Lehrbuch Digitaltechnik - Eine Einführung mit VHDL.

von: Jürgen Reichardt

De Gruyter Oldenbourg, 2009

ISBN: 9783486593600

Sprache: Deutsch

413 Seiten, Download: 15424 KB

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Lehrbuch Digitaltechnik - Eine Einführung mit VHDL.

	Vorwort	6
	Inhaltsverzeichnis	8
	1 Einleitung	16
	1.1 Die Hardwarebeschreibungssprache VHDL	18
	1.2 Digitale und Analoge Signale	19
	1.3 Digitale Systeme	20
	1.4 Gliederung des Buches	23
	1.5 Vertiefende Aufgaben	24
	2 Modellierung digitaler Schaltungen	26
	2.1 Lernziele	26
	2.2 Entwurfssichten und Abstraktionsebenen	26
	2.3 Modellierung mit Hardwarebeschreibungssprachen	29
	2.4 Kombinatorische und getaktete Logik	31
	2.5 Entwurfsmethodik für programmierbare digitale	34
	Schaltungen	34
	2.6 Vertiefende Aufgaben	35
	3 Boole’sche Algebra	36
	3.1 Lernziele	36
	3.2 Schaltvariable und Schaltfunktionen, Signale	36
	3.3 Elementare Schaltfunktionen	37
	3.4 Rechenregeln der Schaltalgebra	40
	3.5 Vollständige Systeme	44
	3.6 Normalformen	47
	3.7 Realisierung von Schaltfunktionen mit Wahrheitstabellen	49
	3.8 XOR- und XNOR-Logik	52
	3.9 Vorrangregeln	54
	3.10 Schaltsymbole	55
	3.11 Implementierung von Schaltfunktionen mit Multiplexern	58
	3.12 Analyse von Schaltnetzen	60
	3.13 Vertiefende Aufgaben	62
	4 VHDL-Einführung I	66
	4.1 Lernziele	66
	4.2 Syntaxnotation	66
	4.3 Der Aufbau eines VHDL-Modells	67
	4.4 VHDL-Testbenches	79
	4.5 Vertiefende Aufgaben	82
	5 Zahlensysteme in der Digitaltechnik	84
	5.1 Lernziele	85
	5.2 Polyadische Zahlensysteme	85
	5.3 Umwandlung zwischen Zahlensystemen	87
	5.4 Addition und Subtraktion vorzeichenloser Dualzahlen	89
	5.5 Darstellung negativer Zahlen	91
	5.6 Darstellung rationaler Zahlen	97
	5.7 Vertiefende Aufgaben	101
	6 Logikminimierung	104
	6.1 Lernziele	104
	6.2 Minimierung mit KV-Tafeln	104
	6.3 Softwarealgorithmen zur zweistufigen Minimierung	122
	6.4 Minimierungskonzepte für FPGAs	124
	6.5 Vertiefende Aufgaben	125
	7 VHDL-Einführung II	128
	7.1 Lernziele	128
	7.2 Das VHDL-Prozesskonzept	128
	7.3 Ereignisgesteuerte Simulatoren	130
	7.4 Verzögerungsmodelle	133
	7.5 Sequenzielle Anweisungen in Prozessen	134
	7.6 Prozesse ohne Sensitivityliste	138
	7.7 Verwendung von Variablen in Prozessen	139
	7.8 Modellierungsbeispiel	140
	7.9 Vertiefende Aufgaben	143
	8 Codes	146
	8.1 Lernziele	146
	8.2 Charakterisierung und Klassifizierung	146
	8.3 Zahlencodes	147
	8.4 Code für die Längen- und Winkelmesstechnik	151
	8.5 Methoden der Fehlererkennung und -korrektur	153
	8.6 Vertiefende Aufgaben	156
	9 Physikalische Implementierung und Beschaltung von Logikgattern	158
	9.1 Lernziele	158
	9.2 Logikgatter in CMOS-Technologie	158
	9.3 Logikzustände und elektrische Pegel	163
	9.4 Statische CMOS-Logikgatter	166
	9.5 Beschaltung von Gatterausgängen	167
	9.6 VHDL-Modellierung mit den Datentypen	173
	std_ulogic und std_logic	173
	9.7 Vertiefende Aufgaben	180
	10 Datenpfadkomponenten	182
	10.1 Lernziele	183
	10.2 Multiplexer	183
	10.3 Binärzahlendecoder und Demultiplexer	185
	10.4 Prioritätsencoder	188
	10.5 Code-Umsetzer	190
	10.6 Komparator	192
	10.7 Hierarchische Strukturmodellierung in VHDL	193
	10.8 Addierer	195
	10.9 Hardware-Multiplizierer	207
	10.10 Arithmetik in VHDL	210
	10.11 Vertiefende Aufgaben	213
	11 Latches und Flipflops in synchronen Schaltungen	216
	11.1 Lernziele	217
	11.2 Das RS-Latch	217
	11.3 Das D-Latch (Data-Latch)	225
	11.4 D-Flipflops	227
	11.5 JK-Flipflop	236
	11.6 T-Flipflop	237
	11.7 Zweispeicher-Flipflops	239
	11.8 RTL-Modellierung synchroner Schaltungen	241
	11.9 Zusammenfassung	243
	11.10 Vertiefende Aufgaben	244
	12 Entwurf synchroner Zustandsautomaten	250
	12.1 Lernziele	251
	12.2 Formale Beschreibung von Zustandsautomaten	251
	12.3 Entwurf eines Geldwechselautomaten	253
	12.4 Impulsfolgeerkennung mit Zustandsautomaten	270
	12.5 Vertiefende Aufgaben	276
	13 Entwurf von Synchronzählern	278
	13.1 Lernziele	279
	13.2 Manuelle Implementierung von Zählern	279
	13.3 Standardzähler	288
	13.4 Vertiefende Aufgaben	297
	14 Schieberegister	300
	14.1 Lernziele	300
	14.2 Arbeitsweise von Schieberegistern	300
	14.3 Serien-Parallel-Umsetzer	302
	14.4 Parallel-Serien-Umsetzer	305
	14.5 Zähler mit Schieberegistern	308
	14.6 Linear rückgekoppelte Schieberegister	313
	14.7 Vertiefende Aufgaben	316
	15 Digitale Halbleiterspeicher	318
	15.1 Lernziele	318
	15.2 Übersicht	318
	15.3 Nichtflüchtige Speicher	322
	15.4 Flüchtige Speicher	328
	15.5 FIFO-Speicher	340
	15.6 Speichererweiterung	346
	15.7 Vertiefende Aufgaben	350
	16 Programmierbare Logik	352
	16.1 Lernziele	352
	16.2 PLD-Architekturen	352
	16.3 SPLDs	354
	16.4 CPLDs	365
	16.5 FPGAs	369
	16.6 Vertiefende Aufgaben	378
	17 Anhang	380
	17.1 Hinweise zur Verwendung des Simulators ModelSim XE Starter	380
	17.2 VHDL-Codierungsempfehlungen	393
	18 Literaturverzeichnis	398
	19 Sachregister	402

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