Xilinx FPGA开发实用教程

1.2.3软核、硬核及固核

1.2.4Xilinx主流FPGA

1.3Xilinx软件工具

1.3.1ISE Foundation软件

1.3.2EDK开发工具

1.3.3System Generator DSP工具

1.3.4ChipScope Pro

1.3.5PlanAhead

1.4本书案例验证平台--S6 CARD开发板

1.4.1S6 CARD开发板的组成与功能

1.4.2S6 CARD板卡引脚约束说明

本章小结

第2章Verilog HDL开发基础与进阶

2.1Verilog HDL语言

2.1.1Verilog HDL语言的历史

2.1.2Verilog HDL的主要功能

2.1.3Verilog HDL和VHDL的区别

2.1.4Verilog HDL设计方法

2.2Verilog HDL基本程序结构

2.3Verilog HDL语言的数据类型和运算符

2.3.1标志符

2.3.2数据类型

2.3.3模块端口

2.3.4常量集合

2.3.5运算符和表达式

2.4Verilog HDL语言的描述语句

2.4.1结构描述形式

2.4.2数据流描述形式

2.4.3行为描述形式

2.4.4混合设计模式

2.5Verilog HDL建模与调试技巧

2.5.1双向端口的使用和仿真

2.5.2阻塞赋值与非阻塞赋值

2.5.3输入值不确定的组合逻辑电路

2.5.4数学运算中的扩位与截位操作

2.5.5利用块RAM来实现数据延迟

2.5.6测试向量的生成

2.6Verilog HDL常用程序示例

2.6.1数字电路中基本单元的FPGA实现

2.6.2基本时序处理模块

2.7Xilinx器件原语的使用

本章小结

第3章Xilinx FPGA电路原理与系统设计

3.1FPGA配置电路

3.1.1Xilinx FPGA配置电路

3.1.2Xilinx FPGA常用的配置引脚

3.1.3Xilinx FPGA配置电路分类

3.2JTAG电路的原理与设计

3.2.1JTAG电路的工作原理

3.2.2Xilinx JTAG下载线

3.3FPGA的常用配置电路

3.3.1主串模式--最常用的FPGA配置模式

3.3.2SPI串行Flash配置模式

3.3.3从串配置模式

3.3.4主字节宽度并行配置模式

3.3.5JTAG配置模式

3.3.6System ACE配置方案

3.4iMPACT软件使用

3.4.1iMPACT软件

3.4.2iMPACT中的JTAG配置操作

3.4.3iMPACT中的Xilinx PROM配置操作

3.4.4iMPACT中的SPI Flash配置操作

3.4.5FPGA配置失败的常见问题

3.5从配置PROM中读取用户数据

3.5.1从PROM中引导数据

3.5.2硬件电路设计方法

3.5.3软件操作流程

本章小结

第4章基于ISE Foundation的逻辑设计

4.1ISE套件

4.1.1ISE的特点

4.1.2ISE的功能

4.1.3ISE的安装

4.1.4ISE的用户界面

4.2基于ISE的设计输入

4.2.1新建工程

4.2.2代码输入

4.2.3代码模板的使用

4.2.4Xilinx IP Core的原理与应用

4.3ISE基本操作

4.3.1基于Xilinx XST的综合

4.3.2基于ISim的仿真

4.3.3基于ISE的实现

4.3.4基于目标和策略的设计方法

4.3.5基于SmartGuide的设计方法

4.3.6比特文件的生成

4.3.7基于IMPACT的芯片配置

4.3.8功耗分析以及XPower的使用

4.4约束

4.4.1约束文件

4.4.2UCF文件的语法说明

4.4.3引脚和区域约束语法

4.4.4时序约束语法

4.5调试利器--ChipScope Pro

4.5.1ChipScope Pro工作原理

4.5.2ChipScope Pro操作流程

4.5.3ChipScope Pro开发实例

4.6ISE与第三方EDA软件

4.6.1ModelSim软件的使用

4.6.2ModelSim和ISE的联合开发流程

4.6.3MATLAB软件的使用

4.6.4ISE与MATLAB的联合使用

4.6.5MATLAB、ModelSim和ISE联合开发实例

本章小结

第5章时序分析

5.1时序分析的作用和原理

5.1.1时序分析的作用

5.1.2静态时序分析原理

5.1.3时序分析的基础知识

5.2Xilinx FPGA中的时钟资源

5.2.1全局时钟资源

5.2.2第二全局时钟资源

5.3ISE时序分析器

5.3.1时序分析器的特点

5.3.2时序分析器的文件类型

5.3.3时序分析器的调用与用户界面

5.3.4提高时序性能的手段

本章小结

第6章逻辑开发专题

6.1Verilog HDL设计进阶

6.1.1面向硬件的程序设计思维

6.1.2“面积”和“速度”的转换原则

6.1.3同步电路的设计原则

6.2Xilinx FPGA芯片底层单元的使用

6.2.1Xilinx全局时钟网络的使用

6.2.2CMT时钟管理模块的使用

6.2.3Xilinx内嵌块存储器的使用

6.2.4硬核乘加器的使用

6.3代码风格

6.3.1代码风格的含义

6.3.2代码书写风格

6.3.3通用设计代码风格

6.3.4Xilinx专用设计代码风格

6.4UART接口开发实例

