特性18

第2章 可编程逻辑器件的设计流程及学习开发器材20

2.1 可编程逻辑器件的设计流程20

2.1.1 设计输入20

2.1.2 综合22

2.1.3 CPLD/FPGA器件适配23

2.1.4 仿真23

2.1.5 编程下载24

2.2 CPLD/FPGA与单片机联合设计的学习器材介绍24

2.2.1 Altera公司的集成开发软件MAX+plus Ⅱ及Quartus Ⅱ24

2.2.2 Keil C51 Windows集成开发环境25

2.2.3 MCU＆CPLD DEMO综合试验板26

2.2.4 ByteBlaster MV并口下载器29

2.2.5 单片机USB程序下载器30

2.2.6 9V高稳定专用稳压电源30

第3章 开发软件的安装32

3.1 Keil C51集成开发软件安装32

3.2 MAX+plus Ⅱ集成开发软件安装33

3.3 Quartus Ⅱ集成开发软件安装38

3.4 USBasp下载器的安装与使用49

3.4.1 USBasp下载器的安装49

3.4.2 USBasp下载器的使用51

3.5 Atmel并口下载软件atmelisp的安装54

3.6 POF to JED转换软件Pof2jed的安装55

第4章 第一个CPLD/FPGA入门实验程序56

4.1 使用Max+plus Ⅱ集成开发软件进行入门实验56

4.1.1 建立项目56

4.1.2 设计输入（原理图或硬件描述语言）56

4.1.3 选择器件并锁定引脚59

4.1.4 编译器件60

4.1.5 仿真62

4.1.6 编程下载67

4.1.7 应用72

4.2 使用Quartus Ⅱ集成开发软件进行入门实验72

4.2.1 建立项目73

4.2.2 设计输入（原理图或硬件描述语言）76

4.2.3 设计编译79

4.2.4 仿真79

4.2.5 引脚分配91

4.2.6 编程下载94

4.2.7 应用94

第5章 Verilog HDL硬件描述语言95

5.1 Verilog HDL模块的基本结构95

5.1.1 模块声明95

5.1.2 端口定义96

5.1.3 信号类型说明96

5.1.4 逻辑功能描述96

5.1.5 实验程序1——缓冲器98

5.1.6 实验程序2——反相器（非门）98

5.2 Verilog HDL语法要素99

5.2.1 标识符与关键字99

5.2.2 常量、变量及数据类型100

5.2.3 实验程序3——与门102

5.2.4 实验程序4——与非门103

5.2.5 实验程序5——LED的闪烁103

5.2.6 运算符104

5.2.7 运算符的优先级108

5.2.8 实验程序6——或门109

5.2.9 实验程序7——或非门109

5.2.10 实验程序8——异或门110

5.2.11 实验程序9——异或非门111

5.2.12 实验程序10——三态门111

5.3 Verilog HDL的行为语句112

5.3.1 赋值语句113

5.3.2 过程语句113

5.3.3 块语句115

5.3.4 条件语句117

5.3.5 循环语句118

5.3.6 编译预处理119

5.3.7 任务和函数121

5.4 Verilog HDL数字逻辑单元结构的设计122

5.4.1 结构描述方式122

5.4.2 实验程序——门级结构描述设计的基本门电路125

5.4.3 数据流描述方式127

5.4.4 行为描述方式127

第6章 组合逻辑电路的设计实验129

6.1 2选1数据选择器129

6.1.1 2选1数据选择器简介129

6.1.2 采用数据流描述方式的设计130

6.1.3 采用行为描述方式的设计131

6.2 4选1数据选择器131

6.2.1 4选1数据选择器简介131

6.2.2 采用数据流描述方式的设计132

6.2.3 采用行为描述方式的设计133

6.3 3位二进制优先编码器（8-3优先编码器）134

6.3.1 3位二进制优先编码器简介134

6.3.2 3位二进制优先编码器的设计135

6.4 3位二进制译码器（3-8译码器）136

6.4.1 3位二进制译码器简介136

6.4.2 3位二进制译码器的设计137

6.5 BCD-7段译码器139

6.5.1 BCD-7段译码器简介139

6.5.2 BCD-7段译码器的设计139

6.6 半加器141

6.6.1 半加器简介141

6.6.2 采用门级描述方式的半加器设计142

6.6.3 采用数据流描述方式的半加器设计142

6.6.4 采用行为描述方式的半加器设计143

6.7 全加器144

6.7.1 全加器简介144

6.7.2 全加器的设计144

第7章 触发器的设计实验146

7.1 RS触发器146

7.1.1 RS触发器简介146

7.1.2 RS触发器的设计146

7.2 JK触发器148

7.2.1 JK触发器简介148

7.2.2 JK触发器的设计148

7.3 带有复位的JK触发器150

7.3.1 带有复位的JK触发器简介150

7.3.2 带有复位的JK触发器的设计150

7.4 D触发器152

7.4.1 D触发器简介152

7.4.2 D触发器的设计153

7.5 带有复位的D触发器154

7.5.1 带有复位的D触发器简介154

7.5.2 带有复位的D触发器的设计154

7.6 带有复位的异步T触发器156

7.6.1 带有复位的异步T触发器简介156

7.6.2 带有复位的异步T触发器的设计156

7.7 带有复位的同步T触发器158

7.7.1 带有复位的同步T触发器简介158

7.7.2 带有复位的同步T触发器的设计158

第8章 时序逻辑电路的设计实验160

8.1 寄存器160

8.1.1 寄存器简介160

8.1.2 寄存器的设计161

8.2 锁存器162

8.2.1 锁存器简介162

