FPGA嵌入式项目开发实例精粹

第1篇 FPGA基础知识篇

第1章 FPGA硬件结构知识

1.1 CPLD/FPGA概述

1.1.1 CPLD/FPGA的特点

1.1.2 CPLD/FPGA的发展方向

1.1.3 CPLD/FPGA的应用领域

1.2 FPGA体系结构

1.2.1 FPGA基本结构

1.2.2 FPGA的结构特点

1.2.3 FPGA的编程工艺

1.3 FPGA常用芯片与选用

1.3.1 FPGA常用芯片

1.3.2 FPGA器件的选用

1.4 本章小结

第2章 VHDL语言编程基础

2.1 FPGA系统的表示方法

2.2 VHDL语言的特点

2.3 VHDL语言结构与要素

2.3.1 实体说明

2.3.2 构造体

2.3.3 VHDL语言要素

2.3.4 VHDL顺序语句与并发语句

2.3.5 描述方式

2.4 组合逻辑电路的VHDL实现

2.4.1 简单门电路

2.4.2 译码器、编码器和选择器

2.4.3 加法器、乘法器和除法器

2.4.4 三态门和总线缓冲器

2.5 时序逻辑电路的VHDL实现

2.5.1 锁存器、触发器

2.5.2 寄存器

2.5.3 计数器

2.6 状态机的VHDL实现

2.6.1 状态机的结构和功能

2.6.2 状态机的VHDL模型

2.7 存储器的VHDL实现

2.7.1 ROM和RAM

2.7.2 FIFO

2.8 本章小结

第3章 FPGA常用开发工具

3.1 集成开发工具

MAX+plusⅡ

3.1.1 功能与菜单说明

3.1.2 MAX+plusⅡ设计过程

3.1.3 MAX+plusⅡ综合设计选择项

3.2 硬件开发工具Quartus II

3.2.1 Quartus II简介

3.2.2 Quartus II设计流程

3.2.3 Quartus II设计方法

3.2.4 Quartus II功能详解

3.2.5 时序约束与分析

3.2.6 设计优化

3.2.7 SignalTap II

3.3 本章小结

第2篇 FPGA数字系统程序实例

第4章 矩阵键盘扫描接口设计

4.1 实例内容说明

4.2 设计思路与原理

4.3 程序设计与验证

4.3.1 创建Quartus II工程

4.3.2 VHDL代码设计

4.3.3 矩阵键盘扫描的验证

4.4 实例总结

第5章 PS/2键盘接口设计

5.1 实例内容说明

5.2 PS/2键盘接口标准

5.2.1 PS/2接口介绍

5.2.2 PS/2接口引脚

5.3 设计思路与原理

5.4 程序设计与验证

5.4.1 创建Quartus II环境

5.4.2 VHDL代码设计

5.4.3 PS/2键盘接口设计的验证

5.5 实例总结

第6章 点阵发光管扫描接口设计

6.1 实例内容说明

6.2 设计思路与原理

6.3 程序设计与验证

6.3.1 创建Quartus II工程

6.3.2 创建VHDL文件

6.3.3 程序验证

6.4 实例总结

第7章 VGA彩条信号发生器

7.1 实例内容说明

7.2 设计思路与原理

7.3 程序设计与验证

7.3.1 创建Quartus II工程

7.3.2 创建VHDL文件

7.3.3 程序验证

7.4 实例总结

第8章 6层电梯控制器

8.1 实例内容说明

8.2 设计思路与原理

8.3 程序设计与验证

8.3.1 创建Quartus II工程

8.3.2 创建VHDL文件

8.3.3 程序验证

8.4 实例总结

第9章 两种分频器设计

9.1 实例内容说明

9.2 硬件电路分析

9.2.1 半整数分频器

9.2.2 偶数与奇数分频器

9.3 程序设计与仿真

9.3.1 VHDL程序

9.3.2 时序仿真

9.4 实例总结

第10章 波形信号发生器的设计

