Paul Molitor und Jörg Ritter VHDL. Eine Einführung. ein Imprint von Pearson Education
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- Otto Hummel
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1 Paul Molitor und Jörg Ritter VHDL Eine Einführung ein Imprint von Pearson Education München Boston San Francisco Harlow, England Don Mills, Ontario Sydney Mexico City Madrid Amsterdam
2 Inhaltsverzeichnis Einleitung 11 Die VHDL-Geschichte 11 Aufbau des Buches 12 Zur zugehörigen Companion Website 15 Vorlesungsaufzeichnungen 15 Danksagungen 16 Teil I VHDL-Crashkurs 19 Kapitel 1 Entwurf eines Morse-Code-Detektors Schnittstelle des Morse-Code-Detektors Eine erste Realisierung des Morse-Code-Detektors Der Oszillator osc Der Baustein press_duration Architektur des Bausteins morse Verwendung endlicher Automaten 36 Kapitel 2 VHDL ein Überblick Die verschiedenen Sichten in VHDL Strukturelle Beschreibungen Funktionale Beschreibungen Simulation von VHDL-Beschreibungen Signalwertzuweisungen und Signalaktualisierungen Modellierung des Zeitverhaltens von Bausteinen Ausführung eines Prozesses Initialisierungsphase Aktualisierungsphase Ausführungsphase Stoppregeln Illustration an einem kleinen Beispiel 60 Kapitel 3 Aufbau und Grundkonzepte von VHDL Genereller Aufbau einer VHDL-Spezifikation Schnittstellen-Beschreibung eines Bausteins Architekturen eines Bausteins 66
3 8 Inhaltsverzeichnis Konfigurationen Variablen, Signale und Konstanten Deklaration von Variablen, Signalen und Konstanten Variablen- und Signalzuweisungen Signalbasierte Attribute Datentypen und Subtypen Skalare Datentypen Zusammengesetzte Datentypen Zeiger in VHDL Das Datei-Konzept Sequentielle Anweisungen und Kontrollstrukturen Bedingte Verzweigungen und Fallunterscheidungen Schleifen Weitere Anweisungen Funktionen und Prozeduren Nebenläufige Anweisungen und Konstrukte Die nebenläufige assert-anweisung Die nebenläufigen Signalzuweisungen Attribute Selbstdefinierte Attribute Vordefinierte Attribute 115 Teil II Bibliotheken und Packages 119 Kapitel 4 Funktionen und Prozeduren Funktionen Funktionen mit unbeschränkten formalen Parametern Funktionen mit nicht eingeschränkten Rückgabewerten Überladen von Funktionen Saubere und unreine Funktionen Prozeduren 126 Kapitel 5 Packages Erläuterungen an einem Beispiel Das standard-package Vordefinierte skalare Datentypen Vordefinierte physikalische Datentypen Vordefinierte Subtypen, Felder und die Funktion now 137
4 Inhaltsverzeichnis Datei Ein-/Ausgabe Das IEEE Standard Logic Package Der Datentyp std_ulogic Der Subtyp std_logic Weitere Subtypen von std_ulogic Auf dem Datentyp std_ulogic definierte logische Operatoren Konvertierungsfunktionen Detektion der Flanken auf Signalen Sonstige Funktionen Das textio-package Vordefinierte Datentypen Ein- und Ausgabe-Prozeduren 149 Teil III Beispielschaltungen 155 Kapitel 6 Addierer und Subtrahierer Absorbierende, propagierende, generierende Blöcke Das APG-Package Die Deklaration Die Implementierung Allgemeiner Aufbau eines Addierers Serielle Addierer Schnelle Addierer nach dem Ladner/Fisher-Prinzip 174 Kapitel 7 Reaktionstest-Lauflicht Das Spiel Synthese-Richtlinien für synchrone sequentielle VHDL-Entwürfe Synchrone flankengesteuerte Schaltungen Synchrone phasengesteuerte Schaltungen Tristate-Treiber Direktiven zur selektiven Auswahl von VHDL-Code zur Synthese VHDL-Beschreibung des Spiels Variable Taktteilung Generierung von Pseudo-Zufallszahlen Veränderung der Geschwindigkeit des Lauflichtes Ansteuerung der 7-Segment-Anzeigen 197
5 10 Inhaltsverzeichnis Ansteuerung der LED-Zeile und der Game-Over-Behandlung Die Gesamtschaltung 200 Teil IV Validierung von VHDL-Beschreibungen 207 Kapitel 8 Testbenches für APG-Addierer Vollständige Validierung eines Addierers Validierung von Addierern bei großer Bitbreite 216 Kapitel 9 Testbenches für komplexe Entwürfe Xilinx MicroBlaze und Multimedia Demonstration Board Ansteuerung des Video-Encoders ADV Der I 2 C -Bus Der Baustein i2ctop zur Ansteuerung des I 2 C -Busses Eine einfache Testbench Eine Testbench auf Kommandobasis Eine Testbench mit Kommando-Interpreter Dynamische Rekonfigurierung 240 Teil V VHDL IEEE Std Kapitel 10 Reservierte Wörter 253 Kapitel 11 Die formale Syntax Verwendete Schreibweisen Die Syntax 256 Literaturverzeichnis 275 Register 279
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