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构建数字通信技术理论与实践之间的桥梁

孤云出岫去留一无所系 朗镜悬空静躁两不相干 菜根谭.明.洪应明

 
 
 

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《FPGA/VHDL设计入门与进阶》-交流区  

2012-12-21 12:18:36|  分类: FPGAVHDL入门 |  标签: |举报 |字号 订阅

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《FPGA/VHDL设计入门与进阶》-交流区 - 杜勇 - 茶亦醉人何必酒 书自香我不须花感谢大家关注我写的这本书,请大家在这里发表与本书相关话题的讨论。

出  版  社:机械工业出版社

 出版时间:2011年1月

 简 介:根据初学者的习惯安排章节内容,将开发工具与VHDL语言紧密结合起来介绍,便于读者尽快形成VHDL与FPGA设计的整体概念,从而迅速掌握FPGA设计技术。主要介绍了VHDL语言、ISE工具、ModelSim工具、FPGA设计技巧以及典型FPGA硬件电路板设计等相关内容,重点讲解VHDL语言与常规软件语言的区别,详细阐述VHDL语言设计的思路及方法,力求使读者能顺利弄懂硬件编程语言及FPGA设计的。适合于FPGA设计初学者使用,可作为电子信息类本科高年级学生和研究生的参考教材,也可作为FPGA工程师的参考书。

   

    本书特色:

    合理安排章节内容,轻松学习FPGA技术;

    详解硬件语言特点,迅速掌握编程技巧;

    深度剖析典型问题,顺利理清开发思路;

    讲解完整实例应用,体会FPGA学习乐趣。

 

目     录

 

第0章 前言………………………………………………………………………………………….1

0.1 为什么要学FPGA.................................................................................................. 2

0.2 怎样学FPGA......................................................................................................... 3

0.3 本书的内容安排.................................................................................................... 4

0.4 本书的目标........................................................................................................... 5

第1章 可编程逻辑器件基础………………………………………………………………………7

1.1 PLD概述............................................................................................................... 8

1.1.1 基本概念及发展历史.................................................... 9

1.1.2 HDL语言............................................................ 10

1.2 CPLD与FPGA的区别.......................................................................................... 10

1.2.1 CPLD的结构......................................................... 10

1.2.2 FPGA的结构................................................................... 13

1.2.3 FPGA与CPLD比较.............................................................. 15

1.3 XILINX主要器件................................................................................................. 16

1.4 设计工具及开发环境安装..................................................................................... 18

1.4.1 设计工具...................................................................... 18

1.4.2 开发环境安装.................................................................. 21

1.5 小结.................................................................................................................... 34

第2章 FPGA设计流程及实例……………………………………………………………………35

2.1 FPGA设计流程.................................................................................................... 36

2.2 设计实例-七段数码管显示................................................................................... 39

2.2.1 功能描述及对外接口............................................................ 39

2.2.2 设计输入...................................................................... 40

2.2.3 设计综合...................................................................... 45

2.2.4 功能仿真...................................................................... 47

2.2.5 设计实现...................................................................... 50

2.2.6 布局布线后仿真................................................................ 53

2.2.7 程序下载...................................................................... 54

2.3 小结.................................................................................................................... 58

第3章 VHDL语言基础…………………………………………………………………………..59

3.1 程序结构............................................................................................................. 60

3.1.1 库与程序包.................................................................... 61

3.1.2 实体与结构.................................................................... 61

3.1.3 端口.......................................................................... 62

3.1.4 内部结构设计.................................................................. 66

3.2 命名法则............................................................................................................. 67

3.3 数据类型............................................................................................................. 69

3.3.1 基本数据类型.................................................................. 70

3.3.2 IEEE定义的数据类型........................................................... 73

3.4 数据对象............................................................................................................. 76

3.5 运算符................................................................................................................. 76

3.5.1 逻辑运算符.................................................................... 77

3.5.2 符号运算符.................................................................... 78

3.5.3 关系运算符.................................................................... 78

3.5.4 算术运算符.................................................................... 79

3.5.5 移位运算符.................................................................... 81

3.5.6 连接运算符.................................................................... 83

3.5.7 运算符的优先级................................................................ 83

3.6 小结.................................................................................................................... 84

第4章 VHDL程序设计…………………………………………………………………………..85

4.1 VHDL语句........................................................................................................... 86

4.1.1 赋值语句...................................................................... 86

4.1.2 when-else语句................................................................ 88

4.1.3 with-select-when语句......................................................... 90

4.1.4 Process的语法结构............................................................ 91

4.1.5 If语句....................................................................... 97

4.1.6 Case语句..................................................................... 99

4.1.7 循环语句.................................................................... 100

4.1.8 Wait语句.................................................................... 102

4.2 层次式设计........................................................................................................ 103

