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Guias e Dicas
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Eletrônica digital moderna e VHDL, Manuais, Projetos, Pesquisas de Design de Sistemas Digitais

Livro texto, sobre implimentação de circuitos digitais ultilizando plataforma FPGA e linguagem VHDL.

Tipologia: Manuais, Projetos, Pesquisas

2020

Compartilhado em 07/10/2020

arthur-henrique-santos-meira-9
arthur-henrique-santos-meira-9 🇧🇷

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EletrônicaDigitalModernaeVHDL
VolneiA.Pedroni,Elsevier,2010
Tradução(comrevisão,atualizaçãoeampliação)de
DigitalElectronicsandDesignwithVHDL
Elsevier/MorganKaufmann,USA,2008
Conteúdo
1Introdução
1.1NotasHistóricas
1.2AnalógicoversusDigital
1.3Bits,BytesePalavras
1.4CircuitosDigitais
1.5CircuitosCombinacionaisversusCircuitosSequenciais
1.6CircuitosIntegrados
1.7PlacasdeCircuitoImpresso
1.8ValoresLógicosversusValoresFísicos
1.9NãoProgramável,ProgramávelecomHardwareProgramável
1.10FormasdeOndasBinárias
1.11RespostasDC,ACeTransiente
1.12DispositivosLógicosProgramáveis
1.13SínteseeSimulaçãodeCircuitoscomVHDL
1.14SimulaçãodeCircuitoscomSPICE
1.15AnálisenoNíveldePortasLógicasversusnoNíveldeTransistor
2RepresentaçõesBinárias
2.1CódigoBinário
2.2CódigosOctaleHexadecimal
2.3CódigoGray
2.4CódigoOneHot
2.5CódigoJohnson
2.6CódigoBCD
2.7CódigosparaNúmerosNegativos
2.7.1CódigoSinalMagnitude
2.7.2CódigoComplementodeUm
2.7.3AdiçãoBinária
2.7.4CódigoComplementodeDois
2.8RepresentaçãoporPontoFlutuante
2.8.1PadrãoIEEE754
2.8.2PontoFlutuanteversusInteiro
2.9CódigoASCII
2.9.1CódigoASCII
2.9.2CódigoASCIIExtendido
2.10CódigoUnicode
2.10.1CaracteresUnicode
2.10.2CodificaçãoUTF8
2.10.3CodificaçãoUTF16
2.10.4CodificaçãoUTF32
2.11Exercícios
3AritméticaBinária47
3.1AdiçãosemSinal
3.2AdiçãoeSubtraçãocomSinal
3.3OperaçõesdeDeslocamento(Shift)
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Eletrônica Digital Moderna e VHDL

Volnei A. Pedroni, Elsevier, 2010 Tradução (com revisão, atualização e ampliação) de Digital Electronics and Design with VHDL Elsevier / Morgan Kaufmann, USA, 2008

Conteúdo

1 Introdução 1.1 Notas Históricas 1.2 Analógico versus Digital 1.3 Bits, Bytes e Palavras 1.4 Circuitos Digitais 1.5 Circuitos Combinacionais versus Circuitos Sequenciais 1.6 Circuitos Integrados 1.7 Placas de Circuito Impresso 1.8 Valores Lógicos versus Valores Físicos 1.9 Não Programável, Programável e com Hardware Programável 1.10 Formas de Ondas Binárias 1.11 Respostas DC, AC e Transiente 1.12 Dispositivos Lógicos Programáveis 1.13 Síntese e Simulação de Circuitos com VHDL 1.14 Simulação de Circuitos com SPICE 1.15 Análise no Nível de Portas Lógicas versus no Nível de Transistor 2 Representações Binárias 2.1 Código Binário 2.2 Códigos Octal e Hexadecimal 2.3 Código Gray 2.4 Código One‐Hot 2.5 Código Johnson 2.6 Código BCD 2.7 Códigos para Números Negativos 2.7.1 Código Sinal‐Magnitude 2.7.2 Código Complemento de Um 2.7.3 Adição Binária 2.7.4 Código Complemento de Dois 2.8 Representação por Ponto Flutuante 2.8.1 Padrão IEEE 754 2.8.2 Ponto Flutuante versus Inteiro 2.9 Código ASCII 2.9.1 Código ASCII 2.9.2 Código ASCII Extendido 2.10 Código Unicode 2.10.1 Caracteres Unicode 2.10.2 Codificação UTF‐ 8 2.10.3 Codificação UTF‐ 16 2.10.4 Codificação UTF‐ 32 2.11 Exercícios 3 Aritmética Binária 47 3.1 Adição sem Sinal 3.2 Adição e Subtração com Sinal 3.3 Operações de Deslocamento (Shift)

