FPGA应用技术基础教程(含光盘1张)(HILINX大学计划指定教材)(附赠CD光盘1张)
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品牌: 刘岚
基本信息·出版社：电子工业出版社
·页码：278 页
·出版日期：2009年
·ISBN：7121087022/9787121087028
·条形码：9787121087028
·包装版本：1版
·装帧：平装
·开本：16
·正文语种：中文
·丛书名：HILINX大学计划指定教材
·附带品描述：附赠CD光盘1张
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内容简介《FPGA应用技术基础教程》是XILINX大学计划指定教材。《FPGA应用技术基础教程》较系统地介绍了FPGA的基本工作原理和开发应用技术。全书共9章，主要内容包括：FPGA概述；FPGA设计基础；FPGA开发平台；仿真与设计工具安装及使用说明；ISE应用基础实验；ChipScope应用基础实验；SOPC基础实验；数字电路功能与实现；设计举例。《FPGA应用技术基础教程》提供了较为丰富的FPGA的实验例程和设计例程，让学习者通过实验和设计逐步掌握ISE工具软件及其嵌入式开发套件EDK的使用，并深入了解SOPC设计。为方便教学，《FPGA应用技术基础教程》配有免费电子教学课件。本教程依托的实验平台和设计平台是合众达公司提供的SEED-XDTKXUPV2Pro系统平台，该平台由Xilinx公司的XUPVirtex-ⅡPro开发系统构成，主要器件是Xilinx推出的Virtex-ⅡPro系列器件，嵌入了PowerPC405处理器硬核。本教程中的所有例程均是在9.1版本的仿真环境下进行的。
编辑推荐《FPGA应用技术基础教程》为HILINX大学计划指定教材之一。
目录
第1章 FPGA概述 (1)
1.1 FPGA的基本工作原理(2)
1.2 FPGA的芯片结构(2)
1.3 IP核简介(5)
1.4 FPGA常见技术(5)
思考题(12)
第2章 FPGA设计基础(13)
2.1 Verilog HDL基础知识(13)
2.1.1 概述(13)
2.1.2 Verilog与C语言的比较(13)
2.1.3 自顶向下的设计方法(14)
2.1.4 模块(14)
2.1.5 Verilog HDL基本语法(15)
2.2 嵌入式处理器介绍(24)
2.2.1 嵌入式处理器的体系结构(24)
2.2.2 嵌入式处理器(25)
2.2.3 嵌入式微控制器(26)
2.2.4 嵌入式DSP处理器(27)
2.2.5 嵌入式片上系统(27)
2.2.6 FPGA嵌入式处理器(27)
2.3 FPGA设计流程(33)
思考题(34)
第3章 FPGA开发平台(35)
3.1 FPGA开发平台的结构(35)
3.2 主处理系统XUPV2Pro板卡概述(36)
3.2.1 XUPV2Pro原理框图(36)
3.2.2 XUPV2Pro 板卡特性简介(36)
3.3 XUPV2Pro开发板主要模块介绍(39)
3.3.1 时钟、电源管理模块(39)
3.3.2 下载配置模块——ACE模块(40)
3.3.3 Platform Flash模块(42)
3.3.4 扩展接口模块(42)
3.3.5 MGT模块(43)
3.3.6 串口通信模块(44)
3.3.7 PS/2接口模块(44)
3.3.8 RS232接口模块(44)
3.3.9 以太网接口模块(45)
3.3.10 音、视频传输模块(46)
3.4 SEED-XDTK_MBOARD板卡介绍(49)
3.5 SEED-XDTK_MBOARD板卡主要模块介绍(50)
3.5.1 显示模块(50)
3.5.2 控制模块(51)
3.5.3 A/D和D/A转换模块(52)
思考题(52)
第4章 仿真与设计工具安装及使用说明(53)
4.1 安装ISE9.1软件(53)
4.1.1 ISE概述(53)
4.1.2 ISE9.1软件的安装(53)
4.2 安装EDK9.1软件(57)
4.2.1 EDK概述(57)
4.2.2 EDK9.1软件的安装(57)
4.3 安装ChipScope Pro 9.1软件(61)
4.3.1 ChipScope Pro概述(61)
4.3.2 ChipScope Pro 9.1软件的安装(61)
4.4 驱动安装及程序下载流程(65)
4.4.1 Xilinx USB下载电缆的驱动安装(65)
4.4.2 ISE9.1程序下载流程(66)
4.5 编译工具KCPSM3的使用(68)
4.5.1 KCPSM3介绍(68)
4.5.2 KCPSM3编译工具(69)
思考题(70)
第5章 ISE应用基础实验(71)
5.1 ISE9.1使用流程实验(71)
5.2 Architecture Wizard与PACE实验(78)
5.3 全局时序约束实验(87)
5.4 综合技术实验(94)
5.5 IP核生成工具使用实验(100)
思考题(108)
第6章 ChipScope应用基础实验(109)
6.1 概述(109)
6.2 ChipScope Pro使用流程实验(109)
6.3 ChipScope Pro Analyzer选项说明(115)
思考题(120)
第7章 SOPC基础实验(121)
