Xilinx FPGA开发实用教程
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品牌: 田耘
基本信息·出版社：清华大学出版社
·页码：609 页
·出版日期：2008年
·ISBN：7302184259/9787302184256
·条形码：9787302184256
·包装版本：1版
·装帧：平装
·开本：16
·正文语种：中文
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内容简介《Xilinx FPGA开发实用教程》系统讲述了Xilinx FPGA的开发知识,包括FPGA开发简介、Verilog HDL语言基础、基于Xilinx芯片的HDL语言高级进阶、ISE开发环境使用指南、FPGA配置电路及软件操作、在线逻辑分析仪ChipScope的使用、基于FPGA的数字信号处理技术、基于System Generator的DSP系统开发技术、基于FPGA的可编程嵌入式开发技术、基于FPGA的高速数据连接技术和时序分析原理以及时序分析器的使用11章内容，各章均以实例为基础，涵盖了FPGA开发的主要方面。
编辑推荐Xilinx公司是最早也是最大的FPGA生产商，其芯片设计技术、开发软件和相关解决方案在业界属于顶级水平，拥有广泛的客户群。《Xilinx FPGA开发实用教程》主要讲述了Xilinx：PPDA的开发知识，包括FPGA基础知识、VerilogHDL语言基础、基于xilinx芯片的HDL语言高级进阶、ISE开发环境使用指南、FPGA配置电路及软件操作、在线逻辑分析仪ChipScope的使用、基于FPGA的数字信号处理技术、基十Systerrm Generatol的DSF系统开发技术、基于FPGA的可编程嵌入式开发技术、基于FPGA的高速数据连接技术以及时序分析原理和时序分析器的使用等1l章内容，涵盖了FPGA开发的主要方面。期望《Xilinx FPGA开发实用教程》能够提高读者的工程开发能力。
目录
第1章 FPGA开发简介1.1 可编程逻辑器件基础1.1.1 可编程逻辑器件概述1.1.2 可编程逻辑器件的发展历史1.1.3 PLD开发工具1.2 FPGA芯片结构1.2.1 FPGA工作原理与简介1.2.2 FPGA芯片结构1.2.3 软核、硬核以及固核的概念1.3 基于FPGA的开发流程1.3.1 FPGA设计方法概论1.3.2 典型FPGA开发流程1.3.3 基于FPGA的SOC设计方法1.4 Xilinx公司主流可编程逻辑器件简介1.4.1 Xilinx FPGA芯片介绍1.4.2 Xilinx PROM芯片介绍1.5 本章小结第2章 Verilog HDL语言基础2.1 Verilog HDL语言简介2.1.1 Verilog HDL语言的历史2.1.2 Verilog HDL的主要能力2.1.3 Verilog HDL和VHDL的区别2.1.4 Verilog HDL设计方法2.2 Verilog HDL基本程序结构2.3 Verilog HDL语言的数据类型和运算符2.3.1 标志符2.3.2 数据类型2.3.3 模块端口2.3.4 常量集合2.3.5 运算符和表达式2.4 Verilog HDL语言的描述语句2.4.1 结构描述形式2.4.2 数据流描述形式2.4.3 行为描述形式2.4.4 混合设计模式2.5 Verilog代码书写规范2.5.1 信号命名规则2.5.2 模块命名规则2.5.3 代码格式规范2.5.4 模块调用规范2.6 Verilog常用程序示例2.6.1 Verilog基本模块2.6.2 基本时序处理模块2.6.3 常用数字处理算法的Verilog实现2.7 本章小结第3章 基于Xilinx芯片的HDL语言高级进阶3.1 面向硬件电路的设计思维3.1.1 面向硬件的程序设计思维3.1.2 “面积”和“速度”的转换原则3.1.3 同步电路的设计原则3.1.4 模块划分的设计原则3.2 优秀的HDL代码风格3.2.1 代码风格的含义3.2.2 通用代码风格的介绍3.2.3 专用代码风格的简要说明3.3 Verilog建模与调试技巧3.3.1 双向端口的使用和仿真3.3.2 阻塞赋值与非阻塞赋值3.3.3 