FPGA應(yīng)用開發(fā)入門與典型實例

前言

　　FPGA系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)背景　　目前數(shù)字電路系統(tǒng)設(shè)計領(lǐng)域公認(rèn)的基礎(chǔ)性技術(shù)分別是CPu、DSP和FPGA。其中FPGA技術(shù)發(fā)展迅速，正在逐漸融合CPIJ和：DSP的功能。FPGA不僅可以解決電子系統(tǒng)小型化、低功耗、高可靠性等問題，而且其開發(fā)周期短、投入少，芯片價格又在不斷下降?！　≌且驗檫@些優(yōu)勢，F(xiàn)PGA已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于各類電子產(chǎn)品的設(shè)計之中，從高端的通信系統(tǒng)設(shè)備，如無線基站、千兆網(wǎng)絡(luò)路由器等，到低成本、大批量的消費類產(chǎn)品，如智能手機(jī)、便攜式產(chǎn)品、數(shù)碼相機(jī)等領(lǐng)域?！　∫虼耍現(xiàn)PGA系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)已經(jīng)成為了高級硬件工程師和IC邏輯設(shè)計工程師必備的技能之一?！　PGA系統(tǒng)設(shè)計如何入門　　FPGA是基于硬件可編程的器件，設(shè)計方法與CP[J和DSP的設(shè)計方法有本質(zhì)上的區(qū)別。設(shè)計者不僅需要掌握硬件設(shè)計語言，還要具備硬件的概念和調(diào)試的經(jīng)驗才能設(shè)計出高質(zhì)量的FPGA系統(tǒng)?！　∝洞?，F(xiàn)PGA系統(tǒng)設(shè)計最好的入門方法就是實踐，不能僅僅停留在看書和軟件仿真的階段。初學(xué)者在學(xué)習(xí)的過程中如果能夠結(jié)合FPGA的開發(fā)板，將自己的設(shè)計在FPGA硬件系統(tǒng)上真正的運行起來，可以達(dá)到更好的學(xué)習(xí)效果?！　≡鯓尤嬲莆誇PGA設(shè)計的相關(guān)技術(shù)　　FlPGA系統(tǒng)設(shè)計涉及的相關(guān)技術(shù)很多，包括了FPGA的結(jié)構(gòu)原理，電路硬件設(shè)計與調(diào)試，硬件描述語言（HDL），開發(fā)工具EDA軟件，仿真驗證技術(shù)，以及FPGA和其他處理器的互聯(lián)接口技術(shù)等。

內(nèi)容概要

　　FPGA(現(xiàn)場可編程邏輯器件)以其體積小、功耗低、穩(wěn)定性高等優(yōu)點被廣泛應(yīng)用于各類電子產(chǎn)品的設(shè)計中。本書全面講解了FPGA系統(tǒng)設(shè)計的背景知識、硬件電路設(shè)計，硬件描述語言Verilog HDL的基本語法和常用語句，F(xiàn)PGA的開發(fā)工具軟件的使用，基于FPGA的軟核嵌入式系統(tǒng)，F(xiàn)PGA設(shè)計的基本原則、技巧、IP核， FPGA在接口設(shè)計領(lǐng)域的典型應(yīng)用，F(xiàn)PGA＋DSP的系統(tǒng)設(shè)計與調(diào)試，以及數(shù)字變焦系統(tǒng)和PCI數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)這兩個完整的系統(tǒng)設(shè)計案例。　　本書內(nèi)容全面、實例豐富，適合FPGA系統(tǒng)設(shè)計初學(xué)者，大專院校通信工程、電子工程、計算機(jī)、微電子和半導(dǎo)體相關(guān)專業(yè)師生，硬件系統(tǒng)工程師和IC設(shè)計工程師學(xué)習(xí)使用。

