FPGA應(yīng)用開(kāi)發(fā)入門(mén)與典型實(shí)例

前言

　　FPGA系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)背景　　目前數(shù)字電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(wèn)題，而且其開(kāi)發(fā)周期短、投入少，芯片價(jià)格又在不斷下降?！　≌且?yàn)檫@些優(yōu)勢(shì)，F(xiàn)PGA已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于各類(lèi)電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)之中，從高端的通信系統(tǒng)設(shè)備，如無(wú)線基站、千兆網(wǎng)絡(luò)路由器等，到低成本、大批量的消費(fèi)類(lèi)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(jì)技術(shù)已經(jīng)成為了高級(jí)硬件工程師和IC邏輯設(shè)計(jì)工程師必備的技能之一?！　PGA系統(tǒng)設(shè)計(jì)如何入門(mén)　　FPGA是基于硬件可編程的器件，設(shè)計(jì)方法與CP[J和DSP的設(shè)計(jì)方法有本質(zhì)上的區(qū)別。設(shè)計(jì)者不僅需要掌握硬件設(shè)計(jì)語(yǔ)言，還要具備硬件的概念和調(diào)試的經(jīng)驗(yàn)才能設(shè)計(jì)出高質(zhì)量的FPGA系統(tǒng)?！　∝洞耍現(xiàn)PGA系統(tǒng)設(shè)計(jì)最好的入門(mén)方法就是實(shí)踐，不能僅僅停留在看書(shū)和軟件仿真的階段。初學(xué)者在學(xué)習(xí)的過(guò)程中如果能夠結(jié)合FPGA的開(kāi)發(fā)板，將自己的設(shè)計(jì)在FPGA硬件系統(tǒng)上真正的運(yùn)行起來(lái)，可以達(dá)到更好的學(xué)習(xí)效果?！　≡鯓尤嬲莆誇PGA設(shè)計(jì)的相關(guān)技術(shù)　　FlPGA系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jì)與調(diào)試，硬件描述語(yǔ)言（HDL），開(kāi)發(fā)工具EDA軟件，仿真驗(yàn)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(chǎng)可編程邏輯器件)以其體積小、功耗低、穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于各類(lèi)電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中。本書(shū)全面講解了FPGA系統(tǒng)設(shè)計(jì)的背景知識(shí)、硬件電路設(shè)計(jì)，硬件描述語(yǔ)言Verilog HDL的基本語(yǔ)法和常用語(yǔ)句，F(xiàn)PGA的開(kāi)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(jì)的基本原則、技巧、IP核， FPGA在接口設(shè)計(jì)領(lǐng)域的典型應(yīng)用，F(xiàn)PGA＋DSP的系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(gè)完整的系統(tǒng)設(shè)計(jì)案例?！　”緯?shū)內(nèi)容全面、實(shí)例豐富，適合FPGA系統(tǒng)設(shè)計(jì)初學(xué)者，大專(zhuān)院校通信工程、電子工程、計(jì)算機(jī)、微電子和半導(dǎo)體相關(guān)專(zhuān)業(yè)師生，硬件系統(tǒng)工程師和IC設(shè)計(jì)工程師學(xué)習(xí)使用。

