FPGA嵌入式項(xiàng)目開(kāi)發(fā)實(shí)戰(zhàn)

前言

　　FPGA是英文Field-Programmable Gate Array的縮寫，即現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列，它是在PAL、GAL、CPLD等可編程器件的基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展的產(chǎn)物。它是作為專用集成電路（ASIC）領(lǐng)域中的一種半定制電路而出現(xiàn)的，既解決了定制電路的不足，又克服了原有可編程器件門電路數(shù)有限的缺點(diǎn)。FPGA的基本特點(diǎn)如下：　　采用FPGA設(shè)計(jì)ASIC電路，用戶不需要投片生產(chǎn)，就能得到適合的芯片。　　FPGA可作為其他全定制或半定制ASIC電路的中試樣片?！　PGA內(nèi)部有豐富的觸發(fā)器和I/O引腳。　　FPGA是ASIC電路中設(shè)計(jì)周期短、開(kāi)發(fā)費(fèi)用低、風(fēng)險(xiǎn)小的器件之一?！　PGA采用高速CHMOS工藝，功耗低，可以與CMOS、TTL電平兼容?！　】梢哉f(shuō)，F(xiàn)PGA芯片是小批量系統(tǒng)提高系統(tǒng)集成度、可靠性的很好選擇之一。　　目前FPGA在數(shù)字系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)開(kāi)發(fā)及汽車電子方面得到了深入應(yīng)用。目前市場(chǎng)上都是一些介紹基礎(chǔ)原理的書，缺少有大量實(shí)例導(dǎo)航的工程實(shí)踐書，本書的出版正好可以填補(bǔ)這種空白?！　∪珪鴱膶?shí)用的角度出發(fā)，通過(guò)大量工程實(shí)例，詳細(xì)介紹了FPGA項(xiàng)目程序設(shè)計(jì)的方法與技巧。全書共分4篇25章，第1篇為基礎(chǔ)知識(shí)篇，簡(jiǎn)要介紹了FPGA硬件結(jié)構(gòu)、 VHDL編程語(yǔ)言基礎(chǔ)，以及FPGA常用開(kāi)發(fā)工具，引導(dǎo)讀者入門；第2篇為FPGA 數(shù)字系統(tǒng)程序?qū)嵗?，通過(guò)12個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)例，詳細(xì)介紹了FPGA數(shù)字系統(tǒng)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的技術(shù)和技巧；第3篇為FPGA通信系統(tǒng)程序?qū)嵗才帕?個(gè)實(shí)用通信程序；第4篇為項(xiàng)目程序?qū)嵗?，通過(guò)4個(gè)典型實(shí)例，介紹了FPGA汽車電子程序的特點(diǎn)和開(kāi)發(fā)技術(shù)。　　與同類型書相比，本書具有下面的特色：　　本書提供了22個(gè)豐富的FPGA程序設(shè)計(jì)實(shí)例，范圍涉及數(shù)字系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、Nios II項(xiàng)目3大熱門領(lǐng)域。實(shí)例典型，全部調(diào)試通過(guò)，易學(xué)易懂?！　∪珪鴮?duì)FPGA項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的步驟和設(shè)計(jì)思路進(jìn)行詳細(xì)講解，穿插介紹開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)技巧與注意事項(xiàng)，對(duì)程序代碼進(jìn)行詳細(xì)注釋，利于讀者理解和鞏固知識(shí)點(diǎn)，可以舉一反三?！　」獗P中包含了豐富的實(shí)例硬件原理圖和程序源代碼，讀者稍加修改，便可應(yīng)用于實(shí)際工作中或者完成相關(guān)的課題（畢業(yè)設(shè)計(jì)），物超所值?！　”緯m合計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化、電子及硬件等相關(guān)專業(yè)的大學(xué)生，以及從事FPGA應(yīng)用開(kāi)發(fā)的科研人員使用。　　本書主要由劉福奇編寫。另外，唐清善、邱寶良、周克足、劉斌、李亞捷、李永懷、李寧宇、劉偉捷、黃小歡、嚴(yán)劍忠、黃小寬、李彥超、付軍鵬、張廣安、賈素龍、王艷波、金平、徐春林、謝正義、鄭貞平、張小紅等在資料收集、整理和技術(shù)支持方面做了大量的工作，在此一并向他們表示感謝！　　由于時(shí)間倉(cāng)促，再加之作者的水平有限，書中難免存在一些不足之處，歡迎廣大讀者批評(píng)和指正。

