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| 編輯推薦： |
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这本书打破了重实验现象，轻仿真验证的学习误区，书中每一个实验,无论是*基础的点亮LED灯,还是综合的多模块数字系统设计,以及复杂的SDRAM控制器设计,都严格按照设计 验证的流程进行。同时，本书由浅入深，全流程的讲解；首先,通过知识背景的介绍,讲解设计中需要注意的问题；接着,一步一步地根据设计需求完成设计中的每一个部分；然后，编写Testbench文件,使用ModelSim软件对设计进行仿真验证；*后，仿真验证通过后，再配置到FPGA器件中运行，如果板级运行不正确，则再回到仿真波形中查找可能的错误原因，在必要时使用板级验证工具如SignaltapⅡ进行板级调试。本书对于不同水平的技术人员，都是一本不错的自学和参考用书。
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| 內容簡介： |
本书以IntelCycloneⅣE系列FPGA为例,系统介绍了FPGA的硬件结构、电路设计以及逻辑设计和验证流程。书中以若干个具有工程实用意义的案例为背景,详细介绍了FPGA数字逻辑设计中常见的功能模块设计思路、FPGA片上资源的使用方法、开发软件中各种调试工具的使用，包括SignaltapⅡ、InSystemSourcesandProbesEditor、InSystemMemoryContentEditor。本书*后通过若干个综合性实例,讲解了复杂数字系统的设计方法和验证思路。作为实用型FPGA教程，本书的每一个实验都有完整的仿真和验证过程,即强调了仿真验证在FPGA设计中的重要作用。
本书可作为工程应用类、电子信息类专业本科生以及相关专业专科生的EDA基础类课程的教材；也可作为FPGA自学人员,以及从事FPGA开发的工程技术人员的培训教材和参考用书。
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| 關於作者： |
梅雪松，网名小梅哥，拥有多年电子设计经验，擅长知识的总结和传播，有《小梅哥和你一起深入学习FPGA》、《小梅哥FPGA学习笔记》两个系列网络博文；并推出了手把手式视频教程《FPGA设计思想与验证方法视频教程》，该教程在各大视频点击平台备受好评，网友称其为学习FPGA基础与提高教学视频的不二之选。同时，开设FPGA实地培训班，正式开始网络和实地FPGA培训，培训课程以其系统的知识讲解和生动的实例分析，得到了学员的一致肯定。
袁玉卓，山东大学博士，集成电路设计专业，知识面广，专业技术背景深厚。长期从事于FPGA技术的分享和交流，拥有丰富的项目科研和实践经验，
曾凯锋，杭州电子科技大学硕士，主要研究方向为FPGA与嵌入式系统设计，长期活跃于FPGA技术交流群，著有多篇FPGA设计和验证文章。
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| 目錄：
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第1章从头认识FPGA1
1.1CycloneⅣEFPGA原理与应用1
1.1.1CycloneⅣE概述1
1.1.2CycloneⅣE扩展资源介绍4
1.1.3重点电路设计5
1.2IntelFPGA开发环境17
1.2.1Quartus软件的发展史18
1.2.2QuartusPrime的下载18
1.2.3QuartusPrime的安装21
1.2.4QuartusPrime软件的基本使用27
第2章FPGA开发软硬件平台介绍39
2.1AC620开发套件39
2.1.1AC620开发板的功能特点39
2.1.2AC620开发板的使用43
2.2IntelFPGA开发流程57
2.2.1建立工程57
2.2.2设计输入61
2.2.3分析和综合61
2.2.4功能仿真62
2.2.5综合与布局布线66
2.2.6时序仿真66
2.2.7IO分配以及生成配置文件67
2.2.8配置FPGA下载67
2.3FPGA设计的烧写与投产68
2.3.1FPGA固件存储方案68
2.3.2CycloneⅣEFPGA固件烧写方案69
2.3.3烧写文件JIC的产生70
第3章FPGA基本数字逻辑设计74
3.1组合逻辑电路设计译码器74
3.1.1译_码器工作原理74
3.1.2译码器Verilog实现75
3.1.3激励创建及仿真测试76
3.2时序逻辑电路设计计数器79
