零點(diǎn)起飛學(xué)Xilinx FPGA（零點(diǎn)起飛）

目    錄
第1章  FPGA系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)    1
1.1  FPGA技術(shù)的發(fā)展歷史和動(dòng)向    1
1.1.1  FPGA技術(shù)的發(fā)展歷史    1
1.1.2  FPGA技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向    2
1.2  FPGA的典型應(yīng)用領(lǐng)域    3
1.2.1  數(shù)據(jù)采集和接口邏輯領(lǐng)域    3
1.2.2  高性能數(shù)字信號(hào)處理領(lǐng)域    4
1.2.3  其他應(yīng)用領(lǐng)域    4
1.3  FPGA的工藝結(jié)構(gòu)    4
1.4  典型的Xilinx FPGA芯片    5
1.5  FPGA芯片的應(yīng)用    7
1.6  工程項(xiàng)目中FPGA芯片的選擇策略和原則    8
1.6.1  盡量選擇成熟的產(chǎn)品系列    8
1.6.2  盡量選擇兼容性好的封裝    8
1.6.3  盡量選擇一個(gè)公司的產(chǎn)品    9
1.7  FPGA的設(shè)計(jì)流程    9
1.8  思考與練習(xí)    11
第2章  ISE與ModelSim的安裝    12
2.1  ISE的安裝    12
2.2  ModelSim SE的安裝與啟動(dòng)    18
2.3  ISE聯(lián)合ModelSim設(shè)置    22
2.4  思考與練習(xí)    29
第3章  ISE操作基礎(chǔ)    30
3.1  ISE的基本使用方法    30
3.1.1  新建工程    30
3.1.2  新建HDL文件    32
3.1.3  添加HDL文件    33
3.1.4  新建原理圖設(shè)計(jì)    33
3.1.5  在原理圖中調(diào)用模塊    34
3.1.6  編輯原理圖    35
3.1.7  用Constraints Editor設(shè)置約束    38
3.1.8  使用XST進(jìn)行綜合    39
3.1.9  設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)    42
3.1.10  生成下載文件    44
3.1.11  下載FPGA    45
3.2  仿真驗(yàn)證    47
3.2.1  在ISE中仿真驗(yàn)證    47
3.2.2  在ISE中調(diào)用ModelSim    51
3.3  CORE Generator的使用方法    56
3.3.1  新建CORE Generator工程    56
3.3.2  新建IP    59
3.3.3  修改已有IP的參數(shù)    61
3.3.4  在設(shè)計(jì)中例化IP    61
3.3.5  選擇不同版本的IP    62
3.4  流水燈實(shí)例    63
3.4.1  硬件介紹    63
3.4.2  創(chuàng)建工程    63
3.4.3  編寫Verilog代碼    65
3.4.4  UCF管腳約束    68
3.4.5  編譯工程    70
3.4.6  ISE仿真    70
3.4.7  ModelSim仿真驗(yàn)證    75
3.5  思考與練習(xí)    80
第4章  Verilog HDL語言概述    81
4.1  Verilog HDL語言簡介    81
4.1.1  硬件描述語言    81
4.1.2  Verilog HDL語言的歷史    82
4.1.3  Verilog HDL語言的能力    82
4.1.4  Verilog HDL和VHDL語言的異同    83
4.1.5  Verilog HDL和C語言的異同    83
4.2  Verilog HDL語言的描述層次    84
4.2.1  Verilog HDL語言描述能力綜述    84
4.2.2  系統(tǒng)級(jí)和算法級(jí)建模    84
4.2.3  RTL級(jí)建模    85
4.2.4  門級(jí)和開關(guān)級(jí)建模    85
4.3  基于Verilog HDL語言的FPGA開發(fā)流程    85
4.4  Verilog HDL語言的可綜合與仿真特性    87
4.4.1  Verilog HDL語句的可綜合性    88
4.4.2  Verilog HDL語句的仿真特性說明    88
4.5  Verilog HDL程序開發(fā)的知識(shí)    89
4.5.1  數(shù)字的表示形式    89
4.5.2  常用術(shù)語解釋    91
4.5.3  Verilog HDL程序的優(yōu)劣判斷指標(biāo)    92
4.6  Verilog HDL程序設(shè)計(jì)模式    93
4.6.1  自頂向下的設(shè)計(jì)模式    93
4.6.2  層次與模塊化模式    94
4.6.3  IP核的重用    94
4.7  思考與練習(xí)    98
第5章  Verilog HDL程序結(jié)構(gòu)    99
5.1  程序模塊    99
5.1.1  Verilog HDL模塊的概念    99
5.1.2  模塊的基本結(jié)構(gòu)    99
5.1.3  端口聲明    101
5.2  Verilog HDL的層次化設(shè)計(jì)    101
5.2.1  Verilog HDL層次化設(shè)計(jì)的表現(xiàn)形式    101
5.2.2  模塊例化    102
5.2.3  參數(shù)映射    106
5.2.4  在ISE中通過圖形化方式實(shí)現(xiàn)層次化設(shè)計(jì)    108
5.3  Verilog HDL語言的描述形式    111
