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内容大纲
本书旨在为读者提供一个全面而深入的现场可编程门阵列(FPGA)技术指南,不仅涵盖了FPGA的基本原理、发展历程及其在现代电子系统设计中的重要性,还详细探讨了其在多个前沿领域的实际应用,如数字信号处理、嵌入式系统设计、网络通信和人工智能等。
书中首先介绍了可编程逻辑器件的基础知识,包括FPGA的发展历程、特点及其与CPLD和ASIC的比较,帮助读者理解FPGA在整个电子设计自动化领域的重要地位。接着,深入讲解了VerilogHDL语言的基础及高级特性,通过丰富的实例展示了如何使用Verilog进行FPGA设计。第3、4章重点讲述了FPGA集成开发环境的使用方法,从安装、工程创建再到具体的设计流程,提供了详尽的操作指导。本书特别强调了实际应用的重要性,通过大量的实验案例,从基础设计到复杂系统实现,逐步引导读者掌握FPGA设计的核心技能。
本书不仅是高校电子信息类相关专业师生的教学参考书,也是从事FPGA设计工作的工程师们不可或缺的技术手册。通过对本书的学习,读者不仅能掌握FPGA的基本理论知识,还能提升解决实际问题的能力,在FPGA的世界里探索、成长和进步。希望每位读者都能从中获得宝贵的知识和无尽的乐趣。 -
作者介绍
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目录
第1章 可编程逻辑器件概述
1.1 可编程逻辑器件简介
1.1.1 可编程逻辑器件的发展历程
1.1.2 可编程逻辑器件的特性要求
1.1.3 可编程逻辑器件的应用领域
1.2 FPGA简介
1.2.1 FPGA的基本概念
1.2.2 FPGA的特点与应用
1.2.3 FPGA器件介绍
1.2.4 FPGA的器件选型
1.2.5 FPGA的基本开发流程
1.2.6 FPGA的发展趋势及意义
1.3 FPGA与CPLD
1.3.1 FPGA的原理与基本结构
1.3.2 CPLD的原理与基本结构
1.3.3 FPGA与CPLD的比较
1.4 FPGA与ASIC
1.4.1 ASIC简介
1.4.2 FPGA与ASIC的特点及选择
习题
第2章 Verilog HDL概述
2.1 Verilog HDL简介
2.1.1 Verilog HDL的产生与发展
2.1.2 Verilog HDL的抽象级别
2.1.3 Verilog HDL的特点
2.2 数据类型及运算符
2.2.1 常量
2.2.2 变量
2.2.3 运算符及优先级
2.3 模块结构及描述方式
2.3.1 模块结构
2.3.2 描述方式
2.4 逻辑控制语句
2.4.1 条件语句(if-else语句)
2.4.2 条件语句(case语句)
2.4.3 循环语句
2.5 系统任务及函数
2.5.1 系统任务
2.5.2 函数
2.5.3 常用的系统任务及函数
2.6 仿真文件撰写语法
2.6.1 仿真文件的基本结构
2.6.2 初始化过程
2.6.3 测试向量生成
2.6.4 波形输出
2.6.5 仿真结果分析
2.7 Verilog HDL设计实例
2.7.1 简要语法总结
2.7.2 设计实例
习题
第3章 Vivado集成开发环境
3.1 Vivado简介
3.1.1 Vivado安装及新建工程
3.1.2 用户界面介绍
3.1.3 工程创建
3.1.4 实例讲解
3.1.5 Vivado的功能特性
3.1.6 Vivado的五大特征
3.1.7 Vivado的两种工作模式
3.2 Vivado的设计
3.2.1 Vivado下的FPGA设计流程
3.2.2 Vivado系统级设计流程
3.3 Vivado设计套件
3.3.1 单一共享可扩展的数学模型
3.3.2 标准化XDC约束文件(SDC)
3.4 Vivado的调试过程
3.4.1 设计调试原理和方法
3.4.2 创建新的FIFO调试工程
习题
第4章 Quartus Prime开发工具
4.1 软件介绍
4.1.1 软件安装
4.1.2 ModelSim的安装
4.1.3 用户界面
4.1.4 软件的工具与功能
4.2 设计流程
4.2.1 电路设计
4.2.2 综合
4.2.3 布局布线
4.2.4 仿真
4.2.5 ModelSim仿真
4.2.6 配置与下载
4.3 可支持扩展的EDA工具
习题
第5章 常用IP核
5.1 ROM
5.1.1 ROM IP核特征
5.1.2 DPROM
5.1.3 SPROM
5.1.4 ROM IP核在Vivado中的实现
5.2 MMCM
5.2.1 MMCM IP 特征
5.2.2 MMCM模块输入/输出信号
5.2.3 相比于PLL的优势
5.2.4 MMCM IP核在Vivado中的实现
5.3 FFT
5.3.1 FFT IP 核特征
5.3.2 FFT 变体
5.3.3 变量串流
5.3.4 FFT处理器引擎
5.3.5 FFT IP核在Quartus中的实现
5.4 UART
5.4.1 UART IP核的特征
5.4.2 接口和寄存器
5.4.3 发射器与接收器逻辑
5.4.4 波特率
5.4.5 数据位,停止位,奇偶校验
5.4.6 UART IP核在Quartus中的实现
习题
第6章 FPGA实验与应用实例
6.1 分路器
6.1.1 模块简介
6.1.2 模块代码
6.1.3 仿真测试
6.2 加法器
6.2.1 模块简介
6.2.2 模块代码
6.2.3 仿真测试
6.3 数字滤波器
6.3.1 模块简介
6.3.2 模块代码
6.3.3 仿真测试
6.4 有限状态机
6.4.1 模块简介
6.4.2 模块代码
6.4.3 仿真测试
6.5 PWM发生器
6.5.1 模块简介
6.5.2 模块代码
6.5.3 仿真测试
6.6 数字分频器
6.6.1 模块简介
6.6.2 模块代码
6.6.3 仿真测试
6.7 多路选择器
6.7.1 模块简介
6.7.2 模块代码
6.7.3 仿真测试
6.8 BCD与二进制转换
6.8.1 模块简介
6.8.2 模块代码
6.8.3 仿真测试
6.9 数码管显示
6.9.1 模块简介
6.9.2 模块代码
6.9.3 仿真测试
6.10 VGA显示驱动
6.10.1 模块简介
6.10.2 模块代码
6.10.3 仿真测试
习题
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