XilinxFPGA设计与实践教程(XILINX大学合作计划指定教材)
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作者赵吉成//王智勇
出版社西安电子科大
ISBN9787560626291
出版时间2012-01
装帧其他
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定价52元
货号2204227
上书时间2024-09-23
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导语摘要
赵吉成、王智勇编著的《XilinxFPGA设计与实践教程》专注于数字电路的硬件设计方法和技巧，而并非一部VerilogHDL语法手册或者FPGA开发工具手册。在内容上包含了大量的数字电路设计模块框架，既可方便用户掌握典型应用电路的设计思想和方法，又可使之顺利地套用在自己的设计当中。我们关注于让读者掌握一种编程框架，然后灵活地应用于多个程序中，而不是掌握多种方法来描述同一个电路。
目录
第一篇 FPGA设计基础与ISE开发基本流程
第一章 FPGA设计基础
1.1 FPGA的基本概念
1.2 可编程逻辑技术发展简介
1.2.1 可编程技术发展演变过程
1.2.2 FPGA技术
1.3 FPGA器件编程技术
1.3.1 熔丝互连编程技术
1.3.2 基于反熔丝的编程技术
1.3.3 基于SRAM的可编程技术
1.3.4 基于FLASH或E2PROM的可编程技术
1.4 通用FPGA的构成结构
1.4.1 现代FPGA的基本逻辑单元
1.4.2 Xilinx Spartan-3 FPGA的基本结构
1.5 Xilinx FPGA的开发流程
1.6 FPGA技术的未来发展
本章小结
思考与练习
第二章 ISE12.1开发环境与S3开发板
2.1 ISE12.1软件综述
2.1.1 ISE12.1套件分类
2.1.2 ISE12.1功能介绍
2.1.3 ISE12.1用户界面和菜单操作
2.2 S3开发板简介
2.3 ISE开发流程
2.3.1 创建工程和设计输入
2.3.2 创建TestBench并进行RTL仿真
2.3.3 添加约束
2.3.4 综合与实现
2.3.5 生成配置文件并对FPGA进行配置
2.4 第三方开发工具
2.4.1 ModelSim介绍
2.4.2 在ModelSim中编译Xilinx的器件库
2.4.3 ModelSim 功能仿真举例
2.4.4 Synplify Pro介绍
2.4.5 关联ISE和Synplify Pro
2.4.6 Synplify Pro使用流程
本章小结
思考与练习
第二篇 数字电路设计基础与VerilogHDL描述
第三章 VerilogHDL语言基础
3.1 基本知识介绍
3.2 模块结构和编程框架
3.2.1 模块的结构
3.2.2 编程框架
3.3 数据类型和基本元素
3.3.1 基本概念
3.3.2 基本数据类型值
3.3.3 数据类型
3.3.4 常量
3.4 结构化描述
3.5 TestBench简介
本章小结
思考与练习
第四章 组合逻辑设计
4.1 基本操作符
4.1.1 算术操作符
4.1.2 移位操作符
4.1.3 关系运算符与相等运算符
4.1.4 位操作、复制和逻辑操作运算符
4.1.5 连接与复制运算符
4.1.6 条件运算符
4.1.7 位宽调整操作
4.1.8 关于Z和X的综合
4.2 组合逻辑描述
4.2.1 使用always模块描述组合逻辑
4.2.2 使用赋值语句描述组合逻辑
4.2.3 举例说明
4.3 条件控制语句
4.3.1 if-else语句
4.3.2 case语句
4.3.3 casez和casex语句
4.3.4 “full case”和“parallel case”语句
4.4. 条件控制语句的布线结构
4.4.1 优先级布线网络
4.4.2 多路选择布线网络
4.5 always语句的编程指导
4.6 工程实践
4.6.1 十六进制数到七段数码管译码器
4.6.2 带符号加法器设计
4.6.3 桶形移位器设计
本章小结
思考与练习
第五章 时序逻辑设计
5.1 时序电路基础
5.1.1 时序电路基本存储单元
5.1.2 同步时序电路
5.1.3 时序电路分类
5.2 时序电路基本单元的HDL描述
5.2.1 D触发器
5.2.2 寄存器
5.2.3 寄存器文件
5.3 简单例程
5.3.1 移位寄存器