5.3.1  結(jié)構(gòu)描述形式    111
5.3.2  行為描述形式    116
5.3.3  混合設(shè)計(jì)模式    119
5.4  思考與練習(xí)    120
第6章  Verilog HDL語言的基本要素    121
6.1  標(biāo)志符與注釋    121
6.1.1  標(biāo)志符    121
6.1.2  注釋    122
6.2  數(shù)字與邏輯數(shù)值    122
6.2.1  邏輯數(shù)值    122
6.2.2  常量    122
6.2.3  參數(shù)    124
6.3  數(shù)據(jù)類型    124
6.3.1  線網(wǎng)類型    124
6.3.2  寄存器類型    128
6.4  運(yùn)算符和表達(dá)式    132
6.4.1  賦值運(yùn)算符    132
6.4.2  算術(shù)運(yùn)算符    134
6.4.3  邏輯運(yùn)算符    136
6.4.4  關(guān)系運(yùn)算符    137
6.4.5  條件運(yùn)算符    138
6.4.6  位運(yùn)算符    140
6.4.7  拼接運(yùn)算符    141
6.4.8  移位運(yùn)算符    141
6.4.9  一元約簡運(yùn)算符    142
6.5  思考與練習(xí)    143
第7章  面向綜合的行為描述語句    144
7.1  觸發(fā)事件控制    144
7.1.1  信號(hào)電平事件語句    144
7.1.2  信號(hào)跳變沿事件語句    145
7.2  條件語句    146
7.2.1  if語句    146
7.2.2  case語句    147
7.2.3  條件語句的深入理解    150
7.3  循環(huán)語句    152
7.3.1  repeat語句    152
7.3.2  while語句    153
7.3.3  for語句    154
7.3.4  循環(huán)語句的深入理解    156
7.4  任務(wù)與函數(shù)    157
7.4.1  task語句    157
7.4.2  function語句    159
7.4.3  深入理解任務(wù)和函數(shù)    160
7.5  思考與練習(xí)    161
第8章  可綜合狀態(tài)機(jī)開發(fā)    163
8.1  狀態(tài)機(jī)的基本概念    163
8.1.1  狀態(tài)機(jī)的工作原理及分類    163
8.1.2  狀態(tài)機(jī)描述方式    164
8.1.3  狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)思想    166
8.2  可綜合狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)原則    166
8.2.1  狀態(tài)機(jī)開發(fā)流程    167
8.2.2  狀態(tài)編碼原則    167
8.2.3  狀態(tài)機(jī)的容錯(cuò)處理    168
8.2.4  常用的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則    169
8.3  狀態(tài)機(jī)的Verilog HDL實(shí)現(xiàn)    170
8.3.1  狀態(tài)機(jī)實(shí)現(xiàn)綜述    170
8.3.2  Moore狀態(tài)機(jī)開發(fā)實(shí)例    173
8.3.3  Mealy狀態(tài)機(jī)開發(fā)實(shí)例    175
8.4  思考與練習(xí)    177
第9章  面向驗(yàn)證和仿真的行為描述語句    178
9.1  驗(yàn)證與仿真概述    178
9.1.1  代碼驗(yàn)證與仿真概述    179
9.1.2  測試平臺(tái)    179
9.1.3  驗(yàn)證測試方法論    181
9.1.4  Testbench結(jié)構(gòu)說明    185
9.2  仿真程序執(zhí)行原理    186
9.2.1  Verilog HDL語義簡介    187
9.2.2  Verilog HDL仿真原理    187
9.3  延時(shí)控制語句    189
9.3.1  延時(shí)控制的語法說明    189
9.3.2  延時(shí)控制應(yīng)用實(shí)例    189
9.4  常用的行為仿真描述語句    192
9.4.1  循環(huán)語句    192
9.4.2  force和release語句    194
9.4.3  wait語句    195
9.4.4  事件控制語句    196
9.4.5  task和function語句    197
9.4.6  串行激勵(lì)與并行激勵(lì)語句    198
9.5  用戶自定義元件    199
9.5.1  UDP的定義與調(diào)用    199
9.5.2  UDP應(yīng)用實(shí)例    200
9.6  仿真激勵(lì)的產(chǎn)生    202
9.6.1  變量初始化    202
9.6.2  時(shí)鐘信號(hào)的產(chǎn)生    205
9.6.3  復(fù)位信號(hào)的產(chǎn)生    207
9.6.4  數(shù)據(jù)信號(hào)的產(chǎn)生    208
9.6.5  典型測試平臺(tái)模塊編寫實(shí)例    209
9.6.6  關(guān)于仿真效率的說明    210
9.7  思考與練習(xí)    210
第10章  系統(tǒng)任務(wù)和編譯預(yù)處理語句    212
10.1  系統(tǒng)任務(wù)語句    212
10.1.1  輸出顯示任務(wù)    212
10.1.2  文件輸入/輸出任務(wù)    218