書(shū)籍目錄

第1章　FPGA系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)　　1.1　FPGA技術(shù)的發(fā)展歷史和動(dòng)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(dòng)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(hào)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(xiàng)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(gè)公司的產(chǎn)品　第2章　從零開(kāi)始設(shè)計(jì)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(jì)　　　2.2.2　下載配置與調(diào)試接口電路設(shè)計(jì)　　　2.2.3　高速SDRAM存儲(chǔ)器接口電路設(shè)計(jì)　　　2.2.4　異步SRAM(ASRAM)存儲(chǔ)器接口電路設(shè)計(jì)　　　2.2.5　Flash存儲(chǔ)器接口電路設(shè)計(jì)　　　2.2.6　開(kāi)關(guān)、按鍵與發(fā)光LED電路設(shè)計(jì)　　　2.2.7　VGA接口電路設(shè)計(jì)　　　2.2.8　PS/2鼠標(biāo)及鍵盤(pán)接口電路設(shè)計(jì)　　　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(jì)　　　2.2.11　USB 2.0接口芯片CY7C68013電路設(shè)計(jì)　　　2.2.12　電源電路設(shè)計(jì)　　　2.2.13　復(fù)位電路設(shè)計(jì)　　　2.2.14　時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)　　2.3　FPGA硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)技巧　　　2.3.1　管腳兼容性設(shè)計(jì)　　　2.3.2　根據(jù)電路布局來(lái)分配管腳功能　　　2.3.3　預(yù)留測(cè)試點(diǎn)　　2.4　FPGA硬件系統(tǒng)的調(diào)試方法　　2.5　典型實(shí)例1：在Altera的FPGA開(kāi)發(fā)板上運(yùn)行第一個(gè)FPGA程序　　　2.5.1　實(shí)例的內(nèi)容及目標(biāo)　　　2.5.2　平臺(tái)簡(jiǎn)介　　　2.5.3　實(shí)例詳解　　　2.5.4　小結(jié)　　2.6　典型實(shí)例2：在Xilinx的FPGA開(kāi)發(fā)板上運(yùn)行第一個(gè)FPGA程序　　　2.6.1　實(shí)例的內(nèi)容及目標(biāo)　　　2.6.2　平臺(tái)簡(jiǎn)介　　　2.6.3　實(shí)例詳解　　　2.6.4　小結(jié)　第3章　硬件描述語(yǔ)言Verilog HDL基礎(chǔ)　第4章　硬件描述語(yǔ)言Verilog HDL設(shè)計(jì)進(jìn)階　第5章　FPGA設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)軟件Quartus II的使用技巧　第6章　FPGA設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)軟件ISE使用技巧　第7章　FPGA系統(tǒng)設(shè)計(jì)的仿真驗(yàn)證　第8章　基于FPGA的片上可編程系統(tǒng)(SOPC)設(shè)計(jì)　第9章　FPGA系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則和技巧　第10章　利用FPGA實(shí)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(jì)　第12章　數(shù)字圖像倍焦系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)綜合實(shí)例　第13章　高速PCI信號(hào)采集卡設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)綜合實(shí)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(lèi)電子器件：存儲(chǔ)器、處理器和邏輯器件?！　〈鎯?chǔ)器保存隨機(jī)信息（電子數(shù)據(jù)表或數(shù)據(jù)庫(kù)的內(nèi)容）；處理器執(zhí)行軟件指令，以便完成各種任務(wù)（運(yùn)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）。　　邏輯器件分成兩類(lèi)：　?、俟潭ǖ幕蚨ㄖ频??！　、诳删幊痰幕蚩勺兊?。　　其中，固定的或定制的邏輯器件通常稱(chēng)為專(zhuān)用芯片（ASIC）。ASIC是為了滿(mǎn)足特定的用途而設(shè)計(jì)的芯片，例如MP3解碼芯片等。其優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)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(shí)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?！　〉?，ASIC設(shè)計(jì)的周期很長(zhǎng)，而且投資大，風(fēng)險(xiǎn)高。一旦設(shè)計(jì)結(jié)束后，功能就固化了，以后的升級(jí)改版困難比較大。電子產(chǎn)品的市場(chǎng)正在逐漸細(xì)分，為了滿(mǎn)足快速產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，產(chǎn)生了現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯器件（F=PGA）。　　自1984年xilinx公司推出了第一片現(xiàn)場(chǎng)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(lái)，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(mén)，21個(gè)典型實(shí)例，全面講解FPGA在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用，提供Altera的Quartusll和Xilinx的ISE兩個(gè)版本的源文件下載，圖文并茂，輕松閱讀，　　《FPGA應(yīng)用開(kāi)發(fā)入門(mén)與典型實(shí)例(修訂版)》詳細(xì)講解了F PGA應(yīng)用開(kāi)發(fā)的方方面面，主要涵蓋以下內(nèi)容：從零開(kāi)始設(shè)計(jì)FPGA最小系統(tǒng)，Veriloq HDL語(yǔ)言基礎(chǔ)，OUARTUS Il、ISE的使用技巧，F(xiàn)PGA系統(tǒng)設(shè)計(jì)的仿真驗(yàn)證，基于FPGA的片上可編程系統(tǒng)（SOPC）設(shè)計(jì)，F(xiàn)PGA系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則和技巧，利用FPGA實(shí)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(jì)，數(shù)字圖像倍焦系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)綜合實(shí)例。

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