8.2.2 锁存器的设计163

8.3 移位寄存器164

8.3.1 移位寄存器简介164

8.3.2 移位寄存器的设计165

8.4 计数器167

8.4.1 4位二进制异步加法计数器简介167

8.4.2 4位二进制异步加法计数器的设计168

8.4.3 十进制（任意进制）同步加法计数器简介170

8.4.4 十进制同步加法计数器的设计170

第9章 CPLD/FPGA的设计应用172

9.1 跑马灯实验172

9.1.1 实验要求172

9.1.2 实现方法172

9.1.3 程序设计172

9.2 多位数码管的动态扫描显示174

9.2.1 实验要求174

9.2.2 实现方法174

9.2.3 程序设计174

9.3 蜂鸣器发声实验177

9.3.1 实验要求177

9.3.2 实现方法177

9.3.3 程序设计177

9.4 简易电子琴实验178

9.4.1 实验要求178

9.4.2 实现方法178

9.4.3 程序设计179

9.5 驱动字符型液晶显示器实验180

9.5.1 实验要求180

9.5.2 字符型液晶控制器的指令简介180

9.5.3 字符型液晶控制器的工作时序183

9.5.4 时序参数184

9.5.5 实现方法184

9.5.6 程序设计184

9.6 串口接收实验188

9.6.1 实验要求188

9.6.2 实现方法188

9.6.3 程序设计188

9.7 串口发送实验192

9.7.1 实验要求192

9.7.2 实现方法193

9.7.3 程序设计193

9.8 RS232收发实验197

9.8.1 实验要求197

9.8.2 实现方法197

9.8.3 程序设计198

9.9 RS232收发不同内容的实验204

9.9.1 实验要求204

9.9.2 实现方法205

9.9.3 程序设计205

9.10 简易数字电子钟212

9.10.1 实验要求212

9.10.2 实现方法212

9.10.3 程序设计212

第10章 51单片机的基本知识217

10.1 51单片机的基本结构217

10.2 80C51基本特性及引脚定义218

10.2.1 80C51的基本特征218

10.2.2 80C51的引脚定义及功能219

10.3 80C51的内部结构220

10.4 80C51的存储器配置和寄存器222

第11章 单片机C语言基础知识225

11.1 C语言的标识符与关键字225

11.2 数据类型227

11.3 常量、变量及存储类型227

11.4 数组230

11.4.1 一维数组的定义231

11.4.2 二维及多维数组的定义231

11.4.3 字符数组232

11.4.4 数组元素赋初值232

11.4.5 数组作为函数的参数233

11.5 C语言的运算233

11.5.1 算术运算符233

11.5.2 关系运算符234

11.5.3 逻辑运算符234

11.5.4 赋值运算符235

11.5.5 自增和自减运算符235

11.5.6 逗号运算符236

11.5.7 条件运算符236

11.5.8 位运算符236

11.5.9 sizeof运算符236

11.6 流程控制237

11.6.1 条件语句与控制结构237

11.6.2 循环语句239

11.7 函数241

11.7.1 函数定义的一般形式241

11.7.2 函数的参数和函数返回值242

11.7.3 函数调用的三种方式242

11.8 指针243

11.8.1 指针与地址244

11.8.2 指针变量的定义244

11.8.3 指针变量的引用244

11.8.4 数组指针与指向数组的指针变量245

11.8.5 指针变量的运算246

11.8.6 指向多维数组的指针和指针变量246

11.9 结构体247

11.9.1 结构体的概念247

11.9.2 结构体类型变量的定义247

11.9.3 结构体类型需要注意的地方249

11.9.4 结构体变量的引用249

11.9.5 结构体变量的初始化250

11.9.6 结构体数组250

11.9.7 指向结构体类型数据的指针250

11.9.8 用指向结构体变量的指针引用结构体成员251

11.9.9 指向结构体数组的指针251

11.9.10 将结构体变量和指向结构体的指针作函数参数251

11.10 共用体252

11.10.1 共用体类型变量的定义252

11.10.2 共用体变量的引用253

11.11 中断函数253

11.11.1 什么是中断253

11.11.2 中断响应及C51编程254

11.11.3 51单片机的常用中断源和中断向量255

11.11.4 编写51单片机中断函数时应严格遵循的规则255

第12章 CPLD/FPGA与单片机的接口及数据传输257

12.1 CPLD/FPGA与单片机AT89S51的接口连接及数据传输实验257

12.1.1 实验要求257

12.1.2 实现方法257

12.1.3 CPLD/FPGA程序设计258

12.1.4 单片机程序设计260

12.2 单片机直接访问方式驱动液晶267

12.2.1 实验要求267

12.2.2 实现方法267

12.2.3 CPLD/FPGA程序设计268

12.2.4 单片机程序设计269

12.3 单片机间接控制方式驱动液晶273

12.3.1 实验要求273

12.3.2 实现方法273

12.3.3 CPLD/FPGA程序设计274

12.3.4 单片机程序设计274

第13章 CPLD/FPGA与单片机的联合设计实例——液晶显示频率计279

13.1 设计要求279

13.2 实现方法279

13.2.1 CPLD/FPGA的功能设计279

13.2.2 单片机的功能设计280

13.3 CPLD/FPGA程序设计280

13.4 单片机程序设计286

参考文献293