10.1.3  時(shí)間標(biāo)度任務(wù)    222
10.1.4  仿真控制任務(wù)    224
10.1.5  仿真時(shí)間函數(shù)    224
10.1.6  數(shù)字類型變換函數(shù)    226
10.1.7  概率分布函數(shù)    226
10.2  編譯預(yù)處理語句    228
10.2.1  宏定義`define語句    228
10.2.2  條件編譯`if語句    230
10.2.3  文件包含`include語句    231
10.2.4  時(shí)間尺度`timescale語句    233
10.2.5  其他語句    234
10.3  思考與練習(xí)    235
第11章  Verilog HDL語言基礎(chǔ)    236
11.1  8-3編碼器    236
11.2  3-8譯碼器    237
11.3  數(shù)據(jù)選擇器    238
11.4  多位數(shù)值比較器    240
11.5  全加器    241
11.6  D觸發(fā)器    242
11.7  寄存器    243
11.8  雙向移位寄存器    244
11.9  四位二進(jìn)制加減法計(jì)數(shù)器    245
11.10  順序脈沖發(fā)生器    247
11.11  序列信號(hào)發(fā)生器    248
11.12  思考與練習(xí)    249
第12章  擴(kuò)展接口設(shè)計(jì)    250
12.1  數(shù)碼管顯示接口實(shí)驗(yàn)    250
12.1.1  數(shù)碼管顯示接口實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與實(shí)驗(yàn)?zāi)康?nbsp;   250
12.1.2  數(shù)碼管顯示接口設(shè)計(jì)原理    251
12.1.3  數(shù)碼管顯示接口設(shè)計(jì)方法    252
12.2  LCD液晶顯示接口實(shí)驗(yàn)    259
12.2.1  LCD液晶顯示接口實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與實(shí)驗(yàn)?zāi)康?nbsp;   259
12.2.2  LCD液晶顯示接口設(shè)計(jì)原理    259
12.2.3  LCD液晶顯示接口設(shè)計(jì)方法    262
12.3  VGA顯示接口實(shí)驗(yàn)    267
12.3.1  VGA顯示接口實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與實(shí)驗(yàn)?zāi)康?nbsp;   267
12.3.2  VGA顯示接口實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原理    268
12.3.3  VGA顯示接口實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法    269
12.4  RS-232C串行通信接口實(shí)驗(yàn)    271
12.4.1  RS-232C串行通信接口實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與實(shí)驗(yàn)?zāi)康?nbsp;   271
12.4.2  RS-232C串行通信接口設(shè)計(jì)原理    271
12.4.3  RS-232C串行通信接口設(shè)計(jì)方法    274
12.5  思考與練習(xí)    279
第13章  系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例    280
13.1  實(shí)時(shí)溫度采集系統(tǒng)    280
13.1.1  實(shí)時(shí)溫度采集系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與實(shí)驗(yàn)?zāi)康?nbsp;   280
13.1.2  實(shí)時(shí)溫度采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理    280
13.1.3  實(shí)時(shí)溫度采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法    283
13.2  實(shí)時(shí)紅外采集系統(tǒng)    299
13.2.1  實(shí)時(shí)紅外采集系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與實(shí)驗(yàn)?zāi)康?nbsp;   299
13.2.2  實(shí)時(shí)紅外采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理    299
13.2.3  實(shí)時(shí)紅外采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法    301
13.3  實(shí)時(shí)鍵盤采集系統(tǒng)    305
13.3.1  實(shí)時(shí)鍵盤采集系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與實(shí)驗(yàn)?zāi)康?nbsp;   305
13.3.2  實(shí)時(shí)鍵盤采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理    306
13.3.3  實(shí)時(shí)鍵盤采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法    308
13.4  思考與練習(xí)    320