書籍目錄

第1章　FPGA系統(tǒng)設(shè)計基礎(chǔ)　　1.1　FPGA技術(shù)的發(fā)展歷史和動向　　　1.1.1　FPGA技術(shù)的發(fā)展歷史　　　1.1.2　FPGA技術(shù)的發(fā)展動向　　1.2　FPGA的典型應(yīng)用領(lǐng)域　　　1.2.1　數(shù)據(jù)采集和接口邏輯領(lǐng)域　　　1.2.2　高性能數(shù)字信號處理領(lǐng)域　　　1.2.3　其他應(yīng)用領(lǐng)域　　1.3　FPGA的工藝結(jié)構(gòu)　　　1.3.1　基于SRAM結(jié)構(gòu)的FPGA　　　　1.3.2　基于反融絲結(jié)構(gòu)的FPGA　　　1.3.3　基于Flash結(jié)構(gòu)的FPGA　　1.4　主流的FPGA芯片廠家及其代表產(chǎn)品　　　1.4.1　Xilinx公司的代表產(chǎn)品　　　1.4.2　Altera公司的代表產(chǎn)品　　1.5　工程項目中FPGA芯片選擇策略和原則　　　1.5.1　盡量選擇成熟的產(chǎn)品系列　　　1.5.2　盡量選擇兼容性好的封裝　　　1.5.3　盡量選擇一個公司的產(chǎn)品　第2章　從零開始設(shè)計FPGA最小系統(tǒng)　　2.1　FPGA最小系統(tǒng)的概念　　2.2　FPGA最小系統(tǒng)電路分析　　　2.2.1　FPGA管腳設(shè)計　　　2.2.2　下載配置與調(diào)試接口電路設(shè)計　　　2.2.3　高速SDRAM存儲器接口電路設(shè)計　　　2.2.4　異步SRAM(ASRAM)存儲器接口電路設(shè)計　　　2.2.5　Flash存儲器接口電路設(shè)計　　　2.2.6　開關(guān)、按鍵與發(fā)光LED電路設(shè)計　　　2.2.7　VGA接口電路設(shè)計　　　2.2.8　PS/2鼠標(biāo)及鍵盤接口電路設(shè)計　　　2.2.9　RS-232串口　　　2.2.10　字符型液晶顯示器接口電路設(shè)計　　　2.2.11　USB 2.0接口芯片CY7C68013電路設(shè)計　　　2.2.12　電源電路設(shè)計　　　2.2.13　復(fù)位電路設(shè)計　　　2.2.14　時鐘電路設(shè)計　　2.3　FPGA硬件系統(tǒng)的設(shè)計技巧　　　2.3.1　管腳兼容性設(shè)計　　　2.3.2　根據(jù)電路布局來分配管腳功能　　　2.3.3　預(yù)留測試點　　2.4　FPGA硬件系統(tǒng)的調(diào)試方法　　2.5　典型實例1：在Altera的FPGA開發(fā)板上運行第一個FPGA程序　　　2.5.1　實例的內(nèi)容及目標(biāo)　　　2.5.2　平臺簡介　　　2.5.3　實例詳解　　　2.5.4　小結(jié)　　2.6　典型實例2：在Xilinx的FPGA開發(fā)板上運行第一個FPGA程序　　　2.6.1　實例的內(nèi)容及目標(biāo)　　　2.6.2　平臺簡介　　　2.6.3　實例詳解　　　2.6.4　小結(jié)　第3章　硬件描述語言Verilog HDL基礎(chǔ)　第4章　硬件描述語言Verilog HDL設(shè)計進(jìn)階　第5章　FPGA設(shè)計開發(fā)軟件Quartus II的使用技巧　第6章　FPGA設(shè)計開發(fā)軟件ISE使用技巧　第7章　FPGA系統(tǒng)設(shè)計的仿真驗證　第8章　基于FPGA的片上可編程系統(tǒng)(SOPC)設(shè)計　第9章　FPGA系統(tǒng)設(shè)計原則和技巧　第10章　利用FPGA實現(xiàn)外設(shè)通信接口　第10章　FPGA與DSP協(xié)同處理系統(tǒng)設(shè)計　第12章　數(shù)字圖像倍焦系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)綜合實例　第13章　高速PCI信號采集卡設(shè)計與實現(xiàn)綜合實例　

章節(jié)摘錄

　　縱觀數(shù)字集成電路的發(fā)展歷史，經(jīng)歷了從電子管、晶體管、小規(guī)模集成電路到大規(guī)模以及超大規(guī)模集成電路等不同的階段。發(fā)展到現(xiàn)在，主要有3類電子器件：存儲器、處理器和邏輯器件。　　存儲器保存隨機(jī)信息（電子數(shù)據(jù)表或數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容）；處理器執(zhí)行軟件指令，以便完成各種任務(wù)（運行數(shù)據(jù)處理程序或視頻游戲）；而邏輯器件可以提供特殊功能（器件之間的通信和系統(tǒng)必須執(zhí)行的其他所有功能）?！　∵壿嬈骷殖蓛深悾骸　、俟潭ǖ幕蚨ㄖ频?。　?、诳删幊痰幕蚩勺兊摹！　∑渲校潭ǖ幕蚨ㄖ频倪壿嬈骷ǔ７Q為專用芯片（ASIC）。ASIC是為了滿足特定的用途而設(shè)計的芯片，例如MP3解碼芯片等。其優(yōu)點是通過固化的邏輯功能和大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)，降低了芯片的成本，同時提高了產(chǎn)品的可靠性。隨著集成度的提高，ASIC的物理尺寸也在不斷的縮小。　　但是，ASIC設(shè)計的周期很長，而且投資大，風(fēng)險高。一旦設(shè)計結(jié)束后，功能就固化了，以后的升級改版困難比較大。電子產(chǎn)品的市場正在逐漸細(xì)分，為了滿足快速產(chǎn)品開發(fā)，產(chǎn)生了現(xiàn)場可編程邏輯器件（F=PGA）?！　∽?984年xilinx公司推出了第一片現(xiàn)場可編程邏輯器件（FPGA）至今，F(xiàn)PGA已經(jīng)歷了20幾年的快速發(fā)展歷程。特別是近幾年來，更是發(fā)展迅速。

編輯推薦

　　從FPGA基礎(chǔ)講起，引導(dǎo)讀者快速入門，21個典型實例，全面講解FPGA在各個領(lǐng)域的應(yīng)用，提供Altera的Quartusll和Xilinx的ISE兩個版本的源文件下載，圖文并茂，輕松閱讀，　　《FPGA應(yīng)用開發(fā)入門與典型實例(修訂版)》詳細(xì)講解了F PGA應(yīng)用開發(fā)的方方面面，主要涵蓋以下內(nèi)容：從零開始設(shè)計FPGA最小系統(tǒng)，Veriloq HDL語言基礎(chǔ)，OUARTUS Il、ISE的使用技巧，F(xiàn)PGA系統(tǒng)設(shè)計的仿真驗證，基于FPGA的片上可編程系統(tǒng)（SOPC）設(shè)計，F(xiàn)PGA系統(tǒng)設(shè)計原則和技巧，利用FPGA實現(xiàn)外設(shè)通信接口，F(xiàn)PGA與DSP協(xié)同處理系統(tǒng)設(shè)計，數(shù)字圖像倍焦系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)綜合實例。

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