前言

电子设计自动化（Electronic Design Automation，EDA）是现代电子信息工程领域的一门新技术，它是在先进的计算机工作平台上开发出来的一整套电子系统设计的软硬件工具，并提供了先进的电子系统设计方法。EDA技术是电子设计技术和电子制造技术的核心，其发展和推广应用极大地推动了电子信息行业的发展。

现在的大规模FPGA器件已经相当普及，电路规模发展到现在的百万门级，半导体蚀刻技术已经可以达到14nm，FPGA内部也已经集成CPU软核或硬核，同时提供复杂DSP的专用IP，使得SOPC技术成为一个发展的方向。EDA技术及其应用水平已成为一个国家电子信息工业现代化的重要标志之一。

EDA已经成为电子设计的主要手段，使工程师们在高效设计的同时，可以进行精确的硬件抽象和仿真，保证产品开发的短周期和高质量，作为一个电子技术工程技术人员不懂VHDL语言和FPGA/CPLD器件设计，就像在计算机时代不会使用计算机一样可怕。EDA技术是电子技术类课程教学改革的重要方向，是培养出适应21世纪发展需要的高素质的全面人才的必不可少的课程。

EDA技术课程主要内容包括三个部分：①大规模可编程器件，它是利用EDA技术进行电子系统设计的载体；②硬件描述语言，它是利用EDA技术进行电子系统设计的主要表达手段；③软件开发工具，它是利用EDA技术进行电子系统设计的智能化的自动化设计工具。“EDA技术”课程主要是让学生了解EDA的基本概念和基本原理，掌握HDL编写规范，掌握逻辑综合的理论和方法，使用EDA工具软件进行相关的实践并从事简单系统的设计，提高工程实践能力；学会应用EDA技术解决一些简单的电子设计问题。该课程立足于电子硬件设计，但同时以计算机软件作为设计的工具和辅助手段。

2006年国家电工电子项目在武汉职业技术学院建立“EDA实训基地”。Altera公司于2008年9月捐赠武汉职业技术学院价值53万多美元Altera产品，隆重举行了武汉职业技术学院-Altera EDA/SOPC联合实验室揭牌暨捐赠仪式，成为Altera在中国的第一个高职院校的联合实验室（截至到现在有包括清华大学在内的等百余个联合实验室）。武汉职业技术学院参与发起并成为“中南地区EDA/SOPC技术研究会”常务理事单位之一。

武汉职业技术学院于2000年开设“EDA技术”课程，根据高职学生培养实用型、技术应用型人才的目标，以实用、够用为原则，编写了“EDA技术”讲义，试用5年来效果较好，于2006年出版了《EDA技术实用教程》，2009年出版了《EDA技术与实践教程》。在使用中发现仍存在很多问题：一是部分代码有误；二是以MAX+plusⅡ为蓝本，不符合时代进步的要求；三是内容过于庞杂，难以符合实用、够用的原则。

还有一个问题很纠结。各大公司的设计套件平均每半年更新一次，软件的更新意味着硬件的落后，也要随之更新，这在各个院校都很难实现。要不要追求新版本也是一个问题。本课程EDA技术，应该说是所有电子大类及相关专业应该掌握的技术，一种入门级普及教育；Altera于2015年被Intel收购，作为英特尔的新业务部门运营，称为可编程解决方案事业部（PSG），其开发工具QuartusⅡ更名为Quartus Prime，主要在性能、效率、可用性上有所提升。思虑再三，暂不更新教学软件的版本。

本书采用结合传统与现代高职院校推崇的“基于行动导向”之间的方法编写，并提供参考授课计划及自学方法，整体分为基础篇、实战篇两部分，两者相辅相成、有机融合。根据高职学生培养实用型、技术应用型人才的目标，以实用、够用为原则，理论知识尽量简明，重视实践环节。书中给出了大量的实例，通过这些实例，读者可以很容易从模仿中快速学会用VHDL设计电路，并应用EDA技术解决一些中、小规模的系统设计问题。

本书在正文前提供了参考授课计划及自学建议，方便教师授课和学生自学。第1章概述了EDA技术的主要内容、特点及发展趋势；第2章简要介绍了FPGA/CPLD的发展历程、结构与工作原理及特点，Altera的成熟器件、新型器件和配置芯片，FPGA/CPLD器件的配置与编程；第3章介绍了QuartusⅡ设计流程，分步骤通过6个设计实例介绍了输入设计与编译、仿真及时序分析、下载实现及硬件测试、可参数化宏模块的调用及SOPC技术入门，涵盖了QuartusⅡ设计的主要内容，方便读者快速掌握EDA开发工具的使用方法；第4章介绍了硬件描述语言VHDL语法概要，为突出重点、节省篇幅，例题均标注在第5章的实例中；第5章用VHDL给出了常用单元电路的设计，让学生从模仿中快速用VHDL设计电路；第6章由浅入深，精选了6个基础训练项目，建议教学活动由此展开；第7章精选了6个综合训练项目，前4个训练项目让读者充分体会由电子积木（模块）构建数字系统设计，后2个训练项目让读者体会到高起点开发应用之快乐，可供小型课程设计之用。第8章选取了本学期几个完成了硬件实验的学生作品，以期作抛砖引玉之用。

本书采用Altera大学计划全球推广DE2开发板为蓝本，描述实践环节。本教材提供的所有VHDL代码均在QuartusⅡ9.0+SP1上综合通过，部分例题给出了仿真结果。

本书由武汉职业技术学院宋烈武编著，参加编写的有武汉职业技术学院王碧芳、杨慧、虞沧、曹艳，仙桃职业技术学院胡进德，湖北众有科技有限公司的刘忠成参与了部分编写，还有第8章收录了通信17304班的刘泽林、刘永万、苏昌镐，电信17202班的夏天等同学的作品，在此表示衷心的感谢。

由于编者水平有限，书中难免存在不足之处，敬请读者批评指正。编者E-mail：dzgcslw@163.com。

谢谢关爱本教材的朋友！

编者

2018年12月