4.3 设计实例-秒表功能电路..................................................................................... 106

4.3.1 顶层文件设计................................................................ 106

4.3.2 时钟产生模块................................................................ 108

4.3.3 按键去抖模块................................................................ 110

4.3.4 秒表计数器模块.............................................................. 111

4.3.5 数码管及LED显示模块........................................................ 113

4.4 小结................................................................................................................... 115

第5章 VHDL高级语法………………………………………………………………………….117

5.1 子程序............................................................................................................... 118

5.1.1 函数........................................................................ 118

5.1.2 过程........................................................................ 119

5.2 程序包............................................................................................................... 120

5.3 重载.................................................................................................................. 122

5.4 建模方法........................................................................................................... 124

5.5 设计实例-码型转换电路..................................................................................... 127

5.5.1 电路功能描述................................................................ 127

5.5.2 程序包文件设计.............................................................. 128

5.5.3 码转换顶层文件设计.......................................................... 130

5.6 小结………………………………………………………………………………...........131

第6章 ISE使用基础……………………………………………………………………………..133

6.1 工程管理器........................................................................................................ 134

6.1.1 菜单栏...................................................................... 135

6.1.2 工具栏...................................................................... 137

6.2 设计输入工具.................................................................................................... 139

6.2.1 HDL语言编辑器............................................................... 139

6.2.2 原理图输入工具.............................................................. 140

6.2.3 IP核输入工具-单端存储器设计................................................. 143

6.2.4 测试激励输入工具............................................................ 147

6.2.5 语言模板工具................................................................ 149

6.3 综合工具........................................................................................................... 149

6.3.1 XST综合工具................................................................. 149

6.3.2 Synplify Pro综合工具........................................................ 154

6.4 约束工具........................................................................................................... 156

6.5 实现工具........................................................................................................... 159

6.6 程序下载工具.................................................................................................... 161

6.7 小结.................................................................................................................. 163

第7章 ISE高级应用…………………………………………………………………………….165

7.1 时序约束........................................................................................................... 166

7.1.1 时序约束的概念.............................................................. 166

7.1.2 设计实例-高速计数器设计..................................................... 168

7.1.3 约束编辑器工具.............................................................. 171

7.2 XPower功耗分析器............................................................................................ 179

7.2.1 XPower界面.................................................................. 179

7.2.2 XPower参数设置.............................................................. 181

7.2.3 高速计数器功耗分析.......................................................... 181

7.3 ChipScope Pro逻辑分析仪................................................................................... 184

7.3.1 ChipScope Pro简介........................................................... 184

7.3.2 设计实例-混频器设计......................................................... 186

7.3.3 插入ChipScope Pro内核...................................................... 190

7.3.4 使用ChipScope Pro分析器.................................................... 194

7.4 小结.................................................................................................................. 198

第8章 仿真技术………………………………………………………………………………….199

8.1 Modelsim仿真工具.............................................................................................. 200

8.1.1 仿真参数设置................................................................ 200

8.1.2 Modelsim工作界面............................................................ 201

8.2 设计实例-信号检测程序设计.............................................................................. 205

8.3 常用仿真及调试方法.......................................................................................... 208

8.3.1 新建测试激励文件............................................................ 208

8.3.2 功能仿真及时序仿真.......................................................... 209

8.3.3 查看波形区间的时间.......................................................... 211

8.3.4 查看设计内部信号波形........................................................ 211

8.3.5 波形比较.................................................................... 212

8.4 文件IO在仿真中的应用..................................................................................... 214

8.4.1 文件IO数据类型及过程....................................................... 214

8.4.2 设计实例-VHDL文件IO读写.................................................... 215

8.5 小结.................................................................................................................. 219

第9章 FPGA设计技巧…………………………………………………………………………..221

9.1 管脚状态设置.................................................................................................... 222

9.2 利用硬件原语设计............................................................................................. 223

9.3 设计实例-使用DCM生成系统时钟..................................................................... 225

9.4 全局时钟资源.................................................................................................... 229

9.5 根据芯片结构制定设计方案............................................................................... 233

9.6 使用IP核进行设计............................................................................................ 234

9.7 采用移位实现乘法运算...................................................................................... 234

9.8 设计实例-提高浮点乘法器系统频率.................................................................... 235

9.9 小结.................................................................................................................. 243

第10章 FPGA电路板设计实例…………………………………………………………………245

10.1 电路板基本功能............................................................................................... 246

10.2 主要芯片介绍................................................................................................... 247

10.2.1 FPGA芯片XC3S200........................................................... 247

10.2.2 FPGA配置芯片XCF02S........................................................ 248

10.2.3 电源管理芯片76801及767D325................................................ 249

10.3 电路原理图...................................................................................................... 249

10.4 小结................................................................................................................. 253

 


 

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