5.3.2 二进制计数器和变量
5.4 时序电路的TestBench
5.5 工程实践
5.5.1 LED时序动态选择电路
5.5.2 秒表设计
5.5.3 FIFO缓冲器设计
本章小结
思考与练习
第六章 时序状态机设计
6.1 有限状态机
6.1.1 Moore和Mealy状态机
6.1.2 有限状态机的描述方式
6.1.3 有限状态机的HDL开发
6.2 状态机设计实例
6.2.1 上升沿检测电路
6.2.2 按键防抖动电路
6.2.3 电路硬件验证
6.3 带数据路径的状态机(FSMD)
6.3.1 简单寄存器传输操作
6.3.2 FSMD状态描述
6.3.3 FSMD的模块框图
6.4 FSMD的HDL代码开发
6.4.1 基于FSMD描述的按键防抖动电路
6.4.2 显性描述数据路径
6.4.3 隐含描述数据路径
6.5 设计举例
6.5.1 斐波纳契序列(Fibonacci Number)实现电路
6.5.2 频率检测器设计
6.5.3 除法电路设计
本章小结
思考与练习
第七章 数字电路设计原则与VerilogHDL难点解析
7.1 时序电路基础
7.1.1 同步电路的时序分析
7.1.2 异步电路和同步电路的区别
7.1.3 同步时序设计规则
7.2 异步电路中的同步处理方法
7.2.1 时钟的同步处理
7.2.2 接口电路处理
7.2.3 全局信号处理
7.3 阻塞赋值与非阻塞赋值
7.3.1 概述
7.3.2 组合逻辑电路中的赋值描述
7.3.3 时序电路赋值描述
7.3.4 时序电路中的混合赋值
7.4 优秀HDL代码风格
7.4.1 代码风格的含义
7.4.2 通用代码风格
7.4.3 Xilinx芯片专用代码风格
7.4.4 推荐时序电路描述代码风格
7.5 TestBench编写
7.5.1 基于HDL的TestBench编写
7.5.2 always和initial模块
7.5.3 顺序执行语句
7.5.4 时序控制语句
7.5.5 系统函数和任务
7.5.6 用户自定义函数和任务
7.5.7 TestBench举例
本章小结
思考与练习
第三篇 基于FPGA的接口开发
第八章 UART串口通信控制器
8.1 UART传输系统
8.2 UART接收模块设计
8.2.1 设计方案
8.2.2 波特率产生器
8.2.3 UART接收器
8.2.4 接口电路
8.3 UART发送模块设计
8.4 UART系统的总结
8.4.1 完整UART系统
8.4.2 UART验证电路
8.4.3 Windows的超级终端
8.4.4 定制UART
本章小结
思考与练习
第九章 PS/2键盘接口控制器
9.1 PS/2基础
9.1.1 PS/2端口的物理接口
9.1.2 PS/2接口主从设备通信协议
9.1.3 PS/2接收模块设计
9.2 PS/2键盘扫描设计
9.2.1 关于键盘扫描编码
9.2.2 按键扫描电路设计
9.3 PS/2键盘接口电路
9.3.1 接口电路设计
9.3.2 接口电路验证
本章小结
思考与练习
第十章 PS/2鼠标接口控制器
10.1 PS/2鼠标接口电路
10.1.1 关于鼠标
10.1.2 鼠标PS/2通信协议
10.1.3 初始化过程
10.2 PS/2传输子系统设计
10.2.1 主系统对PS/2设备的通信协议
10.2.2 设计与编码
10.3 PS/2鼠标数据传输系统
10.3.1 双向传输PS/2接口电路设计
10.3.2 双向传输PS/2验证电路
10.4 PS/2鼠标数据接口电路
10.4.1 传输PS/2接口电路设计
10.4.2 传输PS/2接口电路测试
本章小结
思考与练习
第十一章 RAM接口控制器
11.1 关于IS61LV25616AL SRAM
11.1.1 芯片介绍以及I/O接口
11.1.2 时序参数
11.2 基本存储控制器
11.2.1 设计框图
11.2.2 时序要求
11.2.3 存储器文件与SRAM的对比
11.2.4 设计安全性
11.2.5 ASMD状态机图
11.2.6 时序分析
11.2.7 HDL代码设计
11.2.8 基本测试电路
11.2.9 完整的SRAM测试电路
11.3 更加完善的设计
11.3.1 异步SRAM的时序信息
11.3.2 选择设计Ⅰ
11.3.3 选择设计Ⅱ
11.4 Xilinx Spartan-3内部存储器
11.4.1 概述
11.4.2 利用CoreGenerator定制嵌入式RAM模块
11.5 Xilinx嵌入式存储器例化举例