输入值不确定的组合逻辑电路3.3.4 数学运算中的扩位与截位操作3.3.5 利用块RAM来实现数据延迟3.3.6 测试向量的生成3.4 Xilinx公司原语的使用方法3.4.1 计算组件3.4.2 时钟组件3.4.3 配置和检测组件3.4.4 吉比特收发器组件3.4.5 I/O端口组件3.4.6 处理器组件3.4.7 RAM/ROM组件3.4.8 寄存器和锁存器3.4.9 移位寄存器组件3.4.10 Slice/CLB组件3.5本章小结第4章 ISE开发环境使用指南4.1 ISE套件的介绍与安装4.1.1 ISE简要介绍4.1.2 ISE功能简介4.1.3 ISE软件的安装4.1.4 ISE软件的基本操作4.2 基于ISE的代码输入4.2.1 新建工程4.2.2 代码输入4.2.3 代码模板的使用4.2.4 Xilinx IP Core的使用4.3 基于ISE的开发流程4.3.1 基于Xilinx XST的综合4.3.2 基于ISE的仿真4.3.3 基于ISE的实现4.3.4 基于ISE的芯片编程4.3.5 功耗分析以及XPower的使用4.4 约束文件的编写4.4.1 约束文件的基本操作4.4.2 UCF文件的语法说明4.4.3 管脚和区域约束语法4.4.4 管脚和区域约束编辑器PACE4.5 ISE与第三方软件4.5.1 Synplify Pro软件的使用4.5.2 ModelSim软件的使用4.5.3 Synplify Pro、ModelSim和ISE的联合开发流程4.5.4 ISE与MATLAB的联合使用4.6 Xilinx FPGA芯片底层单元的使用4.6.1 Xilinx全局时钟网络的使用4.6.2 DCM模块的使用4.6.3 Xilinx内嵌块存储器的使用4.6.4 硬核乘加器的使用4.7 本章小结第5章 FPGA配置电路及软件操作5.1 FPGA配置电路综述5.1.1 Xilinx FPGA配置电路综述5.1.2 Xilinx FPGA常用的配置管脚5.1.3 Xilinx FPGA配置电路分类5.2 JTAG电路的原理与设计5.2.1 JTAG电路的工作原理5.2.2 Xilinx JTAG下载线5.3 FPGA的常用配置电路5.3.1 主串模式——最常用的FPGA配置模式5.3.2 SPI串行Flash配置模式5.3.3 从串配置模式5.3.4 字节宽度外部接口并行配置模式5.3.5 JTAG配置模式5.3.6 System ACE配置方案5.4 iMPACT软件使用5.4.1 iMPACT综述与基本操作5.4.2 使用iMPACT创建配置文件5.4.3 使用iMPACT配置芯片5.4.4 FPGA配置失败的常见问题5.5 从配置PROM中读取用户数据5.5.1 从PROM中引导数据简介5.5.2 硬件电路设计方法5.5.3 软件操作流程5.6 本章小结第6章 在线逻辑分析仪ChipScope的使用6.1 ChipScope介绍6.1.1 ChipScope Pro简介6.1.2 ChipScope Pro软件的安装6.1.3 ChipScope Pro的使用流程6.2 ChipScope Core Generator使用说明6.2.1 ChipScope Pro核的基本介绍6.2.2 ChipScope核的生成流程6.3 ChipScope Core Inserter使用说明6.3.1Core Inserter的用户界面6.3.2Core Inserter的基本操作6.4 ChipScope Pro Analyzer使用说明6.4.1 ChipScope 分析仪的用户界面6.4.2 ChipScope Analyzer的基本操作6.5 在ISE中直接调用ChipScope的应用实例6.5.1 在工程中添加ChipScope Pro文件6.5.2 在ChipScope Pro中完成下载和观察6.6 本章小结第7章 基于FPGA的数字信号处理技术7.1 数字信号概述7.1.1 数字信号的产生7.1.2 采样定理7.1.3 数字系统的主要性能指标7.2 离散傅里叶变换基础7.2.1 离散傅里叶变换7.2.2 频域应用7.2.3 FFT/IFFT IP Core的使用7.3 XtremeDSP模块功能介绍7.4 乘累加结构的FIR滤波器7.4.1 