FPGA設計——從電路到系統

《FPGA設計——從電路到系統》是清華大學出版社於2014年10月1日出版的圖書，作者是蔡述庭、陳平、棠潮、吳澤雄。

基本介紹

• 中文名：FPGA設計——從電路到系統
• 作者：蔡述庭、陳平、棠潮、吳澤雄
• 出版社：清華大學出版社
• 出版時間：2014年10月1日 
• 定價：59 元
• 裝幀：平裝
• ISBN：9787302372110
• 印刷日期：2014年9月19日

主要內容

本書描述了從電路到系統的FPGA設計方法、流程、技巧以及工具使用，內容涵蓋了FPGA設計流程、硬體描述語言Verilog HDL、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； 並對CORDIC算法、CPRI協定及數字直放站的FPGA實現進行了闡述； 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，讀者可在清華大學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圖書。

目錄

第1章FPGA設計概論

1.1FPGA晶片結構與特點

1.2FPGA工作原理

1.3FPGA主要器件

1.3.1Xilinx

1.3.2Altera

1.4FPGA設計流程

1.5FPGA開發工具

1.6FPGA套用

第2章硬體描述語言Verilog HDL

2.1Verilog HDL的基本規範

2.1.1標識符

2.1.2轉義標識符

2.1.3空白符

2.1.4注釋

2.2數據類型

2.2.1邏輯值

2.2.2線網

2.2.3暫存器

2.2.4數字的表示

2.2.5向量

2.2.6數組

2.2.7參數

2.2.8字元串

2.3運算符

2.4模組

2.4.1模組的基本概念

2.4.2模組的例化

2.4.3模組的測試

2.5過程語句

2.5.1兩個過程

2.5.2暫存器變數的過程賦值

2.5.3線網變數的連續賦值

2.5.4時序控制

2.5.5順序代碼塊與並行代碼塊

2.6條件語句

2.7任務和函式

2.8系統任務

2.9編譯指令

2.10阻塞賦值與非阻塞

FPGA設計——從電路到系統

第3章FPGA基礎電路設計

3.1組合電路

3.2時序電路

3.3數據通路

3.3.1加法器基礎理論

3.3.2常用數據通路設計

第4章邏輯綜合

4.1邏輯綜合目的

4.2Design Compiler綜合

4.2.1準備Design Compiler啟動腳本檔案

4.2.2約束檔案

4.2.3報告分析

4.2.4最佳化的參數選擇

4.2.5綜合結果

4.3Synplify的綜合設計

4.4HDL的可綜合性設計

4.4.1狀態機設計

4.4.2實例化資源

4.4.3綜合選項

第5章Testbench與ModelSim仿真

5.1Testbench實例

5.1.1產生時鐘信號

5.1.2提供激勵信號

5.1.3顯示結果

5.1.4Verilog HDL Testbench實例

5.1.5自動驗證

5.1.6自我檢查Testbench

5.1.7編寫Testbench的準則

5.2仿真工具ModelSim

第6章CORDIC算法及通信調製技術

6.1CORDIC算法

6.2FPGA實現

6.3基於CORDIC算法的通信調製技術

6.4ISE中CORDIC IP核的使用

第7章FPGA通信協定設計

7.1CPRI協定

7.1.1協定範圍

7.1.2幀結構

7.1.3CPRI在FPGA中實現

7.2IR協定簡介

7.2.1Ir接口物理層

7.2.2Ir協定傳輸幀時序結構

7.2.3C&M通道

7.2.4物理層控制字定義

7.2.5Ir協定中的時延測量

7.2.6FPGA實現Ir協定

第8章數字直放站的FPGA設計

8.1直放站FPGA系統設計

8.2數據接口

8.2.1ADC接口

8.2.2DAC接口

8.2.3SPI接口

8.3信號處理部分

8.3.1數據的抽取和內插

8.3.2信號的上變頻和下變頻

第9章永磁同步電機矢量控制系統的FPGA實現

9.1永磁同步電機矢量控制系統簡介

9.2系統硬體平台

9.3軟體開發平台

9.4FPGA片上電路設計

9.5實驗驗證

第10章可靠性設計——DO254

10.1DO254

10.2FPGA與DO254

10.2.1DO254基本情況

10.2.2DO254硬體的生命周期

10.2.3規劃

10.2.4硬體安全性評價

10.2.5硬體設計流程

10.2.6支持流程

10.2.7文檔和組織

10.3DO254標準和美國聯邦航空局

10.4DO254項目的FPGA工具流程

10.5FPGA設計的工具流程

10.6結論

第11章FPGA設計實驗

11.1實驗一： LED燈控制

11.2實驗二： 基於IP核設計的數碼管顯示

11.3實驗三： 基於Verilog HDL設計的數碼管顯示

11.4實驗四： 基於DSP Builder設計的clark坐標變換模組

11.5實驗五： 分別基於SOPC Builder和Qsys工具控制LED燈

11.5.1實驗內容

11.5.2SOPC Builder工具設計流程

11.5.3Qsys工具設計流程

11.5.4實驗小結

11.6實驗六： 基於Nios Ⅱ定時中斷控制LED閃爍

11.7實驗七： Nios Ⅱ與LabVIEW的串口通信

11.8實驗八： 程式燒寫

11.9實驗九： DE2上的μClinux移植

11.9.1任務要求

11.9.2Nios Ⅱ硬體定製

11.9.3頂層檔案

11.9.4編譯系統

11.9.5核心結構

11.9.6檔案格式

11.9.7進程調度

11.9.8檔案系統

11.9.9移植層次與代碼結構

11.9.10源碼獲取

11.9.11核心剪裁和編譯

11.9.12映像生成

11.9.13鏡像下載

11.9.14終端調試

11.9.15執行TCP/IP網路命令

11.10實驗十： VGA視頻顯示系統的SOPC設計

11.10.1Nios Ⅱ的硬體開發

11.10.2生成Nios Ⅱ硬體系統

11.10.3系統的軟體設計

11.10.4VGA視頻顯示系統的Nios Ⅱ IDE調試

11.11實驗十一： Vivado HLS設計流程實驗

參考文獻