11.5.1 单端口RAM
11.5.2 双端口RAM
11.5.3 ROM
本章小结
思考与练习
第十二章 VGA图形图像显示控制器
12.1 CRT显示器原理
12.1.1 CRT显示的基本原理
12.1.2 视频显示基本术语
12.1.3 S3开发板上的VGA端口
12.1.4 VGA视频控制器
12.2 VGA同步电路
12.2.1 水平同步
12.2.2 垂直同步
12.2.3 HDL实现
12.2.4 测试电路
12.3 像素产生电路
12.3.1 矩形图形显示
12.3.2 非矩形目标显示
12.3.3 动态目标显示
12.4 位图显示方案
12.4.1 采用双端口RAM实现
12.4.2 采用单端口RAM实现
本章小结
思考与练习
第四篇 基于FPGA的软核微控制器PicoBlaze
第十三章 基于Xilinx FPGA的微处理器
13.1 PicoBlaze架构介绍
13.1.1 微处理器的应用
13.1.2 PicoBlaze处理器的特点
13.1.3 顶层HDL模型
13.1.4 设计流程
13.2 指令设置
13.2.1 编程模型
13.2.2 指令格式
13.2.3 逻辑指令
13.2.4 算术指令
13.2.5 比较和测试指令
13.2.6 移位和循环指令
13.2.7 数据传输指令
13.2.8 程序流程控制指令
13.2.9 中断相关指令
13.2.10 KCPSM3汇编宏命令
13.3 PicoBlaze文件结构
本章小结
思考与练习
第十四章 PicoBlaze汇编语言开发
14.1 PicoBlaze汇编基础
14.1.1 KCPSM3语法规定
14.1.2 位操作
14.1.3 多字节操作
14.1.4 常用控制语句结构的汇编语言描述
14.2 子程序开发
14.3 PicoBlaze汇编程序开发
14.3.1 开发流程
14.3.2 程序举例
14.3.3 说明文档与注释
14.4 PicoBlaze软件开发流程
14.4.1 使用KCPSM3编译
14.4.2 使用PBlazeIDE仿真
14.4.3 使用JTAG接口下载代码
14.4.4 代码综合
本章小结
思考与练习
第十五章 PicoBlaze接口开发
15.1 输出端口
15.1.1 输出指令和时序
15.1.2 输出接口
15.2 输入端口
15.2.1 输入指令和时序
15.2.2 输入接口
15.3 求平方和电路接口开发
15.3.1 输出接口
15.3.2 输入接口
15.3.3 汇编程序设计
15.3.4 HDL程序开发
本章小结
思考与练习
第十六章 PicoBlaze中断
16.1 PicoBlaze中断处理机制
16.1.1 软件中断处理过程
16.1.2 中断时序描述
16.2 外部中断接口
16.2.1 单个中断请求
16.2.2 多个中断请求
16.3 软件开发
16.3.1 中断处理主程序
16.3.2 中断服务程序
16.4 设计举例
16.4.1 中断接口
16.4.2 中断服务子程序开发
16.4.3 汇编程序开发
16.4.4 HDL代码开发
本章小结
思考与练习
参考文献
内容摘要
赵吉成、王智勇编著的《XilinxFPGA设计与实践教程》系统讲述了FPGA的软硬件开发知识，并以Spartan-3开发套件为硬件平台，配合经典的实例应用，使读者能够从硬件设计、软件开发和系统设计等方面系统掌握FPGA的使用方法。
本书共四篇16章。第一篇为FPGA设计基础与ISE开发基本流程，共2章，内容包括PLD技术基础，XilinxFPGA的开发、仿真以及实现整个流程。第二篇为数字电路设计基础与VerilogHDL描述，共5章，介绍了基于VerilogHDL的数字电路基础、同步电路设计思想和高级技巧。第三篇为基于FPGA的接口开发，共5章，结合XilinxFPGA开发板，详细讲述了UART串口通信控制器、
PS/2键盘/鼠标接口控制器、VGA图形图像显示控制器以及RAM接口控制器等案例的设计、开发以及验证。第四篇为基于FPGA的软核微控制器PicoBlaze，共4章，以PicoBlaze为例，介绍了PicoBlaze微处理器的软硬件开发、中断设计等。
《XilinxFPGA设计与实践教程》可作为电子类、计算机类、自动化类等相关专业研究生和高年级本科生教材或参考书，也可作为数字电路设计人员以及FPGA爱好者的参考书。
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