FPGA设计

第1章FPGA设计概论1.1FPGA芯片结构与特点1.2FPGA工作原理1.3FPGA主要器件1.3.1Xilinx1.3.2Altera1.4FPGA设计流程1.5FPGA开发工具1.6FPGA应用第2章硬件描述语言VerilogHDL2.1VerilogHDL的基本规范2.1.1标识符2.1.2转义标识符2.1.3空白符2.1.4注释2.2数据类型2.2.1逻辑值2.2.2线网2.2.3寄存器2.2.4数字的表示2.2.5向量2.2.6数组2.2.7参数2.2.8字符串2.3运算符2.4模块2.4.1模块的基本概念2.4.2模块的例化2.4.3模块的测试2.5过程语句2.5.1两个过程2.5.2寄存器变量的过程赋值2.5.3线网变量的连续赋值2.5.4时序控制2.5.5顺序代码块与并行代码块2.6条件语句2.7任务和函数2.8系统任务2.9编译指令2.10阻塞赋值与非阻塞FPGA设计——从电路到系统第3章FPGA基础电路设计3.1组合电路3.2时序电路3.3数据通路3.3.1加法器基础理论3.3.2常用数据通路设计第4章逻辑综合4.1逻辑综合目的4.2DesignCompiler综合4.2.1准备DesignCompiler启动脚本文件4.2.2约束文件4.2.3报告分析4.2.4优化的参数选择4.2.5综合结果4.3Synplify的综合设计4.4HDL的可综合性设计4.4.1状态机设计4.4.2实例化资源4.4.3综合选项第5章Testbench与ModelSim仿真5.1Testbench实例5.1.1产生时钟信号5.1.2提供激励信号5.1.3显示结果5.1.4VerilogHDLTestbench实例5.1.5自动验证5.1.6自我检查Testbench5.1.7编写Testbench的准则5.2仿真工具ModelSim第6章CORDIC算法及通信调制技术6.1CORDIC算法6.2FPGA实现6.3基于CORDIC算法的通信调制技术6.4ISE中CORDICIP核的使用第7章FPGA通信协议设计7.1CPRI协议7.1.1协议范围7.1.2帧结构7.1.3CPRI在FPGA中实现7.2IR协议简介7.2.1Ir接口物理层7.2.2Ir协议传输帧时序结构7.2.3C&M通道7.2.4物理层控制字定义7.2.5Ir协议中的时延测量7.2.6FPGA实现Ir协议第8章数字直放站的FPGA设计8.1直放站FPGA系统设计8.2数据接口8.2.1ADC接口8.2.2DAC接口8.2.3SPI接口8.3信号处理部分8.3.1数据的抽取和内插8.3.2信号的上变频和下变频第9章永磁同步电机矢量控制系统的FPGA实现9.1永磁同步电机矢量控制系统简介9.2系统硬件平台9.3软件开发平台9.4FPGA片上电路设计9.5实验验证第10章可靠性设计——DO25410.1DO25410.2FPGA与DO25410.2.1DO254基本情况10.2.2DO254硬件的生命周期10.2.3规划10.2.4硬件安全性评价10.2.5硬件设计流程10.2.6支持流程10.2.7文档和组织10.3DO254标准和美国联邦航空局10.4DO254项目的FPGA工具流程10.5FPGA设计的工具流程10.6结论第11章FPGA设计实验11.1实验一：LED灯控制11.2实验二：基于IP核设计的数码管显示11.3实验三：基于VerilogHDL设计的数码管显示11.4实验四：基于DSPBuilder设计的clark坐标变换模块11.5实验五：分别基于SOPCBuilder和Qsys工具控制LED灯11.5.1实验内容11.5.2SOPCBuilder工具设计流程11.5.3Qsys工具设计流程11.5.4实验小结11.6实验六：基于NiosⅡ定时中断控制LED闪烁11.7实验七：NiosⅡ与LabVIEW的串口通信11.8实验八：程序烧写11.9实验九：DE2上的μClinux移植11.9.1任务要求11.9.2NiosⅡ硬件定制11.9.3顶层文件11.9.4编译系统11.9.5内核结构11.9.6文件格式11.9.7进程调度11.9.8文件系统11.9.9移植层次与代码结构11.9.10源码获取11.9.11内核剪裁和编译11.9.12映像生成11.9.13镜像下载11.9.14终端调试11.9.15执行TCP/IP网络命令11.10实验十：VGA视频显示系统的SOPC设计11.10.1NiosⅡ的硬件开发11.10.2生成NiosⅡ硬件系统11.10.3系统的软件设计11.10.4VGA视频显示系统的NiosⅡIDE调试11.11实验十一：VivadoHLS设计流程实验参考文献

本书描述了从电路到系统的FPGA设计方法、流程、技巧以及工具使用，内容涵盖了FPGA设计流程、硬件描述语言Verilog HDL、基础电路设计、逻辑综合、Synplify与DC工具使用、测试平台的撰写以及ModelSim的使用； 并对CORDIC算法、CPRI协议及数字直放站的FPGA实现进行了阐述； 随后通过一个电机控制实例来描述FPGA系统级的设计过程； 接着介绍了DO254标准在FPGA设计中的应用。为了便于读者实践操作，书中给出了丰富的FPGA设计实验，包括基础实验和基于Qsys、SOPC的综合实验，同时介绍了Vivado HLS工具的使用。本书实例丰富，且贴近实际开发，书中给出的源代码都经过了实际项目的检验，读者可在清华大学出版社网站下载相关的源代码。本书可作为电子、通信、自动化、计算机科学与技术等相关专业的高年级本科生及研究生的教学用书，也可作为从事FPGA设计工作的工程师的参考图书。

按照“从电路到系统”的思路，介绍FPGA开发的方方面面！