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内容大纲
本书以目前流行的Xilinx 7系列FPGA的开发为主线,全面讲解FPGA的基础及电路设计、Verilog HDL语言及Vivado的应用,并从组合逻辑和时序逻辑的开发开始,逐渐深入到FPGA的基础应用、综合应用和进阶应用。本书具有理论和实践紧密结合的特点,在内容的设计上既重视学生对基础理论知识的认知过程,又通过由易到难的19个工程实例逐步提高学生的理论知识水平及开发能力,为学生提高FPGA设计开发能力及提高知识应用素质提供平台与指导。通过本书的学习和实践,学生能够达到初级FPGA开发工程技术人员的水平。
本书适合于电子信息类、电气类、自动化类、计算机类、仪器类、能源动力类、航空航天类相关专业学生学习,也适合于广大FPGA开发工程技术人员参考。 -
作者介绍
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目录
前言
第1章 FPGA基础及电路设计
1.1 FPCA基础及7系列FPGA基本原理
1.1.1 FPGA概述
1.1.2 FPGA基本逻辑结构
1.1.3 7系列FPGA CLB
1.1.4 7系列FPGA的I0B
1.1.5 7系列FPGA及7a35tftg256-1特性
1.2 FPGA电路设计
1.2.1 FPGA的BANK电路
1.2.2 LED驱动电路
1.2.3 拨码开关电路
1.2.4 按键电路
1.2.5 七段数码管驱动电路
1.2.6 VGA显示驱动电路
1.2.7 RS-232驱动电路
1.2.8 配置电路
1.2.9 XADC接口和扩展接口
习题
第2章 Verilog HDL语言与ViVado
2.1 Verilog HDL基本结构
2.1.1 一个简单的组合逻辑实例
2.1.2 一个简单的时序逻辑实例
2.1.3 Verilog HDL结构要求
2.2 数据类型及变量、常量
2.2.1 逻辑值和常量
2.2.2 线网型变量wille
2.2.3 寄存器类型reg
2.2.4 符号常量
2.2.5 存储器型变量
2.3 运算符
2.3.1 算术运算符
2.3.2 逻辑运算符
2.3.3 按位运算符
2.3.4 关系运算符
2.3.5 等式运算符
2.3.6 缩减运算符
2.3.7 移位运算符
2.3.8 条件运算符和拼接运算符
2.3.9 运算符的优先级
2.4 语句
2.4.1 赋值语句、结构说明语句、阻塞与非阻塞
2.4.2 条件语句
2.4.3 循环语句
2.5 Vivado初步
2.5.1 Vivado获取和安装
2.5.2 Vivado主界面
习题
第3章 组合逻辑电路与Vivado进阶
3.1 我的第一个工程——多数表决器
3.1.1 多数表决器的分析和逻辑实现
3.1.2 多数表决器的工程创建
3.1.3 多数表决器的Verilog HDL源文件创建
3.1.4 多数表决器的Verilog HDL代码实现及RTL分析
3.1.5 综合
3.1.6 约束
3.1.7 实现
3.1.8 仿真
3.1.9 编程和调试
3.2 3-8译码器设计和IP核
3.2.1 译码器的实现
3.2.2 译码器IP核生成
3.3 调用IP核实现多数表决器
3.3.1 使用74X138实现多数表决器的设计
3.3.2 构建新工程并调用lP核
习题
第4章 时序逻辑电路FPGA实现
4.1 时钟同步状态机的设计
4.1.1 时钟同步状态机及其设计流程
4.1.2 时钟同步状态机设计方法构建序列发生器
4.1.3 状态图直接描述法实现序列发生器
4.2 同步计数器74X163的实现
4.3 移位寄存器的实现和应用
4.3.1 74X194的实现
4.3.2 使用74X194IP核实现11001序列发生器
习题
第5章 FPGA基本实践
5.1 流水灯实践
5.1.1 流水灯的关键设计
5.1.2 流水灯工程的Vivad0实现
5.2 数码管动态显示实践
5.2.1 数码管动态显示原理分析
5.2.2 数码管动态显示设计
5.2.3 数码管动态显示工程的Vivado实现
5.2.4 数码管动态显示IP核设计与实现
5.2.5 调用IP核实现动态显示
5.3 VGA显示的实现
5.3.1 VGA显示基本原理
5.3.2 VGA显示设计与实现
习题
第6章 FPGA综合实践
6.1 电子秒表的设计与实现
6.1.1 按键消抖
6.1.2 秒表综合设计
6.2 UART串行接口设计及通信实现
6.2.1 异步串行接口原理分析
6.2.2 波特率及其他时钟信号发生模块设计
6.2.3 串行发送程序设计
6.2.4 串行接收程序设计
6.2.5 串行通信顶层程序设计
6.2.6 串行通信功能测试
习题
第7章 FPGA进阶——XADC、BRAM原理及电压表、示波器设计
7.1 XADC基本结构及寄存器
7.1.1 XADC逻辑结构
7.1.2 XADC对外连接说明
7.1.3 XADC端口
7.1.4 XADC状态寄存器和控制寄存器
7.1.5 操作模式
7.1.6 XADC操作时序
7.2 应用XADC实现多路电压采集及显示
7.2.1 生成XADC IP核实例
7.2.2 使用XADC IP核实现XADC序列模式访问模块
7.2.3 A/D序列采集和显示实现
7.2.4 序列采集及显示测试
7.3 应用XADC及BRAM实现多通道示波器
7.3.1 块存储器BRAM原理
7.3.2 块内存生成IP的使用和仿真验证
7.3.3 多通道示波器的设计思路
7.3.4 显示内存设计及其访问模块构建及仿真
7.3.5 波形发生器模块设计及仿真
7.3.6 VCA显示驱动模块设计及仿真
7.3.7 加入逻辑分析仪模块及顶层模块实现
7.3.8 功能测试
习题
附录
附录A Xc7a35tftg56-1引脚说明
附录B 口袋实验板资源
附录C 实验或课程设计教学安排
附录D 分章节代码汇总
附录E A型实验板参考约束文件
参考文献
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