Xilinx FPGA工程师成长手记

图书标准信息

• 作者 寇强
• 出版社 清华大学出版社
• 出版时间 2024-08
• 版次 1
• ISBN 9787302666950
• 定价 69.80元
• 装帧 其他
• 开本 16开
• 纸张 胶版纸
• 页数 260页
• 字数 410千字

【内容简介】

《Xilinx FPGA工程师成长手记》以Xilinx公司的FPGA为开发平台，以Verilog HDL、System Verilog、VHDL和Vivado为开发工具，详细介绍FPGA常用接口的实现方法，并通过大量实例，分析FPGA实现过程中的具体技术细节。《Xilinx FPGA工程师成长手记》提供相关实例的源码文件和配套教学PPT，以方便读者学习和相关高校教学。
  《Xilinx FPGA工程师成长手记》共10章，分为2篇。第1篇Xilinx FPGA基础知识，包括FPGA概述、FPGA的基本理论、FPGA的硬件描述语言和FPGA功能验证；第2篇Xilinx FPGA逻辑设计，包括FPGA的知识产权、FPGA代码封装、FPGA低速接口设计、FPGA高速接口设计、FPGA硬件调试和FPGA开发技巧。
  《Xilinx FPGA工程师成长手记》内容充实，实例丰富，非常适合FPGA开发和接口设计领域的入门读者阅读，也适合硬件设计领域的工程师和科研人员阅读，还适合作为相关院校电子信息等专业本科生和研究生的教材。

【作者简介】

寇强，大学毕业后一直从事基于FPGA逻辑设计的产品和项目开发，积累了大量的经验。核心能力表现为FPGA接口开发、FPGA跨时钟域问题解决，以及时序违规处理和逻辑系统核心Bug排除等。熟悉Intel FPGA和Xilinx FPGA芯片开发技术，尤其擅长Xilinx FPGA逻辑设计。从事过视频LZW无损压缩算法开发和列车实时以太网交换机时间同步机制开发，开发的产品应用于无人机、电梯和边缘计算等多个领域。申请了多个基于FPGA实现数据采集与传输系统的发明专利。平时乐于分享技术经验。

