基於NIOS II核心的FPGA電路系統設計

《基於NIOS II核心的FPGA電路系統設計》是2010年電子工業出版的圖書，作者是天津理工大學造價工程師培訓中心。

基本介紹

• 書名：基於NIOS II核心的FPGA電路系統設計
• 作者：赫建國 倪德克 鄭燕
• ISBN：9787121106477
• 出版社：電子工業出版社
• 出版時間：2010-04-01
• 裝幀：平裝
• 開本：16開

內容簡介

本書系統地描述了NiosⅡ軟核處理器系統的開發知識。內容包括Altera公司FPGA晶片的介紹、可程式邏輯器件開發軟體QuartusⅡ的使用、硬體描述語言VHDL的簡介、NiosⅡ軟核處理器系統創建工具SOPCBuilder和NiosⅡ集成開發環境(NiosⅡIDE)的使用。書中還包括了大量的基礎實驗和套用系統的設計實例，能夠幫助讀者更快、更容易地掌握及套用這門技術。

本書適合從事Altera公司FPGA晶片開發設計的研究生和本科高年級學生使用，也適合從事該方面工作的工程師使用。

編輯推薦

掌握一種技術需要大量的理論和實踐學習，同時也需要一個好的學習方法，如果有一個好的學習指導是可以獲得事半功倍的效果的。通過這些年來對參加Altera公司的EDA/SOPC電子設計競賽和全國大學生電子設計競賽的學生的賽前訓練的總結，作者編寫了本書。本書在撰寫內容上力求實用，並儘量做到理論和實踐相結合；在內容編排上，儘量做到由易到難。對書中列舉的基礎實驗和套用設計，作者努力做到不僅描述如何進行，而且分析這樣做的原因，使讀者能夠比較容易地舉一反三。

本書介紹了一種能夠在FPGA晶片中同時獲得數據傳送速度快和數據處理能力強兩個優點的設計方案在片可程式系統(SystemOnProgrammableChip，SOPC)解決方案。該方案通過在FPGA晶片中置人一個軟核處理器系統(NiosⅡ軟核處理器系統)來增強對信號的處理能力。

作者簡介

天津理工大學造價工程師培訓中心(TCCCE)是目前全國高校中唯一從事工程造價教學與科研的專門機構。經過多年不懈努力，該中心已經形成一支具有較高專業研究水平、勤奮敬業的師資隊伍。近年來，該中心一直用“殫精竭慮、勤勉謙和”這一箴言自勉，並以“專攻一點”的精神，將全部資源投入到工程造價學科的研究與發展之中。幾年來，共接受科技部、財政部、教育部、解放軍總後勤部以及天津市科委下達或委託的各類有關工程造價研究的課題20餘項，編寫造價工程師執業資格考試培訓教材4種，在各類刊物及國際學術會議上發表論文50餘篇。目前該中心已形成了以培養碩士研究生、本科生和高等職業教育、造價工程師考前培訓、工程造價核心業務培訓等多層次、多形式的辦學格局，在全國同行業中建立了良好的聲譽。