7.1 SOPC概述(121)
7.2 基本硬件设计实验(121)
7.3 添加IP核实验(132)
7.4 Custom IP Core设计实验(142)
7.5 基本软件应用实验(151)
7.6 SDK使用实验(158)
7.7 HW/SW System调试实验(175)
思考题(183)
第8章 数字电路功能与实现(184)
8.1 4位全加器实验(184)
8.2 触发器实验(188)
8.3 8位计数器实验(200)
8.4 8位乘法器实验(206)
8.5 锁存器实验(212)
8.6 七段数码管显示译码器实验(221)
8.7 七人投票表决器实验(229)
思考题(235)
第9章 设计举例(236)
9.1 设计所需的资源分配(236)
9.2 LED控制设计(237)
9.3 LED点阵设计(240)
9.4 键盘读取功能设计(245)
9.5 PS2键盘和PS2鼠标接口功能设计(249)
9.6 并行A/D, D/A功能设计(252)
9.7 串行A/D, D/A功能设计(256)
9.8 LCD显示功能设计(260)
9.9 RTC读取功能设计(262)
9.10 USB传输功能设计(265)
9.11 以太网接口功能设计(270)
9.12 256DDR测试功能设计(274)
9.13 视频采集输出功能设计(277)
思考题(278)
参考文献
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序言本书是在Xilinx公司推广的中国大学计划的支持下，在其组织者谢凯年博士的鼓励下问世的。合众达公司以及该公司的张晓军先生对本书的出版也给予了积极的支持。
从国内来看，目前以Xilinx公司的FPGA系统为背景的FPGA技术及应用方面的教程或教材还相对较少，但FPGA的相关内容以及Xilinx公司的FPGA系统却已经进入了大学课堂。为此，我们认为有必要将我们学习FPGA的过程和相关收获尽快总结归纳，并呈现给大家，希望能与大家一起分享和交流。
武汉理工大学与Xilinx公司共同组建的“信号传输与处理联合实验室”强化了我们学习、研究和应用FPGA技术的团队，本书所依据的素材均由这个团队的师生所验证。黄秋元副教授和陈适副教授在团队的学习和研究方面付出了很多的心血，桂丹、刘东、梁传松、可灵智、陈兵、胡次惠、林海英、马超、程松、陈礼文、时国美、石蓉、李卓、朱殷晨、唐佳、曹松松、吴芳、李莎、谷洵、吴桂琴、胡玲、叶京立等同学参与了实验验证工作和素材的整理工作，本书是他们辛勤劳动换来的果实。
文摘插图：
第1章FPGA概述
随着数字电路应用越来越广泛，传统通用的数字集成芯片已经难以满足系统的功能要求，而且随着系统复杂程度的提高，所需通用集成电路的数量呈爆炸性增长，使得电路的体积膨大，可靠性难以保证。此外，现代产品的生命周期都很短，一个电路可能需要在很短的周期内做改动以满足新的功能需求，对于采用通用的数字集成电路设计的电路系统来说即意味着重新设计和重新布线。因此，系统设计师们希望自己设计专用集成电路芯片（ASIC，Application Specific IC），而且希望ASIC芯片的设计周期尽可能短，最好是在实验室里就能设计出合适的ASIC芯片，并且立即投入实际应用之中，因而出现了现场可编程逻辑器件（FPLD，Field Programmable Logic Device），其中应用最广泛的当属现场可编程门阵列（FPGA，Field Programmable Gate Array）和复杂可编程逻辑器件（CPLD，Complex Programmable Logic Device）。
早期的可编程逻辑器件只有可编程只读存储器（PROM）、紫外线可擦除只读存储器（EPROM）和电可擦除只读存储器（EEPROM）三种。由于结构的限制，它们只能完成简单的数字逻辑功能。
随后，出现了一类结构上稍复杂的可编程芯片，即可编程逻辑器件（PLD，Programmable Logic Device），它能够完成各种数字逻辑功能。典型的PLD由一个“与”门和一个“或”门阵列组成，而任意一个组合逻辑都可以用“与一或”表达式来描述，所以，PLD能以乘积和的形式完成大量的组合逻辑功能。
这一阶段的产品主要有PAL（Programmable Array Logic，可编程阵列逻辑）和GAL（Generic Array Logic，通用阵列逻辑）。PAL由一个可编程的“与”平面和一个固定的“或”平面构成，或门的输出可以通过触发器有选择地被置为寄存状态。PAL器件是现场可编程的，它的实现工艺有反熔丝技术、EPROM技术和．EEPROM技术。还有一类结构更为灵活的逻辑器件是可编程逻辑阵列（PLA，Programmable Logic Array），它也由一个“与”平面和一个“或”平面构成，但是这两个平面的连接关系是可编程的。PLA器件既有现场可编程的，也有掩模可编程的。在PAL的基础上，又发展了一种通用阵列逻辑（GAL），如GAL16V8，GAL22V10等。它采用了。EEPROM工艺，实现了电可擦除、电可改写，其输出结构是可编程的逻辑宏单元，因而它的设计具有很强的灵活性，至今仍有许多人使用。这些早期的PLD器件的一个共同特点是可以实现速度特性
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