Lehrbuch Digitaltechnik - Eine Einführung mit VHDL.

Vorwort

Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung

1.1 Die Hardwarebeschreibungssprache VHDL

1.2 Digitale und Analoge Signale

1.3 Digitale Systeme

1.4 Gliederung des Buches

1.5 Vertiefende Aufgaben

2 Modellierung digitaler Schaltungen

2.1 Lernziele

2.2 Entwurfssichten und Abstraktionsebenen

2.3 Modellierung mit Hardwarebeschreibungssprachen

2.4 Kombinatorische und getaktete Logik

2.5 Entwurfsmethodik für programmierbare digitale

Schaltungen

2.6 Vertiefende Aufgaben

3 Boole’sche Algebra

3.1 Lernziele

3.2 Schaltvariable und Schaltfunktionen, Signale

3.3 Elementare Schaltfunktionen

3.4 Rechenregeln der Schaltalgebra

3.5 Vollständige Systeme

3.6 Normalformen

3.7 Realisierung von Schaltfunktionen mit Wahrheitstabellen

3.8 XOR- und XNOR-Logik

3.9 Vorrangregeln

3.10 Schaltsymbole

3.11 Implementierung von Schaltfunktionen mit Multiplexern

3.12 Analyse von Schaltnetzen

3.13 Vertiefende Aufgaben

4 VHDL-Einführung I

4.1 Lernziele

4.2 Syntaxnotation

4.3 Der Aufbau eines VHDL-Modells

4.4 VHDL-Testbenches

4.5 Vertiefende Aufgaben

5 Zahlensysteme in der Digitaltechnik

5.1 Lernziele

5.2 Polyadische Zahlensysteme

5.3 Umwandlung zwischen Zahlensystemen

5.4 Addition und Subtraktion vorzeichenloser Dualzahlen

5.5 Darstellung negativer Zahlen

5.6 Darstellung rationaler Zahlen

5.7 Vertiefende Aufgaben

6 Logikminimierung

6.1 Lernziele

6.2 Minimierung mit KV-Tafeln

6.3 Softwarealgorithmen zur zweistufigen Minimierung

6.4 Minimierungskonzepte für FPGAs

6.5 Vertiefende Aufgaben

7 VHDL-Einführung II

7.1 Lernziele

7.2 Das VHDL-Prozesskonzept

7.3 Ereignisgesteuerte Simulatoren

7.4 Verzögerungsmodelle

7.5 Sequenzielle Anweisungen in Prozessen

7.6 Prozesse ohne Sensitivityliste

7.7 Verwendung von Variablen in Prozessen

7.8 Modellierungsbeispiel

7.9 Vertiefende Aufgaben

8 Codes

8.1 Lernziele

8.2 Charakterisierung und Klassifizierung

8.3 Zahlencodes

8.4 Code für die Längen- und Winkelmesstechnik

8.5 Methoden der Fehlererkennung und -korrektur

8.6 Vertiefende Aufgaben

9 Physikalische Implementierung und Beschaltung von Logikgattern

9.1 Lernziele

9.2 Logikgatter in CMOS-Technologie

9.3 Logikzustände und elektrische Pegel

9.4 Statische CMOS-Logikgatter

9.5 Beschaltung von Gatterausgängen

9.6 VHDL-Modellierung mit den Datentypen

std_ulogic und std_logic

9.7 Vertiefende Aufgaben

10 Datenpfadkomponenten

10.1 Lernziele

10.2 Multiplexer

10.3 Binärzahlendecoder und Demultiplexer

10.4 Prioritätsencoder

10.5 Code-Umsetzer

10.6 Komparator

10.7 Hierarchische Strukturmodellierung in VHDL

10.8 Addierer

10.9 Hardware-Multiplizierer

10.10 Arithmetik in VHDL

10.11 Vertiefende Aufgaben

11 Latches und Flipflops in synchronen Schaltungen

11.1 Lernziele

11.2 Das RS-Latch

11.3 Das D-Latch (Data-Latch)

11.4 D-Flipflops

11.5 JK-Flipflop

11.6 T-Flipflop

11.7 Zweispeicher-Flipflops

11.8 RTL-Modellierung synchroner Schaltungen

11.9 Zusammenfassung

11.10 Vertiefende Aufgaben

12 Entwurf synchroner Zustandsautomaten

12.1 Lernziele

12.2 Formale Beschreibung von Zustandsautomaten

12.3 Entwurf eines Geldwechselautomaten

12.4 Impulsfolgeerkennung mit Zustandsautomaten

12.5 Vertiefende Aufgaben

13 Entwurf von Synchronzählern

13.1 Lernziele

13.2 Manuelle Implementierung von Zählern

13.3 Standardzähler

13.4 Vertiefende Aufgaben

14 Schieberegister

14.1 Lernziele

14.2 Arbeitsweise von Schieberegistern

14.3 Serien-Parallel-Umsetzer

14.4 Parallel-Serien-Umsetzer

14.5 Zähler mit Schieberegistern

14.6 Linear rückgekoppelte Schieberegister

14.7 Vertiefende Aufgaben

15 Digitale Halbleiterspeicher

15.1 Lernziele

15.2 Übersicht

15.3 Nichtflüchtige Speicher

15.4 Flüchtige Speicher

15.5 FIFO-Speicher

15.6 Speichererweiterung

15.7 Vertiefende Aufgaben

16 Programmierbare Logik

16.1 Lernziele

16.2 PLD-Architekturen

16.3 SPLDs

16.4 CPLDs

16.5 FPGAs

16.6 Vertiefende Aufgaben

17 Anhang

17.1 Hinweise zur Verwendung des Simulators ModelSim XE Starter

17.2 VHDL-Codierungsempfehlungen

18 Literaturverzeichnis

19 Sachregister