10.1 实例内容说明

10.2 设计思路与原理

10.3 程序代码与注释

10.4 实例总结

第11章 交通灯控制的设计

11.1 实例内容说明

11.2 设计思路与原理

11.3 程序代码与注释

11.4 实例总结

第12章 常见的两种数字滤波器的设计

12.1 数字滤波器概述

12.2 FIR数字滤波器的设计

12.2.1 FIR数字滤波器

设计原理

12.2.2 直接实现形式的

FIR滤波器设计

12.2.3 直接FIR滤波器设计的改进

12.2.4 用查表法实现FIR数字滤波器

12.3 IIR数字滤波器的设计

12.3.1 设计思路与原理

12.3.2 程序实现与注释

12.4 实例总结

第13章 快速傅里叶变换FFT的设计

13.1 FFT的算法特点

13.2 旋转因子算法

13.2.1 设计思路与原理

13.2.2 VHDL代码实现

13.3 蝶形处理器

13.3.1 设计思路与原理

13.3.2 VHDL代码实现

13.4 实例总结

第14章 数字式频率合成器DSS的设计

14.1 DDS特点概述

14.2 设计思路与原理

14.3 程序实现与仿真

14.3.1 生成ROM的参数

14.3.2 DDS的VHDL程序代码

14.3.3 仿真结果

14.4 实例总结

第15章 数字电压计的设计

15.1 数字电压计概述

15.2 设计思路与原理

15.3 程序实现与注释

15.4 实例总结

第3篇 FPGA通信系统程序实例

第16章 串行通信接口UART设计

16.1 UART协议基础

16.2 UART模块程序设计

16.2.1 时钟分频模块

16.2.2 异步接收模块

16.2.3 异步发送模块

16.3 实例总结

第17章 ASK编码器与译码器设计

17.1 实例内容说明

17.2 伪随机序列产生器

17.2.1 m序列的产生

17.2.2 m序列的VHDL语言设计

17.2.3 工程编译

17.2.4 m序列的仿真

17.3 ASK编码器设计

17.3.1 ASK编码器设计思路

17.3.2 ASK编码器代码设计

17.3.3 ASK编码器仿真

17.4 ASK译码器设计

17.4.1 ASK译码器设计思路

17.4.2 ASK译码器代码设计

17.4.3 ASK解制器仿真

17.5 实例总结

第18章 FSK编码器与译码器设计

18.1 实例内容说明

18.2 FSK编码器设计

18.2.1 FSK编码器设计思路

18.2.2 FSK编码器代码设计

18.2.3 FSK编码器仿真

18.3 FSK译码器设计

18.3.1 FSK译码器设计思路

18.3.2 FSK译码器代码设计

18.3.3 FSK译码器仿真

18.4 实例总结

第19章 CMI编码器与译码器设计

19.1 实例内容说明

19.2 CMI编码器设计

19.2.1 传号反转码（CMI）编码原理

19.2.2 CMI编码器设计思路

19.2.3 CMI编码器VHDL代码设计

19.2.4 CMI编码器仿真

19.3 CMI调制器设计

19.3.1 CMI调制器设计思路

19.3.2 ASK调制器代码设计

19.3.3 CMI译码器仿真

19.4 实例总结

第20章 曼彻斯特编码器与译码器设计

20.1 实例内容说明

20.2 曼彻斯特编码器设计

20.2.1 曼彻斯特编码器设计思路

20.2.2 曼彻斯特编码器代码设计

20.2.3 曼彻斯特编码仿真

20.3 曼彻斯特译码器设计

20.3.1 曼彻斯特译码器设计思路

20.3.2 曼彻斯特译码器代码设计

20.3.3 曼彻斯特译码器仿真

20.4 实例总结

第21章 HDB3编码器与译码器设计

21.1 实例内容说明

