FPGA系統設計

FPGA系統設計

《FPGA系統設計》是2019年9月機械工業出版社出版的圖書,作者是蔡述庭、陳平、李嘉輝。

基本介紹

  • 書名:FPGA系統設計
  • 作者:蔡述庭
    陳平
    李嘉輝
  • ISBN:9787111628309
  • 定價:59.0元
  • 出版社:機械工業出版社
  • 出版時間:2019年9月
  • 裝幀:平裝
  • 開本:16開
內容簡介,圖書目錄,

內容簡介

本書描述了FPGA系統的設計方法、流程、技巧以及工具使用,內容涵蓋了FPGA設計概論、硬體描述語言Verilog、FPGA基礎電路設計、邏輯綜合、Synplify與DC工具使用、測試平台的撰寫以及ModelSim的使用;重點對卷積神經網路(CNN)的FPGA實現進行了深入闡述;隨後通過一個電機控制實例來描述FPGA系統級的設計過程;接著介紹了DO254標準在FPGA設計中的套用。為了便於讀者實踐操作,書中給出了豐富的FPGA設計實驗,包括基礎實驗和基於Qsys、SOPC的綜合實驗,同時介紹了Vivado HLS工具的使用。本書實例豐富,且貼近實際開發,書中給出的原始碼都經過了實際項目的檢驗,讀者可在機械工業出版社網站下載相關的原始碼。 本書可作為電子、通信、自動化、計算機科學與技術等相關專業的高年級本科生及研究生的教學用書,也可作為從事FPGA設計工作的工程師的參考書。

圖書目錄

前言
第1章FPGA設計概論1
11FPGA晶片結構與特點1
13FPGA主要器件4
131Xilinx4
132Altera8
14FPGA設計流程12
15FPGA開發工具 15
16FPGA套用17
第2章硬體描述語言Verilog18
21Verilog HDL的基本規範19
211標識符19
212轉義標識符19
213空白符19
214注釋19
22數據類型20
221邏輯值20
222線網與暫存器20
223數字的表示21
224向量22
225數組23
226參數23
227字元串23
23運算符24
231算術運算符24
232邏輯操作符24
233關係運算符24
234按位操作符25
235縮減操作符25
236移位操作符26
237拼接操作符26
238重複操作符26
239條件操作符26
2310操作符的優先權26
24模組27
FPGA系統設計241模組的基本概念27
242模組的例化30
243模組的測試33
25過程語句34
251兩個過程34
252暫存器變數的過程賦值35
253線網變數的連續賦值36
254時序控制36
255順序代碼塊與並行代碼塊38
26流程控制39
27任務和函式40
28系統任務40
29編譯指令40
210阻塞賦值與非阻塞賦值41
第3章FPGA基礎電路設計43
31組合電路43
32時序電路47
33數據通路57
331加法器基礎理論57
332常用數據通路設計63
第4章邏輯綜合68
41邏輯綜合目的68
42DC綜合69
421準備Design Compiler啟動腳本檔案70
422約束檔案70
423報告分析77
424最佳化的參數選擇80
425關於綜合結果80
43Synplify的綜合設計81
44HDL的可綜合性設計88
441狀態機設計89
442實例化資源90
443綜合選項90
第5章testbench與ModelSim仿真93
51testbench實例93
511產生時鐘信號98
512提供激勵信號99
513顯示結果100
514Verilog HDL testbench實例101
515自動驗證103
516自我檢查testbench103
517編寫testbench的準則103
52仿真工具ModelSim104
第6章基於HDL的卷積神經網路的實現109
61引言109
62設計的架構與設計特點109
621設計的架構109
622加速模組的設計特點110
63加速器控制器accelerator_controller的實現110
631暫存器的定義110
632可讀寫暫存器的寫操作111
633所有暫存器的讀操作113
634隻讀暫存器的更新115
635加速器控制器連線埠的補充說明116
64DDR讀寫模組data_transfer的實現117
641寫通道模組write_channel的實現118
642讀通道模組的實現131
65加速模組cnnff_fpga的實現135
651cnnff_fpga的整體構成135
652第一卷積層conv1的實現137
653第二卷積層conv2的實現148
654全連線層fc的實現156
655第一下採樣層samp1的實現159
656激活函式計算及相關公共模組的實現160
657使用各層構建整個網路163
66在Vivado上的實踐165
661在Vivado上實現一個卷積神經網路加速系統165
662軟體代碼講解191
663上板實踐196
67本章小結200
68附錄:卷積神經網路的簡介201
第7章數字直放站的FPGA設計203
71直放站FPGA系統設計203
72數據接口204
721ADC接口204
722DAC接口211
723SPI接口213
73信號處理部分216
731數據的抽取和內插216
732信號的上變頻(DUC)和下變頻(DDC)223
第8章永磁同步電動機矢量控制系統的FPGA實現239
81永磁同步電動機矢量控制系統簡介239
82系統的硬體平台241
83軟體開發平台243
84FPGA片上電路設計245
85實驗驗證276
第9章可靠性設計——DO254281
91DO254281
92FPGA與DO254282
921DO254 基本情況282
922DO254硬體的生命周期283
923規劃284
924硬體安全性評價284
925硬體設計流程284
926支持流程285
927文檔和組織285
93DO254標準和美國聯邦航空局286
931聯邦航空局授權審查286
932美國聯邦航空局的介入程度286
933DO254附加的主題286
94DO254項目的FPGA工具流程287
941評估288
942合格認證288
95FPGA設計的工具流程288
951需求獲取288
952概要設計289
953詳細設計289
954實施289
955生產轉化290
96本章小結290
第10章FPGA實驗292
實驗一LED燈控制292
實驗二基於IP核設計的數碼管顯示298
實驗三基於Verilog設計的數碼管顯示303
實驗四基於DSP Builder設計的clark坐標變換模組304
實驗五分別基於SOPC Builder和Qsys工具控制LED燈317
實驗六基於Nios Ⅱ定時中斷控制LED閃爍334
實驗七Nios Ⅱ與LabVIEW的串口通信340
實驗八程式燒寫347
實驗九Vivado HLS設計流程實驗353
實驗十基於SoC平台的圖像顯示364
實驗十一基於SoC平台的乙太網通信及圖像顯示376
參考文獻384

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