3.2.1计数器工作原理80
3.2.2计数器Verilog实现81
3.2.3仿真及板级验证82
3.3IP核应用计数器85
3.3.1IP核创建流程85
3.3.2仿真及板级验证89
3.3.3已生成IP核的参数修改90
3.3.4QuartusⅡ中IP核参数的修改94
3.4BCD计数器设计与验证95
3.4.1BCD码原理95
3.4.2BCD计数器的Verilog实现96
3.4.3激励创建及仿真测试97
3.4.4级联BCD计数器设计与仿真98
3.5阻塞赋值与非阻塞赋值原理分析103
3.5.1不同赋值方式的对比与实现103
3.5.2不同赋值方式的仿真及测试105
3.6状态机设计实例108
3.6.1状态机工作原理108
3.6.2字符串检测状态机实现110
3.6.3激励创建及仿真测试113
3.7独立按键消抖设计与验证115
3.7.1按键的物理结构及电路设计115
3.7.2硬件电路实现按键消抖116
3.7.3状态机实现按键消抖118
3.7.4激励创建及仿真测试124
3.7.5任务及随机函数的使用125
3.8模块化设计基础加减法计数器129
3.8.1模块功能划分129
3.8.2模块功能设计129
3.8.3仿真及板级验证132
3.98位7段数码管驱动设计与验证134
3.9.1数码管驱动原理134
3.9.2三线制数码管电路设计137
3.9.3数码管动态扫描驱动设计138
3.9.4ISSP生成及使用145
3.9.5板级调试与验证149
3.9.6QuartusⅡ中ISSP的使用方法152
3.10串口发送模块设计与验证153
3.10.1异步串行通信原理及电路设计154
3.10.2UART异步串行通信发送模块设计与实现157
3.10.3激励创建及仿真测试162
3.10.4按键控制串口发送设计163
3.11串口接收模块的设计与验证165
3.11.1串口接收原理分析166
3.11.2UART异步串行通信接收模块设计与实现167
3.11.3仿真及板级验证171
第4章FPGA片上专用资源使用176
4.1嵌入式RAM的使用双端口RAM176
4.1.1CycloneⅣ体系结构及嵌入式存储器原理176
4.1.2IP核使用dpram178
4.1.3激励创建及仿真测试182
4.2搭建串口收发与双口RAM存储的简易应用系统185
4.2.1系统模块功能划分及接口设计185
4.2.2顶层文件设计185
4.2.3控制模块设计186
4.2.4仿真及板级验证187
4.3嵌入式RAM的使用ROM190
4.3.1IP核使用ROM191
4.3.2激励创建及仿真测试193
4.3.3SignaTapⅡ使用及板级验证195
4.4嵌入式块RAM的使用FIFO201
4.4.1FIFO的相关知识202
4.4.2IP核的使用FIFO204
4.5PLL锁相环介绍与简单应用213
4.5.1PLL相关知识213
4.5.2IP核使用PLL215
4.5.3仿真及板级验证219
第5章FPGA进阶数字逻辑设计223
5.1无源蜂鸣器驱动设计与验证223
5.1.1无源蜂鸣器电路设计223
5.1.2无源蜂鸣器驱动原理224
5.1.3PWM发生器模块设计225
5.1.4仿真及板级验证227
5.2线性序列机与串行接口DAC驱动设计与验证232
5.2.1DAC芯片概述及电路设计232
5.2.2TLV5618型DAC芯片输出电压计算原理234
5.2.3TLV5618型DAC接口时序235
5.2.4线性序列机设计思想与接口时序设计236
5.2.5基于线性序列机的DAC驱动设计238
5.2.6仿真及板级测试241
5.3线性序列机与串行接口ADC驱动设计与验证243
5.3.1ADC芯片概述及电路设计244
5.3.2ADC128S022型ADC接口时序245
5.3.3ADC128S022接口时序设计247
5.3.4基于线性序列机的ADC驱动设计249
5.3.5仿真及板级测试252
5.4HT6221红外遥控解码设计与验证257
5.4.1红外遥控系统组成及电路设计257
5.4.2红外遥控协议分析NEC协议258
5.4.3红外解码模块设计260
5.4.4仿真及板级验证265
5.5TFT显示屏驱动设计与验证267
5.5.1TFT触摸屏驱动电路设计268
5.5.2RGB接口TFT屏扫描方式270
5.5.3RGB接口TFT屏时序分析271
5.5.4RGB接口TFT屏驱动设计272
5.5.5仿真及板级验证275
第6章FPGA综合数字系统设计280
6.1八通道数字电压表280
6.1.1数字电压表功能划分280
6.1.2按键输入模块281
6.1.3通道选择模块281