单乘法器MAC FIR滤波器7.4.2 对称MAC FIR滤波器7.4.3 MAC FIR滤波器IP Core的使用7.5 半并行/并行FIR滤波器7.5.1 并行FIR滤波器7.5.2 半并行FIR滤波器7.5.3 FIR Compiler IP Core的使用7.6 多通道FIR滤波器7.6.1 滤波器组的基本概念7.6.2 多通道FIR滤波器的基本原理7.6.3 多通道FIR滤波器组的FPGA实现7.7 本章小结第8章 基于System Generator的DSP系统开发技术8.1 System Generator的简介与安装8.1.1 System Generator简介8.1.2 System Generator的主要特征8.1.3 System Generator软件的安装和配置8.2 System Generator入门基础8.2.1 System Generator开发流程简介8.2.2 Simulink基础8.2.3 AccelDSP软件工具8.3 基于System Generator的DSP系统设计8.3.1 System Generator快速入门8.3.2 System Generator中的信号类型8.3.3 自动代码生成8.3.4 编译MATLAB设计生成FPGA代码8.3.5 子系统的建立和使用8.4 基于System Generator的硬件协仿真8.4.1 硬件协仿真平台的介绍与平台安装8.4.2 硬件协仿真的基本操作8.4.3 共享存储器的操作8.5 System Generator的高级应用8.5.1 导入外部的HDL程序模块8.5.2 设计在线调试8.5.3 系统中的多时钟设计8.5.4 软、硬件联合开发8.5.5 FPGA设计的高级技巧8.5.6 设计资源评估8.6 开发实例： 基于FIR滤波器的协仿真实例8.7 本章小结第9章 基于FPGA的可编程嵌入式开发技术9.1 可编程嵌入式系统（EDK）介绍9.1.1 基于FPGA的可编程嵌入式开发系统9.1.2 Xilinx公司的解决方案9.2 Xilinx嵌入式开发系统组成介绍9.2.1 片内微处理器软核MicroBlaze9.2.2 片内微处理器PowerPC9.2.3 常用的IP核以及设备驱动9.2.4 系统设计方案9.3 EDK软件基本介绍9.3.1 EDK的介绍与安装9.3.2 EDK设计的实现流程9.3.3 EDK的文件管理架构9.4 XPS软件的基本操作9.4.1 XPS的启动9.4.2 利用BSB创建新工程9.4.3 XPS的用户界面9.4.4 XPS的目录结构与硬件平台9.4.5 在XPS加入IP Core9.4.6 在XPS中定制用户设备的IP9.4.7 XPS中IP Core API函数的查阅和使用方法9.5 XPS软件的高级操作9.5.1 XPS的软件输入9.5.2 XPS中的设计仿真9.5.3 将EDK设计作为ISE设计的子系统9.5.4 XPS对嵌入式操作系统的支持9.5.5 XPS工程的实现和下载9.5.6 在线调试工具XMD的使用9.5.7 XPS中ChipScope的使用9.5.8 软件平台SDK的使用9.6 EDK开发实例——DDR SDRAM接口控制器9.6.1 DDR SDRAM工作原理9.6.2 DDR SDRAM控制器的EDK实现9.6.3 DDR SDRAM控制器的调试9.7 本章小结第10章 基于FPGA的高速数据连接技术10.1 高速数据连接功能简介10.1.1 高速数据传输的背景10.1.2 Xilinx公司高速连接功能的解决方案10.2 实现吉比特高速串行I/O的相关技术10.2.1 吉比特高速串行I/O的特点和应用10.2.2 吉比特串行I/O系统的组成10.2.3 吉比特串行I/O的设计要点10.3 基于Rocket I/O高速串行技术10.3.1 Rocket I/O技术简介10.3.2 Aurora协议10.3.3 Rocket I/O硬核模块的体系结构10.3.4 Rocket I/O的时钟设计方案10.3.5 Rocket I/O的开发要素10.3.6 Rocket I/O IP Core的使用10.4基于Xilinx FPGA的千兆以太网控制器的开发10.4.1千兆以太网技术10.4.2基于FPGA的千兆以太网MAC控制器实现方案10.4.3Xilinx 