第2版前言

计算机技术和微电子工艺的发展，使得现代数字系统的设计和应用进入了新的阶段。电子设计自动化（EDA）技术在数字系统设计中起的作用越来越重要，新的工具和新的设计方法不断推出，可编程逻辑器件不断增加新的模块，功能越来越强，硬件设计语言也顺应形势，推出新的标准，更加好用，更加便捷。

本书第1版承蒙广大读者的认可和喜爱，并被许多学校选为教材，推出三年多时间以来，由于技术的发展，需要对书中的内容进行更新，因此对全书认真做了全面的修订。第2版较之前一版，在以下几个方面做了比较大的改进：

（1）由于FPGA器件的更新换代非常快，因此对有关器件的内容根据其发展做了更新。

（2）在软件设计方面，由于Quartus II软件的使用越来越广泛，因此增加了Quartus II的使用介绍；而MAX+plus II发展到10.2版本后，Altera不再推出新版本，但考虑到MAX+plus II由于其方便易用和优良的性能，仍受到很多设计人员的喜爱和欢迎，在很多学校也仍在使用，是经典的大众化设计工具，因此仍保留MAX+plus II，并增加了若干典型实例，同时增加了Synplify Pro/Synplify、ModelSim等第三方工具软件使用方法的介绍。

（3）由于原理图设计开发也是很重要的数字设计手段，同时在科研开发中被广泛采用，因此增加了原理图设计一章。

（4）在Verilog HDL语言方面做了全面的扩充，对Verilog HDL数字系统设计做了更为深入的阐述，以可综合的设计为主，增加了Verilog HDL仿真的内容。

（5）增加了实验设计部分，通过 10 个典型的实验让读者熟悉原理图和文本设计输入方式，熟悉软件的使用和有关的设计技术，便于实验教学。

（6）增加了习题等内容。

由于 EDA 技术的发展，使得现代数字系统设计从设计思想、设计工具到实现方式都产生了深刻的变化，呈现出新的特点，怎样在教学中体现出这些变化，抓住 EDA 技术和数字设计的实质，是每一个在该学科领域从事教学的老师所面临和思考的问题。其根本目的是在有限的学时内，将数字设计技术本质的内容作为讲授的重点，传达给学生，从而掌握数字系统设计和EDA技术的精髓。

本书主要以CPLD/FPGA器件、EDA软件工具、Verilog HDL硬件描述语言三方面内容作为主线，上述三者是进行现代数字系统设计不可或缺的工具，也是每个设计者必须掌握的内容。

首先数字系统的设计和实现离不开 CPLD/FPGA 器件，因为很多数字系统是基于CPLD/FPGA 器件实现的，本书对 CPLD/FPGA 器件的结构与功能特点做了分析，对目前主流的PLD器件做了概述。

EDA软件工具也在设计开发中起着重要作用，好的EDA软件为数字设计开发提供了平台和工具，它将设计者的设计思想自动、高效地转化为物理电路或网表结构，并以直观、便捷的形式提供了仿真模拟的手段。没有EDA工具的支持，进行现代数字设计是不可想像的，本书详细介绍了典型EDA工具的使用方法，并以典型实例的设计作为展示。

此外，在现代数字系统设计中，一个明显的特点是越来越多地采用硬件描述语言来进行设计，作为一个从事数字设计开发的工程师，必须至少熟练掌握一种 HDL 语言，其中Verilog HDL和VHDL显然是首选，这两种语言已成为IEEE的标准，并各有自己的特色。本书选择Verilog HDL语言作为讲授的重点，Verilog HDL语言是在C语言基础上发展而来的硬件描述语言，具有简捷、高效、易学、功能强的特点，具有广泛的应用群体。本书系统介绍Verilog HDL语言的语法、语句，以可综合的设计为重点，通过大量的例程由浅入深地展示了Verilog HDL数字设计的方法与技巧。所有实例全部通过了调试，并尽量给出例程综合和仿真的结果，以便于对照，并有助于建立语言描述和硬件电路的映射关系，也可以将这些设计移植到其他设计平台上。

本书共12章。第1章对EDA技术进行综述，解释了有关的概念，介绍流行的EDA软件和数字系统设计的流程。第2章介绍典型CPLD/FPGA器件的结构与特点，以及在系统编程（ISP）和边界扫描测试（BST）技术，并对目前主流的CPLD/FPGA器件做了概述。第3章中以具体的实例，介绍用Quartus II、MAX+plus II软件进行原理图设计开发的过程。第4章介绍基于硬件描述语言的设计过程以及与文本设计有关的典型EDA软件工具的使用方法。在第5、6章中，详细介绍了Verilog HDL的语言要素、行为语句、任务和函数等内容。第7章介绍Verilog HDL数字设计的层次和描述风格。第8章是有关仿真的内容，包括系统任务和函数、UDP元件、延时模型等，还提供电路仿真的具体实例。第9章列举了常用数字电路的设计方法。第10章讨论了设计方法和设计优化的问题。第11章是算法和较复杂数字逻辑的实现方法。第12章通过10个典型的实验进一步熟悉原理图和文本设计输入方式，熟悉典型软件的使用方法。

感谢张雄伟教授对作者的支持与帮助，感谢杨吉斌博士的大力协助。

数字系统设计与EDA技术是不断发展变化的，要掌握数字设计和EDA技术的精髓，需要设计者在不断实践的过程中不懈地摸索和积累，逐步提高自己的设计水平。本书试图起到快速入门、抛砖引玉的作用，但由于作者水平所限，虽然做了很大努力，书中错误与疏漏之处仍在所难免，真诚希望同行和广大读者给予批评指正。

作者的电子邮件地址：wjm_ice@163.com。