FPGA設計——從電路到系統 ( 簡體 字) |
| 作者：蔡述庭、陳平、棠潮、吳澤雄 | 類別：1. -> 電子工程 -> FPGA |
| 譯者： |
| 出版社：清華大學出版社 |  3dWoo書號： 39747
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NT售價： 295 元 |
| 出版日：9/19/2014 |
| 頁數：340 |
| 光碟數：0 |
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| 印刷：黑白印刷 | 語系： ( 簡體 版 ) |
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| ISBN：9787302372110 |
| 作者序 | 譯者序 | 前言 | 內容簡介 | 目錄 | 序 |
| (簡體書上所述之下載連結耗時費功, 恕不適用在台灣, 若讀者需要請自行嘗試, 恕不保證) |
| 作者序： |
| 譯者序： |
前言：現場可編程邏輯陣列（Field Programmable Gate Array，FPGA）器件廣泛應用于汽車電子、多媒體廣播、計算機和存儲、消費電子、工業、醫療、軍事、航空航天、通信、測量等領域。FPGA既廣泛使用在通信基站、大型路由器等高端網絡設備中，也使用在顯示器(電視)、投影儀等日常家用電器里，FPGA已經從最早的只應用于輔助功能和膠合邏輯（連接各種功能塊以及集成電路的邏輯電路）的簡單器件，發展到現今成為眾多產品的核心器件。使用FPGA器件，可以使開發時間縮短1/2∼1/3，因此FPGA成為實現“少量多品種”和“產品周期短”市場中不可缺少的器件之一。
針對FPGA器件的使用和開發離不開EDA工具的支持，因此，一般FPGA器件廠商也會提供相應的EDA開發工具，比如Altera公司的Quartus Ⅱ/Qsys開發平臺、Xilinx公司的ISE/Vivado開發平臺。其他公司器件都有自己的開發工具，但開發流程基本保持一致。熟悉這些工具對FPGA的開發無疑是基礎和重要的，因此本書的結尾部分主要側重于通過一些實驗來讓大家了解和熟悉Quartus與Vivado工具的使用。
一般而言，使用FPGA有兩個層次： 電路級和系統級。簡單來說，電路級側重于在FPGA上實現某些功能電路，或者實現信號處理算法，如FFT、CORDIC、OFDM，或者實現通信系統中部分通信協議，如基站與射頻覆蓋設備中用得最廣泛的通用公眾無線接口協議（CPRI）。系統級這里主要是指FPGA中使用CPU，如Nios Ⅱ、MicroBlaze、ARM、PowerPC等軟核、硬核，構成一個比較大的SoC系統，在此基礎上可以進一步進行軟件應用開發。
因此，本書的編寫也主要遵從這個思路，系統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。
第1章簡要介紹了FPGA設計概論。
第2章對硬件描述語言Verilog HDL進行了簡單介紹。
第3章對使用Verilog HDL對包括加法器在內的基礎電路設計進行了概述。
第4章主要介紹了邏輯綜合的概念以及Synplify、DC工具。
第5章主要介紹了測試平臺的撰寫以及行為級仿真工具ModelSim的使用。
第6章描述了在通信調制中使用較多的CORDIC算法。
第7章對無線通信系統中的CPRI等協議進行了闡述，并詳述了其FPGA實現。
第8章描述了通信系統直放站中數字接口電路部分的FPGA設計。
第9章通過一個電機控制實例來描述FPGA系統級的設計過程，以Nios Ⅱ為核心處理
器來搭建一個SoC系統。
由于FPGA器件的廣泛應用，對于FPGA器件組成的系統的測試與認證也成了非常重要的一個課題，故第10章介紹了航空航天領域的一個硬件系統設計標準DO拟254，側重介紹其適應于FPGA器件的流程與準則。
為了便于讀者實踐操作，第11章給出了豐富的FPGA設計實驗，包括基礎實驗和基于Qsys、SOPC的綜合實驗，如μClinux在Nios Ⅱ上的移植； 還特別介紹了Vivado HLS工具的使用。HLS作為一種目前商業化的高層次綜合工具，對系統級設計人員及算法設計人員都具有非常大的吸引力。書中給出的源代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源代碼。
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。
在編寫本書的過程中，引用了大量參考文獻，對此表示感謝。書中不少資料來自Altera和Xilinx公司，Altera大學計劃負責人陳衛中博士和Xilinx大學計劃負責人謝凱年博士均為本書的編寫提供了大量資料與幫助，對兩位致以謝意。感謝清華大學出版社的工作人員為本書順利出版所付出的辛勤勞動。本科生張駿盛對Vivado HLS實驗進行了驗證，研究生李靜園、林卓勝為本書提供了相關協助，謝志才、林燕云同學對本書亦有貢獻，一并表示感謝。
由于作者水平有限，書中難免會有紕漏之處，敬請專家和讀者批評指正，有興趣的讀者可發送郵件到liux@tup.tsinghua.edu.cn。
