FPGA進(jìn)階開發(fā)與實(shí)踐

第1章 FPGA高階設(shè)計方法\t001
1．1 可編程邏輯設(shè)計原則\t001
1．1．1 面積與速度互換原則\t001
1．1．2 數(shù)字電路硬件原則\t005
1．1．3 系統(tǒng)設(shè)計原則\t006
1．1．4 同步設(shè)計原則\t008
1．2 可編程邏輯常用設(shè)計思想和技巧\t009
1．2．1 乒乓操作\t009
1．2．2 串并轉(zhuǎn)換\t009
1．2．3 流水操作\t009
1．2．4 異步時鐘域的數(shù)據(jù)同步\t010
1．2．5 英特爾推薦的Coding Style\t011
1．3 英特爾FPGA器件的高級特性與應(yīng)用\t015
1．3．1 時鐘管理\t015
1．3．2 片內(nèi)存儲器\t021
1．3．3 數(shù)字信號處理\t024
1．3．4 片外存儲器\t028
1．3．5 高速差分接口\t031
1．3．6 高速串行收發(fā)器\t031
1．4 時序約束與時序分析\t032
1．4．1 時序約束和分析基礎(chǔ)\t032
1．4．2 高級時序分析\t037
1．5 區(qū)域約束\t041
1．5．1 Logic Lock設(shè)計方法簡介\t041
1．5．2 Logic Lock區(qū)域\t042
1．6 命令行與Tcl腳本\t047
1．6．1 命令行\(zhòng)t047
1．6．2 Tcl基礎(chǔ)知識\t049
1．6．3 創(chuàng)建和執(zhí)行Tcl腳本\t052
1．6．4 Tcl腳本實(shí)驗(yàn)\t053
1．7 FPGA系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)\t059
1．7．1 信號完整性設(shè)計\t059
1．7．2 電源完整性設(shè)計\t066
1．7．3 高速I/O設(shè)計\t068
1．7．4 高速I/O的PCB設(shè)計\t071
第2章 基于FPGA的SOPC設(shè)計\t074
2．1 SOPC開發(fā)流程\t075
2．1．1 硬件開發(fā)流程\t076
2．1．2 軟件開發(fā)流程\t076
2．2 系統(tǒng)集成工具Qsys\t076
2．2．1 Qsys簡介\t076
2．2．2 Qsys系統(tǒng)設(shè)計流程\t079
2．2．3 Qsys用戶界面\t079
2．2．4 用戶自定義元件\t085
2．3 Nios嵌入式處理器\t087
2．3．1 第一代Nios嵌入式處理器\t087
2．3．2 第二代Nios嵌入式處理器\t087
2．3．3 可配置的軟核嵌入式處理器的優(yōu)勢\t088
2．3．4 軟件設(shè)計實(shí)例\t091
2．3．5 HAL系統(tǒng)庫\t106
2．4 基于FPGA的SOPC設(shè)計實(shí)驗(yàn)\t112
2．4．1 實(shí)驗(yàn)一：流水燈實(shí)驗(yàn)\t112
2．4．2 實(shí)驗(yàn)二：中斷控制實(shí)驗(yàn)\t145
2．4．3 實(shí)驗(yàn)三：定時器實(shí)驗(yàn)\t149
第3章 基于FPGA的SoC設(shè)計\t154
3．1 SoC FPGA簡介\t154
3．2 英特爾SoC FPGA的特點(diǎn)\t156
3．3 Cyclone Ⅴ SoC FPGA資源組成\t161
3．4 開發(fā)SoC FPGA所需的工具\(yùn)t168
3．4．1 Quartus Prime\t168
3．4．2 SoC EDS\t175
3．5 SoC FPGA中HPS與FPGA的接口\t182
3．5．1 H2F_AXI_Master\t183
3．5．2 F2H_AXI_Slave\t183
3．5．3 H2F_LW_AXI_Master\t183
3．5．4 連接AXI總線與Avalon-MM總線\t183
3．5．5 MPU外設(shè)地址映射\t184
3．6 SoC FPGA開發(fā)\t185
3．6．1 SoC FPGA開發(fā)流程\t185
3．6．2 SoC FPGA啟動過程\t186
3．6．3 使用GHRD\t187
3．6．4 生成Preloader Image\t196
3．6．5 編譯生成u-boot文件\t202
3．6．6 生成Root Filesystem\t204
3．6．7 配置和編譯Linux內(nèi)核\t215
3．6．8 系統(tǒng)鏡像制作及刻錄方法\t221
3．6 9 DS-5程序的編寫、調(diào)試及運(yùn)行\(zhòng)t230
3．7 Linux相關(guān)知識\t237
3．7．1 安裝Ubuntu虛擬機(jī)\t237
3．7．2 下載Linux系統(tǒng)源碼\t242
3．8 常見問題\t245
3．9 基于FPGA的SoC設(shè)計實(shí)驗(yàn)\t246
3．9．1 實(shí)驗(yàn)一：生成Preloader源碼\t246
3．9．2 實(shí)驗(yàn)二：編譯Preloader源碼\t249
3．9．3 實(shí)驗(yàn)三：編譯生成u-boot文件\t252
3．9．4 實(shí)驗(yàn)四：配置和編譯Linux內(nèi)核\t255
第4章 基于FPGA的HLS技術(shù)與應(yīng)用\t260
4．1 HLS簡介\t260
4．2 優(yōu)化的依據(jù)\t260
4．3 循環(huán)優(yōu)化\t263
4．3．1 并行與管道\t263
4．3．2 性能度量\t265
4．3．3 循環(huán)依賴\t268
4．3．4 明確循環(huán)的退出條件\t272
4．3．5 線性操作\t272