3.4 Multiplicação sem Sinal 3.5 Multiplicação com Sinal 3.6 Divisão sem Sinal 3.7 Divisão com Sinal 3.8 Adição e Subtração com Ponto Flutuante 3.9 Multiplicação com Ponto Flutuante 3.10 Divisão com Ponto Flutuante 3.11 Exercícios 4 Introdução aos Circuitos Digitais 69 4.1 Introdução ao Transistor MOS 4.2 Inversor e Lógica CMOS 4.2.1 Inversor 4.2.2 Lógica CMOS 4.2.3 Consumo de Energia 4.2.4 Produto Potência‐Atraso 4.2.5 Voltagens Lógicas 4.2.6 Diagramas de Tempo para Circuitos Combinacionais 4.3 Portas AND e NAND 4.4 Portas OR e NOR 4.5 Portas XOR e XNOR 4.6 Somador de Módulo 2 4.7 Buffer 4.8 Buffer de Três Estados 4.9 Buffer de Dreno Aberto 4.10 Flip‐Flop Tipo D 4.11 Registradores de Deslocamento 4.12 Contadores 4.13 Gerador de Sequência Pseudorandômica 4.14 Exercícios 5 Álgebra Booleana 5.1 Álgebra Booleana 5.2 Tabelas Verdade 5.3 Minterms e Equações SOP 5.4 Maxterms e Equações POS 5.5 Circuitos Padrões para Equações SOP e POS 5.6 Mapas de Karnaugh 5.7 Mapas de Karnaugh Extensos 5.8 Outras Técnicas de Simplificação de Funções 5.8.1 O Algoritmo de Quine‐McCluskey 5.8.2 Outros algoritmos de Simplificação 5.9 Tempo de Propagação e Glitches 5.10 Exercícios 6 Códigos de Linha 6.1 Utilização de Códigos de Linha 6.2 Parâmetros e Tipos de Códigos de Linha 6.3 Códigos Unipolares 6.4 Códigos Polares 6.5 Códigos Bipolares 6.6 Códigos Bifase/Manchester 6.7 Códigos MLT 6.8 Códigos mB/nB 6.9 Códigos PAM 6.10 Exercícios 7 Códigos Detectores e Corretores de Erros 7.1 Códigos de Detecção e Correção de Erros