【目录】

第1篇  Xilinx FPGA基础知识

第1章  FPGA概述 2

1.1  什么是FPGA 2

1.2  FPGA芯片厂商 2

1.2.1  国外FPGA厂商简介 2

1.2.2  国内FPGA厂商简介 3

1.3  FPGA的应用领域 4

1.3.1  数据采集领域 4

1.3.2  逻辑接口领域 5

1.3.3  数字信号处理领域 5

1.3.4  其他领域 5

1.4  FPGA的设计流程 5

1.4.1  需求分析 6

1.4.2  设计输入 6

1.4.3  功能仿真 7

1.4.4  逻辑综合 7

1.4.5  布局布线 7

1.4.6  芯片编程与调试 8

1.4.7  文档和代码管理 8

1.5  FPGA的人才需求 9

1.6  FPGA工程师的基本技能 10

1.7  本章习题 11

第2章  FPGA的基本理论 12

2.1  FPGA时钟 12

2.1.1  时钟模型 12

2.1.2  时钟抖动 12

2.1.3  时钟偏斜 13

2.1.4  时钟设计 13

2.2  FPGA复位 14

2.2.1  复位的概念 14

2.2.2  复位方式 14

2.2.3  复位设计 15

2.3  FPGA时序 15

2.3.1  时序的概念 15

2.3.2  建立时间 16

2.3.3  保持时间 17

2.3.4  亚稳态 17

2.4  FPGA异步时钟域 17

2.4.1  异步时钟域的概念 17

2.4.2  异步时钟域数据转换策略 18

2.5  FPGA约束 23

2.6  FPGA的专业术语 24

2.7  本章习题 25

第3章  FPGA的硬件描述语言 26

3.1  硬件描述语言概述 26

3.1.1  硬件描述语言简介 26

3.1.2  硬件描述语言的类型 27

3.2  VHDL语法基础 27

3.2.1  VHDL模块结构 27

3.2.2  VHDL的基本语法 29

3.2.3  VHDL模块调用 29

3.3  Verilog HDL语法基础 30

3.3.1  Verilog HDL模块结构 30

3.3.2  Verilog HDL的基本语法 31

3.3.3  Verilog HDL模块调用 36

3.4  System Verilog语法基础 37

3.4.1  System Verilog模块结构 37

3.4.2  System Verilog的基本语法 38

3.4.3  System Verilog模块调用 38

3.5  FPGA设计规范及编程技巧 39

3.5.1  FPGA设计规范 39

3.5.2  FPGA设计注释 41

3.5.3  FPGA设计技巧 41

3.6  本章习题 42

第4章  FPGA功能验证 43

4.1  验证概述 43

4.1.1  验证定义 43

4.1.2  验证计划 44

4.1.3  验证方法 44

4.1.4  验证的作用 44

4.2  编写仿真激励 45

4.2.1  编写测试激励的流程 45

4.2.2  编写时钟测试激励 45

4.2.3  编写复位测试激励 47

4.3  系统函数 48

4.3.1  常用的系统函数 48

4.3.2  编写测试激励实例 49

4.4  验证软件 51

4.4.1  仿真软件 51

4.4.2  仿真过程 51

4.4.3  仿真实例 52

4.5  验证技巧 61

4.5.1  变量初始化 61

4.5.2  模块封装 62

4.5.3  回环测试 63

4.5.4  计数器 63

4.5.5  读文件和写文件 64

4.5.6  避免出现蓝线 65

4.6  本章习题 66

第2篇  Xilinx FPGA逻辑设计

第5章  FPGA的知识产权 68

5.1  MMCM IP核设计 68

5.1.1  MMCM简介 68

5.1.2  MMCM IP核定制 68

5.1.3  MMCM IP核仿真 73

5.2  FIFO IP核设计 75

5.2.1  FIFO简介 75

5.2.2  FIFO IP核定制 75

5.2.3  FIFO IP核仿真 80

5.3  RAM IP核设计 83

5.3.1  RAM简介 83

5.3.2  RAM IP核定制 83

5.3.3  RAM IP核仿真 88

5.4  Counter IP核设计 91

5.4.1  Counter简介 91

5.4.2  Counter IP核定制 91

5.4.3  Counter IP核仿真 94

5.5  本章习题 96

第6章  FPGA代码封装 97

6.1  IP核封装 97

6.1.1  IP核简介 97

6.1.2  自定义IP核封装 98

6.1.3  自定义IP核验证 107

6.2  网表封装 108

6.2.1  网表简介 108

6.2.2  自定义网表封装 108

6.2.3  自定义网表验证 116

6.3  本章习题 121

第7章  FPGA低速接口设计 122

7.1  SPI逻辑设计 122

7.1.1  SPI总线概述 122

7.1.2  SPI实例设计 123

7.1.3  SPI实例验证 126

7.1.4  SPI硬件调试 127

7.2  UART逻辑设计 128

7.2.1  UART总线概述 128

7.2.2  UART实例设计 129

7.2.3  UART实例验证 133

7.2.4  UART硬件调试 135

7.3  IIC逻辑设计 136

7.3.1  IIC总线概述 136

7.3.2  IIC实例设计 139

7.3.3  IIC仿真验证 143

7.3.4  IIC硬件调试 144

7.4  CAN逻辑设计 145

7.4.1  CAN总线概述 145

7.4.2  CAN实例设计 147

7.4.3  CAN逻辑验证 151

7.4.4  CAN硬件调试 153

7.5  本章习题 155

第8章  FPGA高速接口设计 156

8.1  DDR3接口设计 156

8.1.1  存储器简介 156

8.1.2  DDR3 IP核简介 158

8.1.3  DDR3读写功能设计 160

8.1.4  DDR3读写功能逻辑仿真 172

8.1.5  DDR3读写功能硬件调试 174

8.2  PCIE接口设计 182

8.2.1  PCIE简介 183

8.2.2  PCIE IP核简介 184

8.2.3  PCIE通信功能设计 185

8.2.4  PCIE通信功能仿真 191

8.2.5  PCIE接口硬件调试 195

8.3  本章习题 201

第9章  FPGA硬件调试 202

9.1  FPGA硬件调试概述 202

9.1.1  FPGA硬件调试简介 202

9.1.2  FPGA调试IP核 202

9.2  闪烁灯硬件调试 203

9.2.1  闪烁灯系统设计 203

9.2.2  闪烁灯程序设计 204

9.2.3  闪烁灯硬件调试 205

9.3  本章习题 219

第10章  FPGA开发技巧 220

10.1  FPGA时钟管理 220

10.1.1  使用时钟IP核设计时钟 220

10.1.2  使用硬件描述语言设计时钟 222

10.1.3  使用时钟原语设计时钟 223

10.2  FPGA复位设计 225

10.2.1  使用时钟IP核锁存信号进行复位 226

10.2.2  使用硬件描述语言进行复位 226

10.3  FPGA时钟域处理 227

10.3.1  使用异步FIFO处理跨时钟域数据实例 227

10.3.2  使用双端口RAM处理跨时钟域数据实例 228

10.3.3  使用延迟法处理跨时钟域数据实例 230

10.3.4  使用应答机制处理跨时钟域数据实例 231

10.3.5  采用格雷码转换处理跨时钟域数据实例 233

10.4  FPGA通用模块设计 236

10.4.1  接口通用模块设计 236

10.4.2  内部逻辑通用模块设计 237

10.4.3  仿真通用模块设计 237

10.4.4  调试通用模块设计 238

10.5  FPGA开发检查表 238

10.5.1  FPGA需求分析 238

10.5.2  FPGA方案设计 240

10.5.3  FPGA设计输入 240

10.5.4  FPGA功能仿真 243

10.5.5  FPGA硬件调试 244

10.6  本章习题 245

Xilinx FPGA工程师成长手记

　　

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