千兆以太网MAC IP Core10.5 本章小结第11章 时序分析原理以及时序分析器的使用11.1 时序分析的作用和原理11.1.1 时序分析的作用11.1.2 静态时序分析原理11.1.3 时序分析的基础知识11.2 Xilinx FPGA中的时钟资源11.2.1 全局时钟资源11.2.2 第二全局时钟资源11.3 时序约束11.3.1 使用约束文件添加时序约束11.3.2 使用约束编辑器添加时序约束11.4 ISE时序分析器11.4.1 时序分析器简介11.4.2 时序分析器的文件类型11.4.3 时序分析器的调用与用户界面11.4.4 时序分析器的基本使用方法11.4.5 提高时序性能的手段11.5 本章小结缩略语参考文献
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序言2007年10月份，作者有幸聆听了Xilinx公司全球CTO Ivo Bolsens先生在清华大学题为“FPGA： The future platform for transforming, transporting and computing”的演讲，感触颇深。Ivo先生指出了FPGA的三大应用领域： 数字处理中的信号变换、高速交换中的数据收发以及求解中的复杂计算。作者本人虽然已有多年的FPGA开发经验，但还是第一次听到如此精辟的总结，随即想到深入了解并推广这种实用且精辟的FPGA开发理念。考察了许久，我们发现市场上没有此类相关书籍，且已有书籍比较偏重于单一软件的操作或HDL语言的讲解，因此就萌生了编写一本书，从系统开发的角度，以软、硬件结合的方式来阐述先进的FPGA开发理念。于是经过半年的思索、查阅资料、和相关专家大量讨论以及反复修改，便有了这本书的诞生，以期起到抛砖引玉的作用。Xilinx公司是最早也是最大的FPGA生产商，其芯片设计技术、开发软件和相关解决方案在业界属于顶级水平，拥有广泛的客户群。本书主要讲述了Xilinx FPGA的开发知识，包括FPGA开发简介、Verilog HDL语言基础、基于Xilinx芯片的HDL语言高级进阶、ISE开发环境使用指南、FPGA配置电路及软件操作、在线逻辑分析仪ChipScope的使用、基于FPGA的数字信号处理技术、基于System Generator的DSP系统开发技术、基于FPGA的可编程嵌入式开发技术、基于FPGA的高速数据连接技术和时序分析原理以及时序分析器的使用共11章内容，各章均以实例为基础，涵盖了FPGA开发的主要方面。由于篇幅所限，我们没有在本书中给出一个完整的工程实例。为了弥补这一缺陷，我们Xilinx FPGA开源社区Openhard网站中附带了本书所有的实例，期望本书能够帮助提高读者的工程开发能力。全书各章由田耘、徐文波完成，孙霏菲参与了第7章的编写工作。此外，在成文过程中，我们参考了较多的书籍、论文和网络文献，向其作者表示深深的谢意。Xilinx公司中国区大学计划经理谢凯年博士在百忙之中为本书作序，并提供了硬件实验环境； Xilinx公司亚太区公共关系经理张俊伟女士一直关心、鼓励作者，并最终促成本书成稿。与非网科技的贺潇荃先生、陶丹博士等在成书过程中给予了我们诸多良好的建议和帮助； 清华大学出版社的王一玲编辑为本书的修改付出了许多劳动，并给出许多中肯的修改意见，感谢他们为本书所做的贡献。本书适合从事Xilinx系列FPGA设计和开发的工程师，以及相关专业的研究生和高年级本科生使用。毫无疑问，市场上已经有很多关于FPGA设计的书籍，我们也不认为本书是其中最重要的一本，但我们意识到，FPGA开发一定要结合芯片特点以及提供商的诸多建议和协议，只有这样才能真正掌握其开发之道。 书中的全部内容都是实际项目硬件和Xilinx公司各类文档、书籍的结合体，全部信息几乎都可以从Xilinx网站以及Google上找到渊源，不过我们仍然向您推荐本书，因为网络的信息是分散的、杂乱的，且正确性不是100%的，本书各章内容的安排是从大量的实践中总结出来的，循序渐进，条理清楚，且都经过作者验证。我们的目的就是从Ivo Bolsens先生的观点出发，结合项目开发，将网络上尽可能多的相关信息以相对较高的质量组合起来。
文摘插图：