10.7 Outras Arquiteturas MOS Estáticas 10.7.1 Lógica Pseudo‐nMOS 10.7.2 Lógica com Portas de Transmissão 10.7.3 Lógica BiCMOS 10.8 Arquiteturas MOS Dinâmicas 10.8.1 Lógica Dinâmica 10.8.2 Lógica Dominó 10.8.3 Lógica CMOS com Clock (C 2 MOS) 10.9 Circuitos de I/O Modernos 10.9.1 Padrões TTL e LVTTL 10.9.2 Padrões CMOS e LVCMOS 10.9.3 Padrões SSTL 10.9.4 Padrões HSTL 10.9.5 Padrão LVDS 10.9.6 Exemplo de Uso do LVDS: PCI Express Bus 10.10 Exercícios 11 Circuitos Combinacionais Lógicos 11.1 Circuitos Combinacionais versus Circuitos Sequenciais 11.2 Circuitos^ Lógicos^ versus^ Circuitos^ Aritméticos 11.3 Portas Lógicas Básicas 11.4 Portas Lógicas Compostas 11.4.1 Circuito CMOS baseado em SOP 11.4.2 Circuito CMOS baseado em POS 11.5 Codificadores e Decodificadores 11.5.1 Decodificador de Endereço 11.5.2 Decodificador de Endereço com Enable 11.5.3 Decodificadores de Endereço Grandes 11.5.4 Diagramas de Tempo 11.5.5 Codificador de Endereço 11.6 Multiplexador 11.6.1 Multiplexadores Básicos 11.6.2 Multiplexadores Grandes 11.6.3 Diagramas de Tempo 11.7 Detector de Paridade 11.8 Codificador de Prioridade 11.9 Ordenador Binário 11.10 Deslocadores (Shifters) 11.11 Geradores de Clock sem Sobreposição 11.12 Estreitadores de Pulsos 11.13 Portas com Histerese (Schmitt Triggers) 11.14 Memórias 11.15 Exercícios 11.16 Exercícios com VHDL 11.17 Exercícios com SPICE 12 Circuitos Combinacionais Aritméticos 12.1 Circuitos Lógicos versus Circuitos Aritméticos 12.2 Somadores Básicos 12.2.1 Somador de um Bit (Completo e Parcial) 12.2.2 Somador Carry‐Ripple 12.3 Somadores Rápidos 12.3.1 Sinais Generate, Propagate e Kill 12.3.2 Abordagens para Somadores Rápidos 12.3.3 Somador Manchester Carry‐Chain 12.3.4 Somador Carry‐Skip 12.3.5 Somador Carry‐Select 12.3.6 Somador Carry‐Lookahead 12.4 Somador Serial

12.5 Somadores/Subtratores com Sinal 12.5.1 Somadores Com Sinal versus Sem Sinal 12.5.2 Subtratores 12.6 Incrementador, Decrementador e Complementador de Dois 12.6.1 Incrementador 12.6.2 Decrementador 12.6.3 Complementador de Dois 12.7 Comparadores 12.8 Unidade Lógica e Aritmética (ALU) 12.9 Multiplicadores 12.9.1 Multiplicador Paralelo sem Sinal 12.9.2 Multiplicador Paralelo com Sinal 12.9.3 Multiplicador Paralelo‐Serial Sem sinal 12.9.4 Multiplicadores Sem e Com Sinal Baseados em ALU 12.10 Divisores 12.11 Exercícios 12.12 Exercícios com VHDL 12.13 Exercícios com SPICE 13 Registradores 13.1 Lógica Sequencial versus Lógica Combinacional 13.2 Latch SR (SRL) 13.3 Latch D (DL) 13.3.1 Funcionamento do DL 13.3.2 Parâmetros Relacionados ao Tempo 13.3.3 Circuitos de DLs 13.3.4 DLs Estáticos Baseados em Multiplexador 13.3.5 DLs Estáticos Tipo RAM 13.3.6 DLs Estáticos de Modo Corrente 13.3.7 DLs Dinâmicos 13.4 Flip‐Flop D (DFF) 13.4.1 Funcionamento do DFF 13.4.2 Parâmetros Relacionados ao Tempo 13.4.3 Técnicas de Construção de DFFs 13.4.4 Circuitos de DFFs 13.5 DFFs Mestre‐Escravo 13.5.1 DFFs Mestre‐Escravo Clássicos 13.5.2 Atraso de Clock e Transições de Clock Lentas 13.5.3 DFFs Mestre‐Escravo Especiais 13.6 DFFs Baseados em Pulsos 13.6.1 Estreitadores de Pulsos 13.6.2 DFFs Baseados em Pulsos 13.7 DFFs de Borda Dupla 13.8 DFFs Estatisticamente de Baixo Consumo 13.9 Portas de Controle para DFFs 13.9.1 DFF com Reset e Preset 13.9.2 DFF com Enable 13.9.3 DFF com Clear 13.10 Flip‐Flop T (TFF) 13.11 Exercícios 13.12 Exercícios com SPICE 14 Circuitos Sequenciais 14.1 Registradores de Deslocamento 14.2 Contadores Síncronos 14.3 Contadores Assíncronos 14.4 Geradores de Sinais 14.5 Divisores de Frequência 14.6 PLLs e Prescalers