蔡述庭
2014年5月 |
內容簡介：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、硬件描述語言Verilog HDL、基礎電路設計、邏輯綜合、Synplify與DC工具使用、測試平臺的撰寫以及ModelSim的使用； 并對CORDIC算法、CPRI協議及數字直放站的FPGA實現進行了闡述； 隨后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拟254標準在FPGA設計中的應用。為了便于讀者實踐操作，書中給出了豐富的FPGA設計實驗，包括基礎實驗和基于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，書中給出的源代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源代碼。
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。
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目錄：第1章FPGA設計概論
1.1FPGA芯片結構與特點
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應用
第2章硬件描述語言Verilog HDL
2.1Verilog HDL的基本規范
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寄存器
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字符串
2.3運算符
2.4模塊
2.4.1模塊的基本概念
2.4.2模塊的例化
2.4.3模塊的測試
2.5過程語句
2.5.1兩個過程
2.5.2寄存器變量的過程賦值
2.5.3線網變量的連續賦值
2.5.4時序控制
2.5.5順序代碼塊與并行代碼塊
2.6條件語句
2.7任務和函數
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啟動腳本文件
4.2.2約束文件
4.2.3報告分析
4.2.4優化的參數選擇
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算法及通信調制技術
6.1CORDIC算法
6.2FPGA實現
6.3基于CORDIC算法的通信調制技術
6.4ISE中CORDIC IP核的使用
第7章FPGA通信協議設計
7.1CPRI協議
7.1.1協議范圍
7.1.2幀結構
7.1.3CPRI在FPGA中實現
7.2IR協議簡介
7.2.1Ir接口物理層
7.2.2Ir協議傳輸幀時序結構
7.2.3C&M通道
7.2.4物理層控制字定義
7.2.5Ir協議中的時延測量
7.2.6FPGA實現Ir協議
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系統硬件平臺
9.3軟件開發平臺
9.4FPGA片上電路設計
9.5實驗驗證
第10章可靠性設計——DO拟254
10.1DO拟254
10.2FPGA與DO拟254
10.2.1DO拟254基本情況
10.2.2DO拟254硬件的生命周期
10.2.3規劃
10.2.4硬件安全性評價
10.2.5硬件設計流程
10.2.6支持流程
10.2.7文檔和組織
10.3DO拟254標準和美國聯邦航空局
10.4DO拟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： 基于IP核設計的數碼管顯示
11.3實驗三： 基于Verilog HDL設計的數碼管顯示
11.4實驗四： 基于DSP Builder設計的clark坐標變換模塊
11.5實驗五： 分別基于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： 基于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： 程序燒寫
11.9實驗九： DE2上的μClinux移植
11.9.1任務要求
11.9.2Nios Ⅱ硬件定制
11.9.3頂層文件
11.9.4編譯系統
11.9.5內核結構
11.9.6文件格式
11.9.7進程調度
11.9.8文件系統
11.9.9移植層次與代碼結構
11.9.10源碼獲取
11.9.11內核剪裁和編譯
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網絡命令
11.10實驗十： VGA視頻顯示系統的SOPC設計
11.10.1Nios Ⅱ的硬件開發
11.10.2生成Nios Ⅱ硬件系統
11.10.3系統的軟件設計
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 |
| 序： |