6.1.4ADC控制模块ADC128S022282
6.1.5数据预处理模块282
6.1.6码制转换模块284
6.1.7数码管驱动模块287
6.1.8顶层设计288
6.1.9基于查找表的数据电压换算289
6.2双通道幅频相可调DDS信号发生器292
6.2.1DDS原理与实现293
6.2.2数模转换器DAC驱动模块设计299
6.2.3串口命令接收与解析303
6.2.4信号发生器顶层设计315
6.2.5系统测试316
6.3串口读写EEPROM317
6.3.1I2C基本概念317
6.3.2I2C协议时序介绍318
6.3.3I2C器件地址319
6.3.4I2C存储器地址320
6.3.5I2C写时序321
6.3.6I2C单字节读时序323
6.3.7I2C读写器件控制器设计325
6.3.8I2C控制器仿真验证335
6.3.9串口读写EEPROM系统设计341
6.3.10串口读写EEPROM仿真验证351
6.3.11串口读写EEPROM板级验证355
6.4基于串口猎人的虚拟示波器359
6.4.1系统结构359
6.4.2模块详解361
6.4.3仿真验证375
6.4.4基于串口猎人的板级验证385
6.5SDRAM控制器设计391
6.5.1SDRAM基本概念391
6.5.2SDRAM存取原理392
6.5.3SDRAM器件引脚说明394
6.5.4SDRAM特性395
6.5.5SDRAM操作命令介绍396
6.5.6SDRAM操作时序403
6.5.7SDRAM控制器设计418
6.5.8SDRAM控制器仿真验证425
6.5.9SDRAM控制器设计优化430
6.5.10优化控制器仿真验证436
6.6串口传图帧缓存设计440
6.6.1系统结构440
6.6.2仿真验证446
6.6.3板级验证450
参考文献454
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| 內容試閱：
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随着现场可编程逻辑器件结构和工艺的发展，FPGA的性能和容量逐年提升，同时功耗和价格持续降低。近年来，已经有越来越多的企业考虑并在其实际项目或产品中加入FPGA，或者直接以FPGA作为核心控制单元。FPGA作为一种硬件逻辑器件，其开发思路与常规的MCU或处理器有较大的差别，如何正确地学习并掌握FPGA的开发方法，对于高效地使用FPGA至关重要。
笔者曾自学FPGA近两年，但始终不得要领，后经专业人士指点，方才领悟FPGA之所以难学，是难在没有掌握正确的学习和开发方法。一旦掌握了正确的学习方法，一切就变得轻松了。在FPGA的学习和开发中最为关键的一点就是验证。
作为一本入门级的FPGA技术教材，本书主要针对刚接触FPGA的读者。这一类读者，往往都有一定的MCU开发经验，也正是这一点，让很多自学FPGA的人往往一开始就按照MCU开发的惯性思维来对待FPGA，结果就是耗费了几倍的精力，却没有太大的进步。所以本书在编排时，重点关注FPGA的开发流程。每个实验，无论是最基础的点亮LED灯，还是综合的多模块数字系统设计，以及复杂的SDRAM控制器设计，都严格按照设计 验证的流程进行。首先，通过知识背景的介绍，讲解设计中需要注意的问题；接着，一步一步地根据设计需求完成设计中的每一个部分；然后，编写Testbench文件，使用ModelSim软件对设计进行仿真验证；最后，仿真验证通过后，再配置到FPGA器件中运行，如果板级运行不正确，则再回到仿真波形中查找可能的错误原因，在必要时使用板级验证工具如SignaltapⅡ进行板级调试。
本书按照循序渐进的过程，分成6章，具体内容如下：
第1章，主要介绍了FPGA的硬件架构，软件开发工具的安装与基本使用。
第2章，介绍了本书所依靠的FPGA学习平台AC620开发板的相关特性，并通过一个实例介绍了FPGA的开发流程。
第3章，介绍了基于FPGA的一些基本数字逻辑电路设计，这些设计所依靠的背景都是大家所熟悉的一些内容，因此较容易接受，方便大家能够轻松入门。
第4章，介绍了CycloneⅣEFPGA上专用硬件资源PLL、嵌入式块RAM的使用；同时，本章通过这些硬件资源的使用，介绍了在QuartusPrime软件中调用IP进行设计的方法。
第5章，为进阶数字系统设计，主要介绍了项目中比较实用的一些外设的驱动。
第6章，为综合数字系统设计，通过若干个具有一定难度的综合实例，展示了FPGA复杂系统开发的常见思路和实现方法。
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