內(nèi)容概要

全書從實(shí)用的角度出發(fā)，通過(guò)大量工程實(shí)例，詳細(xì)介紹了FPGA項(xiàng)目程序設(shè)計(jì)的方法與技巧。全書共分為4篇25章，第1篇為FPGA基礎(chǔ)知識(shí)篇，簡(jiǎn)要介紹了FPGA硬件結(jié)構(gòu)、 VHDL語(yǔ)言編程基礎(chǔ)，以及FPGA常用開(kāi)發(fā)工具等；第2篇為FPGA 數(shù)字系統(tǒng)程序?qū)嵗?，通過(guò)矩陣鍵盤掃描接口設(shè)計(jì)、PS/2鍵盤接口設(shè)計(jì)、點(diǎn)陣發(fā)光管掃描接口設(shè)計(jì)、VGA彩條信號(hào)發(fā)生器、6層電梯控制器、兩種分頻器設(shè)計(jì)、波形信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)、交通燈控制的設(shè)計(jì)、常見(jiàn)的兩種數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)、快速傅里葉變換FFT的設(shè)計(jì)、數(shù)字式頻率合成器DSS的設(shè)計(jì)、數(shù)字電壓計(jì)的設(shè)計(jì)等實(shí)例，詳細(xì)介紹了FPGA數(shù)字系統(tǒng)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的技術(shù)和技巧；第3篇為FPGA通信系統(tǒng)程序?qū)嵗?，包括串行通信接口UART設(shè)計(jì)、ASK編碼器與譯碼器設(shè)計(jì)、FSK編碼器與譯碼器設(shè)計(jì)、CMI編碼器與譯碼器設(shè)計(jì)、曼徹斯特編碼器與譯碼器設(shè)計(jì)、HDB3編碼器與譯碼器設(shè)計(jì)等實(shí)例；第4篇為項(xiàng)目程序?qū)嵗?，通過(guò)Nios II定時(shí)中斷器的應(yīng)用、基于Nios II的I2C總線傳輸應(yīng)用、基于Nios II的SPI總線的應(yīng)用、基于Nios II的uCOS應(yīng)用等典型實(shí)例，介紹了FPGA汽車電子程序的特點(diǎn)和開(kāi)發(fā)技術(shù)。    本書語(yǔ)言簡(jiǎn)潔、結(jié)構(gòu)清晰，以實(shí)際工程為背景，實(shí)例典型、豐富，全部來(lái)自于實(shí)踐并且調(diào)試通過(guò)，代表性和指導(dǎo)性強(qiáng)，利于讀者舉一反三，是作者多年開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)的推廣與總結(jié)。    本書配有光盤1張，包含書中實(shí)例的硬件原理圖和程序源代碼，方便讀者學(xué)習(xí)和使用。本書適合計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化、電子及硬件等相關(guān)專業(yè)的大學(xué)生，以及從事FPGA開(kāi)發(fā)的科研人員使用。

書籍目錄

第1篇  FPGA基礎(chǔ)知識(shí)篇  第1章  FPGA硬件結(jié)構(gòu)知識(shí)	  第2章  VHDL語(yǔ)言編程基礎(chǔ)	  第3章  FPGA常用開(kāi)發(fā)工具	第2篇  FPGA數(shù)字系統(tǒng)程序?qū)嵗? 第4章  矩陣鍵盤掃描接口設(shè)計(jì)	  第5章  PS/2鍵盤接口設(shè)計(jì)	  第6章  點(diǎn)陣發(fā)光管掃描接口設(shè)計(jì)	  第7章  VGA彩條信號(hào)發(fā)生器	  第8章  6層電梯控制器	  第9章  兩種分頻器設(shè)計(jì)	  第10章  波形信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)	  第11章  交通燈控制的設(shè)計(jì)	  第12章  常見(jiàn)的兩種數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)  第13章  快速傅里葉變換FFT的設(shè)計(jì)	  第14章  數(shù)字式頻率合成器DSS的設(shè)計(jì)  第15章  數(shù)字電壓計(jì)的設(shè)計(jì)	第3篇  FPGA通信系統(tǒng)程序?qū)嵗? 第16章  串行通信接口UART設(shè)計(jì)  第17章  ASK編碼器與譯碼器設(shè)計(jì)  第18章  FSK編碼器與譯碼器設(shè)計(jì)  第19章  CMI編碼器與譯碼器設(shè)計(jì)  第20章  曼徹斯特編碼器與譯碼器設(shè)計(jì)  第21章  HDB3編碼器與譯碼器設(shè)計(jì)第4篇  Nios II項(xiàng)目程序?qū)嵗? 第22章  Nios II定時(shí)中斷器的應(yīng)用	  第23章  基于Nios II的I2C總線傳輸應(yīng)用	  第24章  基于Nios II的SPI總線的應(yīng)用	  第25章  基于Nios II的uCOS應(yīng)用

