內容簡介
本書系統介紹了關於FPGA的設計與實現的研究成果。首先,引入數字系統的設計概念,使用FPGA設計實現,並給出基於FPGA的高性能加速的仿真結果;其次,展現更多有限狀態機(FSM)的理論,闡述減少FPGA基本資源的方法,並講述如何在FPGA中實現小化電路的延時。本書著重介紹了完全綜合的硬體描述規範,提供大量基於提出的模型和方法的實際設計,探索了涉及核配置邏輯器件和大量嵌入模組的建模方法。本書可作為普通高等學校微電子、電氣工程、自動化、能源工程等專業本科生和研究生相關課程的教材或參考書,也可為相關專業的工程技術人員對FPGA系統的研究設計提供參考。
圖書目錄
譯者序
原書前言
縮略語
第一部分 基於FPGA的數字電路與系統設計
第1章 FPGA結構、可重構結構、嵌入模組和設計工具3
1.1 介紹FPGA 3
1.2 FPGA器件的基礎7
1.2.1 XilinxFPGA的可配置邏輯模組7
1.2.2 AlteraFPGA的邏輯器件10
1.3 嵌入模組11
1.3.1 嵌入存儲器12
1.3.2 嵌入DSP模組15
1.4 時鐘分配和復位17
1.5 設計工具19
1.6 執行和原型機24
1.7 基於FPGA的電路和系統的互動29
參考文獻35
第2章 基於FPGA器件的綜合VHDL 37
2.1 介紹VHDL 37
2.2 數據類型、對象和運算元43
2.3 組合進程和時序進程48
2.3.1 組合進程49
2.3.2 時序進程52
2.4 函式、進程和模組56
2.5 類和生成62
2.6 庫、包和檔案67
2.7 行為仿真72
2.8 原型機76
參考文獻78
第3章 設計技術80
3.1 組合電路80
3.1.1 解碼器83
3.1.2 解碼器83
3.1.3 多路復用器84
3.1.4 比較器85
3.1.5 算術電路85
3.1.6 桶形移位器86
3.2 順序電路86
3.2.1 暫存器86
3.2.2 移位暫存器87
3.2.3 計數器87
3.2.4 有累加器的算術電路88
3.3 有限狀態機89
3.4 基於FPGA電路和系統的優選92
3.4.1 高並行性的基於網路的解決方案93
3.4.2 硬體加速器98
3.4.3 塊化分層FSM運行的並行算法98
3.5 並行排序的設計實例99
3.6 並行搜尋的設計實例104
3.7 並行計數器的設計實例109
3.8 計數網路的設計實例112
3.9 基於LUT的漢明權重計數器/比較器的設計實例115
3.10 向量操作的設計實例121
參考文獻125
第4章 嵌入模組和系統設計127
4.1 IP晶片127
4.2 嵌入DSP 136
4.3 FPGA互動141
4.3.1 Digilent並行連線埠接口141
4.3.2 UART接口149
4.4 軟硬體協同設計和協同仿真160
4.4.1 Digilent並行接口的軟硬體協同設計161
4.4.2 UART接口的軟硬體協同設計168
4.5 可程式片上系統177
基於FPGA的系統最佳化與綜合
Ⅹ
參考文獻181
第5章 基於層次和並行技術規範182
5.1 模組化層次結構規範182
5.2 層次有限狀態機186
5.2.1 具有明確模組的HFSM的HDL模板187
5.2.2 具有不明確模組的HFSM的HDL模板195
5.3 HFSM的綜合196
5.3.1 具有明確模組的HFSM的綜合196
5.3.2 具有不明確模組的HFSM的綜合203
5.4 並行規範和並行HFSM 204
5.5 基於HFSM模型的軟體程式的硬體執行212
5.6 嵌入式或分散式棧存儲器215
5.7 最佳化技術217
5.7.1 層次返回217
5.7.2 HGS的多入口點219
5.7.3 快棧解除219
5.8 實際套用219
參考文獻225
第二部分 基於FPGA電路和系統的有限
狀態機的最佳化方法
第6章 MooreFSM 邏輯電路的硬體減少231
6.1 現有方法的一般特點231
6.2 MooreFSM中的目標轉換237
6.3 MooreFSM的狀態代碼擴展式241
6.4 替代邏輯條件綜合MooreFSM 248
參考文獻252
第7章 嵌入存儲模組設計FSM 254
7.1 Mealy和MooreFSM的簡單執行254
7.2 FSM的結構解體259
7.3 解碼微操作集設計MealyFSM 262
7.4 解碼兼容微操作域設計MealyFSM 265
目 錄
Ⅺ
7.5 解碼結構表行設計MealyFSM 267
7.6 基於MooreFSM的偽等狀態最佳化BIMF 272
參考文獻276
第8章 最佳化具有嵌入存儲塊的FSM 278
8.1 MPMealyFSM的簡單執行278
8.2 LUTer的最佳化285
8.3 基於偽等狀態最佳化LUTer 290
8.4 基於微操作集編碼最佳化LUTer 299
參考文獻306
第9章 操作實現轉換的FSM 307
9.1 轉換操作執行的概念307
9.2 轉換可操作生成的FSM組織309
9.3 FSM設計實例312
9.4 具有OAT的FSM的綜合進程結構表達315
9.4.1 具有OAT的FSM的綜合進程的基本結構316
9.4.2 改良綜合進程的基本結構317
9