6.4.1串口接口与RS232协议

6.4.2串口通信控制器的Verilog HDL实现

6.4.3RS232设计板级调试

本章小结

第7章基于EDK的嵌入式系统设计

7.1可配置嵌入式系统（EDK）

7.1.1基于FPGA的可编程嵌入式开发系统

7.1.2Xilinx公司的解决方案

7.2Xilinx嵌入式开发系统组成

7.2.1片内微处理器软核MicroBlaze

7.2.2PLB总线系统结构

7.2.3IP核以及设备驱动

7.3EDK软件

7.3.1EDK设计的实现流程

7.3.2EDK的文件管理架构

7.4XPS软件典型操作

7.4.1XPS的启动

7.4.2利用BSB创建新工程

7.4.3XPS的用户界面

7.4.4XPS的目录结构与硬件平台

7.4.5在XPS加入IP Core

7.4.6XPS工程的综合与实现

7.5SDK软件典型操作

7.5.1SDK的用户界面

7.5.2SDK的典型操作

7.5.3IP外设的API函数查阅和使用方法

7.5.4GPIO外设开发实例

7.5.5其他外设开发实例

本章小结

第8章基于System Generator的DSP系统设计

8.1System Generator的特点与安装

8.1.1System Generator的主要特点

8.1.2System Generator的安装和配置

8.2System Generator的使用基础

8.2.1System Generator开发流程

8.2.2Simulink的应用

8.3基于System Generator的DSP系统设计

8.3.1System Generator的应用

8.3.2System Generator中的信号类型

8.3.3自动代码生成

8.3.4编译MATLAB设计生成FPGA代码

8.3.5子系统的建立与ISE调用

8.4基于System Generator的硬件协仿真

8.4.1硬件协仿真平台的特点与平台安装

8.4.2硬件协仿真的基本操作

8.4.3共享存储器的操作

8.5System Generator的高级应用

8.5.1导入外部的HDL程序模块

8.5.2设计在线调试

8.5.3系统中的多时钟设计

8.5.4FPGA设计的高级技巧

本章小结

第9章数字信号处理专题

9.1数字信号

9.1.1数字信号的产生

9.1.2采样定理

9.1.3数字系统的主要性能指标

9.1.4A/D转换的字长效应

9.2常用DSP IP Core及其应用

9.2.1DDS模块IP Core的应用

9.2.2FFT算法IP Core的应用

9.2.3Cordic算法IP Core的应用

9.2.4FIR滤波器IP Core的应用

9.3多速率滤波器的FPGA实现

9.3.1多速率信号处理的意义

9.3.2多速率信号滤波器的基本操作

9.3.3CIC滤波器的FPGA实现

9.3.4HB滤波器的FPGA实现

本章小结

第10章SERDES技术专题

10.1高速数据连接功能

10.1.1高速数据传输

10.1.2Xilinx公司高速连接功能的解决方案

10.2实现吉比特高速串行I/O的相关技术

10.2.1吉比特高速串行I/O的特点和应用

10.2.2吉比特串行I/O系统的组成

10.2.3吉比特串行I/O的设计要点

10.3Rocket I/O收发器原理与开发

10.3.1Rocket I/O硬核组成与工作原理

10.3.2GTP硬核组成与工作原理

10.3.3GTP Wizard开发实例

10.4PCIExpress G1端点接口设计

10.4.1PCI Express G1技术

10.4.2Xilinx PCI Express G1端点模块

10.4.3PCI Express G1端点接口实例解读

本章小结

参考文献

本书系统地论述了Xilinx FPGA开发方法、开发工具、实际案例及开发技巧，内容涵盖Xilinx器件概述、Verilog HDL开发基础与进阶、Xilinx FPGA电路原理与系统设计、基于ISE Foundation的逻辑设计、时序分析、逻辑开发专题、基于EDK的嵌入式系统设计、基于System Generator的DSP系统设计、数字信号处理专题以及SERDES技术专题共10章。各章均以实战开发为目的，结合最新版本的软硬件特征，覆盖了FPGA的各主要应用领域。配套光盘中包含了书中所有的实例代码，便于读者快速动手实践。书中融汇了作者多年的工程开发经验，希望能够极力帮助读者提高工程开发能力。本书适合作为电子信息工程、通信工程、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，也可以作为从事FPGA设计工作的工程师的参考图书。

《Xilinx FPGA开发实用教程（第2版）》系统地论述了Xilinx FPGA开发方法、开发工具、实际案例及开发技巧，内容涵盖Xilinx器件概述、VerilogHDL开发基础与进阶、Xilinx FPGA电路原理与系统设计、基于ISEFoundation的逻辑设计、时序分析、逻辑开发专题、基于EDK的嵌入式系统设计、基于SystemGenerator的DSP系统设计、数字信号处理专题以及SERDES技术专题共10章。各章均以实战开发为目的，结合最新版本的软硬件特征，覆盖了FPGA的各主要应用领域。附赠光盘中给出了书中所有实例的源码和相关的工程文件，便于读者快速动手实践。书中融汇了作者多年的工程开发经验，希望能够极力帮助读者提高工程开发能力。