章節(jié)摘錄

　　1.自上而下與自下而上的設(shè)計(jì)方法比較　　OtlartasⅡ軟件同時(shí)支持自上而下和自下而上的編譯流程。在自上而下的編譯過(guò)程中，一個(gè)設(shè)計(jì)人員或者工程負(fù)責(zé)人在軟件中對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)進(jìn)行編譯。不同的設(shè)計(jì)人員或者IP提供者設(shè)計(jì)并驗(yàn)證設(shè)計(jì)的不同部分，工程負(fù)責(zé)人在設(shè)計(jì)實(shí)體完成后將其加入到工程中。工程負(fù)責(zé)人從整體上編譯并優(yōu)化頂層工程。在設(shè)計(jì)中完成的部分得到適配結(jié)果，當(dāng)設(shè)計(jì)的其他部分改動(dòng)時(shí)，其性能保持不變?！　≡谧韵露系脑O(shè)計(jì)流程中，每個(gè)設(shè)計(jì)人員在各自的工程中對(duì)其設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化后，將每一個(gè)底層工程集成到一個(gè)頂層工程中。漸進(jìn)式編譯提供導(dǎo)出和導(dǎo)入功能來(lái)實(shí)現(xiàn)這種設(shè)計(jì)方法?！　∽鳛榈讓幽K設(shè)計(jì)人員，你可以針對(duì)設(shè)計(jì)，導(dǎo)出優(yōu)化后的網(wǎng)表和～組分配（例如LogicLock區(qū)域）。然后，工程負(fù)責(zé)人將每一個(gè)設(shè)計(jì)模塊作為設(shè)計(jì)分區(qū)導(dǎo)入到頂層工程中。在這種情況下，工程負(fù)責(zé)人必須指導(dǎo)底層模塊設(shè)計(jì)人員，保證每～分區(qū)使用適當(dāng)?shù)钠骷Y源。

編輯推薦

　　作者多年開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)的推廣與總結(jié)、詳述FPGA數(shù)字系統(tǒng)程序開(kāi)發(fā)的實(shí)戰(zhàn)技巧、闡釋FPGA通信系統(tǒng)程序開(kāi)發(fā)的實(shí)戰(zhàn)技巧、剖析Nios II項(xiàng)目程序開(kāi)發(fā)的實(shí)戰(zhàn)技巧。　　《FPGA嵌入式項(xiàng)目開(kāi)發(fā)實(shí)戰(zhàn)》特色　　全書從實(shí)用的角度出發(fā)，通過(guò)大量工程實(shí)例，詳細(xì)介紹了FPGA項(xiàng)目程序設(shè)計(jì)的方法與技巧。主要包括如下實(shí)例：　　矩陳鍵盤掃描接口設(shè)計(jì)　　點(diǎn)陣發(fā)光管掃描接口設(shè)計(jì)　　6層電梯控制器設(shè)計(jì)　　波形信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)　　快速傅里葉變換FFT設(shè)計(jì)　　串行通信接口UART設(shè)計(jì)　　CMI碼器與譯碼器設(shè)計(jì)　　HDB3編碼器與譯碼器設(shè)計(jì)　　基于NiosⅡ的uCOS應(yīng)用　　基于NiosⅡ的12C總線傳輸應(yīng)用　　PS／2鍵盤接口設(shè)計(jì)　　VGA彩條信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)　　分頻器設(shè)計(jì)　　數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)　　數(shù)字式頻率合成器DSS設(shè)計(jì)　　ASK編碼器與譯碼器設(shè)計(jì)　　曼徹斯特編碼器與譯碼器設(shè)計(jì)　　Nios Ⅱ定時(shí)中斷器的應(yīng)用　　基于NiosⅡ的SPI總線的應(yīng)用

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