FPGA应用实验教程

第1章 电子技术设计与FPGA

1．1 电子技术设计概述

1．2 FPGA器件概述

1．2．1 FPGA基本概念

1．2．2 FPGA基本组成结构

1．3 基于FPGA的数字系统设计

第2章 FPGA硬件实验平台

2． 1 实验平台简介

2．1．1 FPGA应用实验板功能特点

2． 1．2 结构模块

2．1．3 FPGA应用实验板硬件实物

2．2 实验平台功能详述

2．2．1 FPGA部分

2． 2．2 配置PROM部分

2．2．3 复位电路模块

2．2．4 LED显示控制模块

2．2．5 数码管显示控制模块

2．2．6 按钮开关

2．2．7 拨动开关

2．2．8 16×16 LED点阵显示模块

2．2．9 UART(RS232)接口模块

2．2．10 温度传感器模块

2．2．11 输入电压测试模块

2．2．12 压控相位差模块

2．2．13 方波频率计输入接口模块

2．2．14 外接有源晶体振荡器

2．2．15 蜂鸣器驱动模块

2．2．16 Nox Flash存储器模块

2．2．17 LCD显示模块

2．2．18 用户自定义I／0

2． 3 实验平台对外接口说明

2．4 实验平台设计文件下载配置

2．4．1 直接下载JTAG模式

2．4．2 第三方存储PROM模式

第3章 FPGA软件设计平台

3．1 ISE集成开发环境

3．1．1 ISE软件介绍

3．1．2 ISE软件的安装

3．1．3 新建项目

3．1．4 新建源文件

3．1．5 综合

3．1．6 功能仿真

3．1．7 设计实现

3．1．8 编程下载

3．1．9 原理图的画法

3．1．10 IP C0re的使用

3．2 ModelSim软件的使用

3．2．1 ModelSim仿真软件的安装

3．2．2 ModelSim使用简介

3．3 在线逻辑分析仪chipScope的使用

3．3．1 ChipScope Pro简介

3． 3．2 在ISE中直接调用chipScope Pro

第4章 硬件描述语言

4．1 VHDL语言程序结构

4．1．1 库(LIBRARY)

4． 1． 2 程序包(PACKAGE)

4．1．3 实体(ENTlTY)

4．1．4 结构体(ARC．HITECTURE)

4．1．5 配置

4．2 VHDL语言要素

4．2．1 VHDL文字规则

4．2．2 VHDL数据对象

4．2．3 VHDL数据类型

4．2．4 VHDL中的表达式

4．3 VHDL基本语句

4．3．1 并行描述语句(Concurrent Statements)

4．3． 2 顺序描述语句(Sequential Statements)

4．4 VHDL语言描述方式

4．4．1 行为描述

4．4．2 RTL描述

4．4．3 结构化描述

第5章 实验项目

5．1 流水灯设计

5． 1．1 设计任务与指标

5．1． 2 设计方案

5．1． 3 系统设计与仿真

5．1．4 系统硬件实现与测试

5． 2 动态扫描显示设计

5． 2． 1 设计任务与指标

5．2．2 设计方案

5．2．3 系统设计与仿真

5．2． 4 硬件实现与测试

5．3 数字跑表

5．3．1 系统功能要求

5．3．2 总体设计方案

5．3．3 单元电路设计与实现

5．3．4 设计实现

5．3．5 系统测试

5．4 数字频率计

5．4．1 设计任务与指标

5．4．2 频率测量方法

5．4．3 设计方案

5． 4．4 系统设计

5．4． 5 设计实现

5．4．6 系统测试

5．5 智力抢答器设计

5． 5．1 实验目的

5．5． 2 设计任务与指标

5．5．3 设计原理与方案

5．5．4 设计与仿真

5． 5．5 系统实现与测试

5．6 交通灯控制器设计

5．6．1 设计任务与指标

5．6．2 设计原理与方案

5．6．3 系统设计与仿真

5．6．4 系统实现与测试

5．7 基于加速度传感器的计步器简易设计

5．7．1 实验目的

5．7．2 实验任务与要求

5．7．3 实验原理与方案

5．7．4 加速度传感器电路设计

5．7．5 计步器FPGA设计

5．7．6 加速度传感器计步器的系统调试

5．8 FIR数字滤波器设计

5． 8．1 实验目的

5．8．2 设计任务及要求

5．8．3 实验原理与方案

5．8．4 滤波器FPGA外围AD／DA电路设计

5．8．5 滤波器FPGA内部电路设计

5．8．6 滤波器FPGA实现与测试

5．9 DDS波形发生器设计

5．9．1 设计任务与指标

5．9．2 直接数字频率合成技术基础

5．9．3 DDS方案设计

5．9． 4 软件设计

5．9．5 硬件设计

5 9．6 系统综合测试

附录 DA及滤波模块完整电路图

参考文献

《普通高等院校“十二五”规划教材：FPGA应用实验教程》以XilinxFPGA开发平台为基础，以VHDL语言为主要设计手段，以9个大型实验项目为案例，系统地讲述了实验所用的硬件开发平台、开发软件、开发语言、开发实验项目等内容。从电子系统方案设计、原理设计、单元模块设计、仿真设计、硬件缟程下栽及软、硬件调试等方面详述了现代电子设计技术的常用方法与过程。
　　《普通高等院校“十二五”规划教材：FPGA应用实验教程》的特点是：实验为主，自成体系，结合FPGA自制开发平台及开发项目，应用于实验教学课程，方便实用。书中列举的大量VHDL．设计示例，均通过了仿真和综合器的编译，其中9个大型实验项目都进行了FPGA自制实验平台的硬件测试，可直接使用。
　　《普通高等院校“十二五”规划教材：FPGA应用实验教程》可作为高等院校的电子工程、通信、工业自动化、计算机应用技术、信号与系统、电子对抗、测控技术、仪器仪表、数字信号处理等学科领域和专业的高年级本科生或研究生的实验教材及实验指导，也可作为相关专业技术人员的自学参考书。