18.4.2 Arquitetura de FPGAs 18.4.3 CLB e Slice da Virtex 5 18.4.4 LAB e ALM da Stratix III 18.4.5 Blocos RAM 18.4.6 Blocos DSP 18.4.7 Gerenciamento de Clock 18.4.8 Tipos de I/O 18.4.9 Características Adicionais 18.4.10 Resumo e Comparação 18.5 Exercícios 19 Resumo de VHDL 19.1 Sobre VHDL 19.2 Estrutura do Código VHDL 19.3 Bibliotecas e Pacotes Fundamentais 19.4 Tipos de Dados Predefinidos 19.5 Objetos (CONSTANT, SIGNAL, VARIABLE) 19.6 Tipos de Dados Definidos pelo Usuário 19.7 Operadores 19.8 Atributos 19.9 Código Concorrente versus Código Sequencial 19.10 Código Concorrente (WHEN, SELECT, GENERATE) 19.11 Código Sequencial (PROCESS, IF, CASE, LOOP, WAIT) 19.12 ASSERT e ALIAS 19.13 Pacotes (PACKAGE) 19.14 Componentes (COMPONENT) 19.15 Funções (FUNCTION) 19.16 Procedimentos (PROCEDURE) 19.17 VHDL para Máquinas de Estados 19.18 Exercícios 20 Projetos de Circuitos Combinacionais Lógicos com VHDL 20.1 Decodificador de Endereço Genérico 20.2 Função Conversora de BCD para SSD 20.3 Multiplexador Genérico 20.4 Codificador de Prioridade Genérico 20.5 Projeto de Memória ROM 20.6 Projeto de Memórias RAM Síncronas 20.7 Exercícios 21 Projetos de Circuitos Combinacionais Aritméticos com VHDL 21.1 Somador Tipo Carry‐Ripple 21.2 Somador Tipo Carry‐Lookahead 21.3 Somadores/Subtratores Com e Sem Sinal 21.4 Multiplicadores/Divisores Com e Sem Sinal 21.5 ALU 21.6 Exercícios 22 Projetos de Circuitos Sequenciais com VHDL 22.1 Registradores de Deslocamento com Data‐Load 22.2 Debouncer para Chave 22.3 Temporizador 22.4 Gerador da Série de Fibonacci 22.5 Medidores de Frequência 22.6 Redes Neurais 22.7 Exercícios 23 Projetos de Máquinas de Estados com VHDL 23.1 Detector de Palavra

23.2 Gerador Universal de Sinais 23.3 Alarme para Carro 23.4 Driver para LCD 23.5 Exercícios 24 Simulação de Circuitos Digitais com VHDL 24.1 Síntese versus Simulação 24.2 Tipos de Testbenches 24.3 Geração de Estímulos 24.4 Teste de Estímulos 24.5 VHDL Padrão para Testbenches 24.6 Desenvolvendo Testbenches do Tipo I 24.7 Desenvolvendo Testbenches do Tipo II 24.8 Desenvolvendo Testbenches do Tipo III 24.9 Desenvolvendo Testbenches do Tipo IV 24.10 Exercícios 25 Simulação de Circuitos Digitais com SPICE 25.1 Sobre SPICE 25.2 Tipos de Análises 25.3 Estrutura Básica de um Código SPICE 25.4 Declarações de Componentes Eletrônicos 25.5 Declarações de Fontes DC Independentes 25.6 Declarações de Fontes AC Independentes 25.7 Declarações de Fontes Dependentes 25.8 Entradas e Saídas em SPICE 25.9 Exemplos de Resposta DC 25.10 Exemplos de Resposta Transiente 25.11 Exemplo de Resposta AC 25.12 Análise Monte Carlo 25.13 Subcircuitos 25.14 Exercícios Envolvendo Circuitos Combinacionais Lógicos 25.15 Exercícios Envolvendo Circuitos Combinacionais Aritméticos 25.16 Exercícios Envolvendo Registradores 25.17 Exercícios Envolvendo Circuitos Sequenciais Apêndices Apêndice A: Tutorial do Simulador ModelSim Apêndice B: Tutorial do Simulador Pspice Referências Índice