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内容大纲
本书是专为电子技术及FPGA初学者量身打造的实验教程式FPGA开发指南。通过深入浅出的案例方式引领读者踏入可编程逻辑的世界，全面阐述了数字电路基础电路及其在FPGA上的实现过程。本书强化实战导向，弱化数字电路理论与硬件描述语言的冗长讲解，聚焦FPGA开发全流程，通过20余个典型项目串联知识体系：从组合逻辑电路到时序逻辑应用，再到模数转换开发及复杂数字系统设计，每个项目均包含电路原理剖析、Verilog HDL代码设计及硬件验证步骤，形成“原理理解-代码实现-硬件调试”的闭环学习体验。让读者在实际操作中巩固所学知识，并体验FPGA设计的乐趣与挑战。无论你是电子专业学生，还是电子技术爱好者，本书都将通过全流程项目实操，带你轻松叩开FPGA数字设计的大门，在趣味实践中掌握数字电路与FPGA开发的核心技能。 -
作者介绍
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目录
第1章 数字逻辑基础知识
1.1 数字逻辑的信息表征
1.1.1 数字信号与数字系统
1.1.2 数制与码制
1.1.3 数字信息的存储
1.2 数字逻辑的表示
1.2.1 逻辑运算及逻辑表达方式
1.2.2 不同逻辑表达方式之间的转换
1.3 逻辑代数的定律和规则
1.3.1 逻辑代数的基本定律
1.3.2 逻辑代数的基本规则
1.4 逻辑函数的表达形式与逻辑化简
1.4.1 最小项表达式
1.4.2 公式法逻辑化简
1.4.3 卡诺图法逻辑化简
第2章 Verilog HDL描述逻辑电路
2.1 Verilog HDL基础
2.1.1 Verilog HDL的设计风格
2.1.2 Verilog HDL的基本语法
2.2 Verilog HDL的逻辑电路描述方法
2.2.1 门级建模及门级原语
2.2.2 数据流建模及连续赋值语句
2.2.3 行为级建模及过程赋值语句
第3章 FPGA开发流程
3.1 FPGA的概念
3.1.1 FPGA是什么
3.1.2 FPGA的特点
3.1.3 FPGA的内部结构
3.1.4 FPGA是如何工作的
3.2 FPGA的开发流程与工具
3.2.1 FPGA的开发流程
3.2.2 FPGA开发工具
3.3 FPGA开发流程示例
3.3.1 Lattice Diamond开发FPGA实例(以STEP MXO2开发板为例)
3.3.2 Intel Quartus Prime开发FPGA实例(以STEP MAX10开发板为例)
3.3.3 小脚丫FPGA(STEP FPGA)线上开发平台
第4章 FPGA组合逻辑电路设计
4.1 三人表决器
4.1.1 组合逻辑电路的设计方法
4.1.2 实验任务
4.1.3 实验原理
4.1.4 电路搭建及验证
4.1.5 Verilog描述及FPGA实现
4.1.6 实验总结
4.2 实现加法器
4.2.1 实验任务
4.2.2 实验原理
4.2.3 代码设计
4.2.4 FPGA实验
4.3 实现2-4译码器
4.3.1 实验任务
4.3.2 实验原理
4.3.3 代码设计
4.3.4 FPGA实验
4.3.5 课后练习
4.4 实现3-8译码器
4.4.1 实验任务
4.4.2 实验原理
4.4.3 代码设计
4.4.4 FPGA实验
4.4.5 拓展任务
4.5 控制7段数码管
4.5.1 实验任务
4.5.2 实验原理
4.5.3 代码设计
4.5.4 FPGA实验
4.5.5 拓展任务
第5章 FPGA时序逻辑电路设计
5.1 时序逻辑电路的描述方法
5.1.1 时序逻辑与Verilog HDL描述
5.1.2 阻塞赋值和非阻塞赋值
5.2 实现RS触发器
5.2.1 实验任务
5.2.2 实验原理
5.2.3 FPGA实验
5.3 实现D触发器
5.3.1 实验任务
5.3.2 实验原理
5.3.3 FPGA实验
5.4 实现JK触发器
5.4.1 实验任务
5.4.2 实验原理
5.4.3 FPGA实验
5.5 生成计数器
5.5.1 实验任务
5.5.2 实验原理
5.5.3 FPGA实验
5.6 任意整数分频电路
5.6.1 实验任务
5.6.2 实验原理
5.6.3 代码设计
5.6.4 FPGA实验
5.7 机械按键的消抖
5.7.1 实验任务
5.7.2 实验原理
5.7.3 代码设计
5.7.4 FPGA实验
第6章 状态机逻辑电路设计
6.1 有限状态机
6.1.1 状态机的概念
6.1.2 状态编码
6.1.3 状态机的结构
6.1.4 状态机的Verilog实现
6.2 利用状态机实现流水灯
6.2.1 实验任务
6.2.2 实验原理
6.2.3 代码设计
6.2.4 FPGA实验
6.3 简易交通信号灯设计
6.3.1 实验任务
6.3.2 实验原理
6.3.3 代码设计
6.3.4 FPGA实验
第7章 模数转换项目
7.1 模数转换器与数模转换器
7.1.1 模数转换器
7.1.2 数模转换器
7.1.3 选择ADC和DAC芯片
7.2 FPGA驱动ADC(I2C接口)实例
7.2.1 ADC芯片PCF
7.2.2 PCF8591的I2C通信
7.2.3 PCF8591的数据传输
7.2.4 硬件实现
7.3 FPGA驱动DAC(SPI接口)实例
7.3.1 DAC芯片DAC081S
7.3.2 DAC081S101的串行通信
7.3.3 DAC081S101的数据传输
7.3.4 硬件实现
7.4 通过高速比较器和FPGA逻辑实现Sigma Delta ADC
7.4.1 Sigma Delta ADC实现原理
7.4.2 简易Sigma Delta ADC方案
7.4.3 FPGA内部模块实现
第8章 综合项目
8.1 十字路口交通信号灯控制系统
8.1.1 项目背景
8.1.2 车辆和行人检测
8.1.3 路灯控制
8.1.4 交通信号灯控制系统的状态机
8.1.5 其他功能
8.1.6 项目总结
8.2 电梯控制系统
8.2.1 项目概述
8.2.2 总体方案
8.2.3 开关防抖设计
8.2.4 超声波传感器位置检测
8.2.5 二进制转BCD码
8.2.6 控制电机旋转
8.2.7 设计状态机
8.2.8 最终实施
8.2.9 项目总结
8.3 自制数字密码锁储物柜
8.3.1 硬件总体结构设计
8.3.2 矩阵键盘输入模块
8.3.3 密码验证模块
8.3.4 舵机控制模块
8.3.5 驱动模块
8.3.6 系统设计与实现
8.4 简易电子琴
8.4.1 项目概述
8.4.2 简易电子琴硬件设计
8.4.3 直接数字合成技术
8.4.4 用DDS产生正弦波
8.4.5 Top模块设计
8.4.6 项目总结
8.5 更复杂的电子钢琴
8.5.1 项目概述
8.5.2 字符串函数
8.5.3 Delta-sigma调制
8.5.4 使用除法调整幅度
8.5.5 谐波生成
8.5.6 顶层数字系统设计
8.5.7 项目总结
8.6 串行通信
8.6.1 项目概述
8.6.2 并行与串行通信
8.6.3 实现一个UART发送器
8.6.4 旋转编码器
8.6.5 UART通信机制
8.6.6 将编码器数据发送给计算机
8.6.7 项目总结
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