4．3．6 循環(huán)展開\t273
4．3．7 嵌套循環(huán)\t276
4．4 代碼優(yōu)化\t277
4．4．1 避免指針別名\t277
4．4．2 最小化內(nèi)存依賴\t277
4．4．3 將嵌套循環(huán)改為單層循環(huán)\t278
4．5 指令優(yōu)化\t278
4．5．1 ivdep指令\t279
4．5．2 loop_coalesce指令\t280
4．5．3 ii和max_concurrency指令\t281
4．6 內(nèi)存優(yōu)化\t281
4．6．1 本地內(nèi)存\t281
4．6．2 內(nèi)存架構(gòu)\t282
4．6．3 本地內(nèi)存的屬性\t289
4．6．4 靜態(tài)變量\t294
4．6．5 寄存器的使用\t295
4．7 接口優(yōu)化\t295
4．7．1 標(biāo)準(zhǔn)接口\t295
4．7．2 Avalon MM Master接口\t297
4．7．3 Avalon MM Slave接口\t298
4．7．4 流式接口\t300
4．7．5 不使用指針的標(biāo)準(zhǔn)接口\t302
4．8 數(shù)據(jù)類型優(yōu)化\t303
4．8．1 任意精度的整數(shù)\t304
4．8．2 任意精度的定點(diǎn)數(shù)\t304
4．8．3 特殊數(shù)據(jù)類型與普通數(shù)據(jù)類型之間的轉(zhuǎn)換\t306
4．9 浮點(diǎn)運(yùn)算優(yōu)化\t306
4．10 其他優(yōu)化建議\t308
4．11 基于FPGA的HLS實(shí)驗(yàn)\t308
4．11．1 實(shí)驗(yàn)一：簡單的乘法器\t309
4．11．2 實(shí)驗(yàn)二：接口\t318
4．11．3 實(shí)驗(yàn)三：循環(huán)優(yōu)化\t330
第5章 基于FPGA的OpenCL技術(shù)與應(yīng)用\t336
5．1 OpenCL簡介\t336
5．2 OpenCL環(huán)境搭建\t337
5．3 OpenCL基本架構(gòu)\t339
5．3．1 平臺模型\t340
5．3．2 執(zhí)行模型\t340
5．3．3 存儲模型\t342
5．3．4 執(zhí)行流程\t342
5．4 OpenCL主機(jī)端程序設(shè)計\t343
5．4．1 OpenCL平臺\t343
5．4．2 OpenCL設(shè)備\t344
5．4．3 OpenCL上下文\t347
5．4．4 OpenCL命令隊(duì)列\(zhòng)t349
5．4．5 OpenCL程序?qū)ο骪t351
5．4．6 OpenCL內(nèi)核對象\t355
5．4．7 OpenCL對象回收與錯誤處理\t359
5．5 OpenCL設(shè)備端程序設(shè)計\t362
5．5．1 基本語法和關(guān)鍵字\t362
5．5．2 數(shù)據(jù)類型\t364
5．5．3 維度和工作項(xiàng)\t367
5．5．4 其他注意事項(xiàng)\t369
5．6 OpenCL常用優(yōu)化方法\t369
5．6．1 單工作項(xiàng)優(yōu)化\t369
5．6．2 循環(huán)優(yōu)化\t374
5．6．3 任務(wù)并行優(yōu)化\t380
5．6．4 NDRange類型內(nèi)核的優(yōu)化\t391
5．6．5 內(nèi)存訪問優(yōu)化\t398
5．7 OpenCL編程原則\t414
5．7．1 避免“昂貴”的函數(shù)和方法\t414
5．7．2 使用“廉價”的數(shù)據(jù)類型\t415
5．8 基于FPGA的OpenCL實(shí)驗(yàn)\t415
5．8．1 準(zhǔn)備工作\t415
5．8．2 實(shí)驗(yàn)一：hello\t417
5．8．3 實(shí)驗(yàn)二：platform\t420
5．8．4 實(shí)驗(yàn)三：device\t424
5．8．5 實(shí)驗(yàn)四：ctxt_and_queue\t437
5．8．6 實(shí)驗(yàn)五：program_and_kernel\t442
5．8．7 實(shí)驗(yàn)六：sample\t450
5．8．8 實(shí)驗(yàn)七：first\t453
第6章 基于FPGA的OpenVINO人工智能應(yīng)用\t456
6．1 OpenVINO簡介\t456
6．1．1 OpenVINO工具套件堆棧\t457
6．1．2 OpenVINO的優(yōu)勢\t458
6．1．3 應(yīng)用前景\t458
6．2 OpenVINO的安裝與驗(yàn)證\t458
6．2．1 安裝步驟\t459
6．2．2 驗(yàn)證安裝結(jié)果\t461
6．3 OpenVINO中的模型優(yōu)化器\t463
6．3．1 模型優(yōu)化器的作用\t464
6．3．2 優(yōu)化模型\t464
6．3．3 模型優(yōu)化器高級應(yīng)用\t473
6．3．4 模型優(yōu)化器定制層\t486
6．4 OpenVINO深度學(xué)習(xí)推理引擎\t487
6．4．1 推理引擎簡介\t487
6．4．2 推理引擎的組成\t488
6．4．3 推理引擎的使用方法\t489
6．4．4 擴(kuò)展推理引擎內(nèi)核\t489
6．4．5 集成推理引擎\t498
6．4．6 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建器\t502
6．4．7 動態(tài)批處理\t505
6．4．8 形狀推理\t507
6．4．9 低精度8位整數(shù)推理\t509
6．4．10 模型轉(zhuǎn)換驗(yàn)證\t511