目錄

第1章引言

1.1數字積體電路的分類

1.1.1標準邏輯器件

1.1.2微處理器

1.1.3可程式邏輯器件

1.2NiosⅡ軟核處理器

1.2.1NiosⅡ軟核處理器系統簡介

1.2.2可配置軟核處理器的優點

第2章現場可程式門陣列器件

2.1可程式邏輯器件概述

2.2可程式邏輯器件的發展歷程

2.2.1簡單PLD的基本結構

2.2.2FPGA的基本結構

2.3Altera公司CycloneⅡ器件的工作原理

2.4CycloneⅡ系列器件的主要技術指標

2.5小結

第3章QuartusⅡ開發軟體的使用

3.1簡介

3.2創建工程

3.3設計輸入

3.3.1建立文本設計檔案

3.3.2建立圖形設計檔案

3.3.3層次化設計

3.4設計的編譯

3.5設計的仿真驗證

3.5.1創建仿真波形檔案

3.5.2設計仿真

3.6引腳分配

3.7器件配置

3.8小結

第4章VHDL語言基礎

4.1VHDL的歷史

4.2VHDL的程式結構

4.2.1VHDL程式的基本結構

4.2.2實體

4.2.3結構體

4.2.4包集

4.2.5庫

4.3VHDL的語言元素

4.3.1標識符

4.3.2對象類別與定義

4.3.3數據類型

4.3.4運算符

4.4並行語句

4.4.1並行信號賦值語句

4.4.2進程語句

4.5順序語句

4.5.1順序信號賦值語句

4.5.2條件(IF)語句

4.5.3選擇(CASE)語句

4.5.4循環(LOOP)語句

4.5.5空操作(NULL)語句

4.6小結

第5章NiosⅡ軟核處理器系統的開發過程

5.1概述

5.2配置NiosⅡ軟核處理器系統

5.2.1創建NiosⅡ軟核處理器系統

5.2.2配置NiosⅡ軟核處理器系統

5.3產生NiosⅡ軟核處理器系統

5.3.1產生NiosⅡ軟核處理器系統模組

5.3.2NiosⅡ軟核處理器系統的產生

5.4創建NiosⅡIDE環境下的套用工程

5.4.1NiosⅡIDE工程創建

5.4.2C語言源檔案的編輯

5.4.3C語言源檔案的編譯

5.5C語言源程式的調試

5.5.1在目標電路板上運行程式

5.5.2在目標電路板上調試程式

5.5.3配置目標FPGA器件

5.6小結

第6章NiosⅡ軟核處理器程式運行時間的測量

6.1NiosⅡ軟核處理器的結構

6.2NiosⅡ軟核處理器

6.2.1“CoreNiosⅡ”選項卡

6.2.2“CachesandMemoryInterfaces”選項卡

6.2.3“AdvancedFeatures”選項卡

6.2.4“JTAGDebugModule”選項卡

6.2.5“CustomInstructions”選項卡

6.3程式運行時間的測量

6.3.1程式運行時間的測量方法

6.3.2NiosⅡ軟核處理器對程式運行時間的影響

6.4浮點專用指令的使用

6.4.1浮點專用指令的添加

6.4.2浮點專用指令測試程式

6.4.3浮點專用指令測試結果

6.5小結

第7章8段數碼管顯示電路並行輸入/輸出(PIO)核心的使用

7.18段數碼管

7.2並行輸入/輸出(PIO)核心

7.2.1並行輸入/輸出(PIO)核心的暫存器

7.2.2並行輸入/輸出(PIO)核心的配置

7.2.3C語言編程

7.31位數碼管的顯示實驗

7.3.1產生數碼管的顯示控制電路

7.3.2數碼管顯示控制程式

7.3.3目標晶片的配置

7.4多位數碼管顯示實驗

7.4.1多位數碼管顯示控制電路

7.4.24位數碼管顯示驅動函式

7.4.34位數據的分離

7.5小結

第8章按鍵電路中斷的套用

8.1按鍵電路

8.2並行輸入/輸出(PIO)核心的中斷

8.2.1並行輸入/輸出(PIO)核心涉及中斷的相關暫存器

8.2.2並行輸入/輸出(PIO)核心中斷的配置

8.2.3C語言編程

8.3NiosⅡ處理器的中斷

8.3.1異常

8.3.2C語言編程

8.41位按鍵電路的實驗

8.4.1產生按鍵的控制電路

8.4.21位按鍵控制程式

8.4.3數據類型

8.4.4alt_main()和main()的區別

8.54位按鍵電路的實驗

8.5.14位按鍵控制電路

8.5.24位按鍵控制程式

8.6小結

第9章Flash的編程EPCS控制器、CFI控制器的使用

9.1EPCS控制器

9.1.1EPCS控制器概述

9.1.2EPCS控制器配置

9.2CFI控制器

9.2.1CFI控制器概述

9.2.2CFI控制器配置選項

9.2.3CFI控制器C語言編程

9.3Flash的編程實例

9.3.1硬體系統的SOPC設計從EPCS引導程式方式

9.3.2系統軟體設計從EPCS引導程式方式

9.3.3從CFI_FLASH引導程式方式

9.4小結

第10章時鐘信號的產生與測量定時器(IntervalTimer)核心的使用

10.1定時器核心

10.1.1定時器核心的組成

10.1.2定時器核心的暫存器

10.1.3定時器(IntervalTimer)核心的配置

10.1.4C語言編程

10.2時鐘信號產生實驗

10.2.1時鐘信號產生電路

10.2.2時鐘信號產生電路控制程式

10.3定時器(IntervalTimer)核心的中斷實驗

10.4信號的周期測量

10.4.1信號周期測量電路

10.4.2周期測量控制程式

10.5“看門狗”電路實驗

10.5.1“看門狗”電路

10.5.2“看門狗”電路控制程式

10.6小結

第11章LCD12864液晶模組的驅動設計SDRAM控制器核心的使用

11.1LCD12864液晶模組簡介

11.2SDRAM控制器核心

11.2.1概述

11.2.2SDRAM控制器核心的配置選項

11.2.3時鐘、PLL和時序

11.2.4SDRAM核心的C語言編程

11.3LCD12864模組的驅動實例

11.3.1LCD12864模組接口電路

11.3.2硬體系統的SOPC設計

11.3.3系統軟體設計

11.4小結

第12章JTAGUART通信JTAGUART核心的使用

12.1JTAGUART核心

12.1.1JTAGUART核心概述

12.1.2JTAGUART核心配置選項

12.1.3JTAGUART核心的C語言編程

12.2JTAGUART通信實例

12.2.1硬體系統的SOPC設計

12.2.2系統軟體設計

12.3小結

第13章SD卡讀寫控制設計SPI核心的使用

13.1SD卡簡介

13.2SPI核心

13.2.1SPI核心綜述

13.2.2SPI核心配置選項

13.2.3SPI的C語言編程

13.3SD卡讀寫實例

13.3.1SD卡與FPGA接口電路

13.3.2硬體系統的SOPC設計

13.3.3系統軟體設計

13.4小結

第14章數位訊號頻率測量電路的設計

14.1頻率測量原理和電路設計要求

14.2頻率測量電路的系統設計

14.3頻率測量電路的單元電路設計

14.3.1計數器電路

14.3.2計數器控制電路

14.3.3NiosⅡ軟核處理器系統

14.4頻率測量電路的系統調試

14.4.1系統集成

14.4.2測試方案和使用儀器

14.4.3測量數據及數據分析

14.5設計總結

第15章信號頻譜分析電路的設計

15.1頻譜的概念

15.2離散傅立葉變換

15.3信號頻譜分析電路的系統設計

15.4信號頻譜分析電路的單元電路設計

15.4.1頻譜分析模組

15.4.2採樣速率控制電路

15.5信號頻譜分析電路的系統調試

15.5.1系統集成

15.5.2信號頻譜分析程式框圖

15.5.3系統測量和數據分析

15.6設計總結

參考文獻