21.2 HDB3编码器设计

21.2.1 HDB3码编码原理

21.2.2 HDB3编码器设计思路

21.2.3 HDB3编码器插“V”模块代码设计与仿真

21.2.4 HDB3编码器插“B”模块代码设计与仿真

21.2.5 HDB3编码器的双单极转换模块的设计与仿真

21.3 HDB3译码器设计

21.3.1 HDB3译码器设计思路

21.3.2 HDB3译码器代码设计

21.3.3 HDB3译码器仿真

21.4 实例总结

第4篇 Nios II项目程序实例

第22章 Nios II定时中断器的应用

22.1 实例内容说明

22.2 设计思路与原理

22.3 硬件设计

22.4 软件设计与程序代码

22.5 实例总结

第23章 基于Nios II的I2C总线传输应用

23.1 实例内容说明

23.2 设计思路与原理

23.3 I2C总线介绍

23.3.1 I2C总线特点

23.3.2 I2C总线工作原理

23.4 AT24C02芯片应用介绍

23.4.1 AT24C02概述

23.4.2 AT24C02读写时序

23.5 SOPC系统的创建

23.6 软件设计与程序代码

23.7 实例总结

第24章 基于Nios II的SPI总线的应用

24.1 实例内容说明

24.2 设计思路与原理

24.3 SPI总线介绍

24.4 AD7476介绍

24.5 SOPC系统的创建

24.6 软件设计与程序代码

24.7 实例总结

第25章 基于Nios II的uCOS应用

25.1 实例内容说明

25.2 设计思路与原理

25.3 SOPC系统的创建

25.4 软件设计与程序代码

25.5 实例总结

从实用的角度出发，通过大量工程实例，详细介绍了FPGA项目程序设计的方法与技巧。全书共分为4篇25章，第1篇为FPGA基础知识篇，简要介绍了FPGA硬件结构、VHDL语言编程基础，以及FPGA常用开发工具等；第2篇为FPGA 数字系统程序实例，通过矩阵键盘扫描接口设计、PS/2键盘接口设计、点阵发光管扫描接口设计、VGA彩条信号发生器、6层电梯控制器、两种分频器设计、波形信号发生器的设计、交通灯控制的设计、常见的两种数字滤波器的设计、快速傅里叶变换FFT的设计、数字式频率合成器DSS的设计、数字电压计的设计等实例，详细介绍了FPGA数字系统项目开发的技术和技巧；第3篇为FPGA通信系统程序实例，包括串行通信接口UART设计、ASK编码器与译码器设计、FSK编码器与译码器设计、CMI编码器与译码器设计、曼彻斯特编码器与译码器设计、HDB3编码器与译码器设计等实例；第4篇为项目程序实例，通过Nios II定时中断器的应用、基于Nios II的I2C总线传输应用、基于Nios II的SPI总线的应用、基于Nios II的uCOS应用等典型实例，介绍了FPGA汽车电子程序的特点和开发技术。《FPGA嵌入式项目开发实战》语言简洁、结构清晰，以实际工程为背景，实例典型、丰富，全部来自于实践并且调试通过，代表性和指导性强，利于读者举一反三，是作者多年开发经验的推广与总结。《FPGA嵌入式项目开发实战》配有光盘1张，包含书中实例的硬件原理图和程序源代码，方便读者学习和使用。《FPGA嵌入式项目开发实战》适合计算机、自动化、电子及硬件等相关专业的大学生，以及从事FPGA开发的科研人员使用。

作者多年开发经验的推广与总结、详述FPGA数字系统程序开发的实战技巧、阐释FPGA通信系统程序开发的实战技巧、剖析Nios II项目程序开发的实战技巧。
　　《FPGA嵌入式项目开发实战》特色
　　全书从实用的角度出发，通过大量工程实例，详细介绍了FPGA项目程序设计的方法与技巧。主要包括如下实例：
　　矩陈键盘扫描接口设计
　　点阵发光管扫描接口设计
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