FPGA數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)
定 價(jià):59.8 元
- 作者:王建民
- 出版時(shí)間:2023/8/1
- ISBN:9787121461279
- 出 版 社:電子工業(yè)出版社
- 中圖法分類:TP332.1
- 頁碼:280
- 紙張:
- 版次:01
- 開本:16開
本書針對(duì)數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)和工程開發(fā)的要求與特點(diǎn),按照數(shù)字系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu),通過由淺入深的設(shè)計(jì)實(shí)例,采用Verilog HDL對(duì)FPGA數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程、關(guān)鍵技術(shù)及原理和方法進(jìn)行深入講解,包括FPGA數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本流程及其實(shí)現(xiàn)、組合與時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)、有限狀態(tài)機(jī)、數(shù)據(jù)通道設(shè)計(jì)、時(shí)序分析、流水線及設(shè)計(jì)優(yōu)化等內(nèi)容。全部設(shè)計(jì)原理和方法通過具體設(shè)計(jì)實(shí)例演示,主要包括通用計(jì)數(shù)器、通用異步收發(fā)器(UART)、有符號(hào)數(shù)算術(shù)運(yùn)算電路、FIR濾波器等內(nèi)容。本書既可作為電子信息類、自動(dòng)化類、電氣類及計(jì)算機(jī)類各專業(yè)高年級(jí)本科生和研究生的教材或參考書,也可作為電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)及數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)工程師的專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)教材或自學(xué)參考書。
王建民,男,副教授,主要從事數(shù)字電子技術(shù)、模擬電子技術(shù)、硬件描述語言和FPGA數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論和教學(xué)工作,并致力于實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目開發(fā)與改進(jìn)。
第1章 設(shè)計(jì)流程:Quartus Prime簡介
1.1 典型設(shè)計(jì)流程
1.2 設(shè)計(jì)實(shí)例:LED控制電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
1.2.1 啟動(dòng)Quartus Prime軟件
1.2.2 創(chuàng)建工程
1.2.3 設(shè)計(jì)輸入
1.2.4 向工程添加文件
1.2.5 編譯
1.2.6 功能仿真
1.2.7 引腳分配
1.3 下載
1.4 電路測(cè)試
1.5 思考題
1.6 實(shí)踐練習(xí)
第2章 門級(jí)原語和模塊實(shí)例化
2.1 模塊
2.2 門級(jí)原語
2.3 模塊實(shí)例化
2.4 設(shè)計(jì)實(shí)例:五選一數(shù)據(jù)選擇器
2.5 數(shù)字電路的仿真
2.6 二選一數(shù)據(jù)選擇器的Testbench模塊
2.7 ModelSim仿真
2.7.1 基本仿真流程
2.7.2 仿真過程
2.8 思考題
2.9 實(shí)踐練習(xí)
第3章 組合邏輯電路設(shè)計(jì)
3.1 數(shù)碼顯示電路
3.1.1 連續(xù)賦值語句
3.1.2 顯示譯碼電路
3.1.3 數(shù)據(jù)選擇譯碼電路
3.1.4 滾動(dòng)顯示電路
3.2 組合邏輯always塊
3.3 編碼器和譯碼器
3.3.1 編碼器和優(yōu)先編碼器
3.3.2 譯碼器
3.4 參數(shù)化模塊設(shè)計(jì)
3.5 BCD碼加法顯示電路
3.5.1 加法器
3.5.2 二進(jìn)制數(shù)-BCD碼轉(zhuǎn)換電路
3.5.3 BCD碼加法電路設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)
3.6 實(shí)例化IP核數(shù)字電路設(shè)計(jì)
3.6.1 加/減電路
3.6.2 實(shí)例化IP核加/減電路設(shè)計(jì)
3.6.3 實(shí)例化IP核
3.7 避免產(chǎn)生鎖存器
3.8 思考題
3.9 實(shí)踐練習(xí)
第4章 時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)
4.1 基本存儲(chǔ)元件
4.1.1 鎖存器
4.1.2 D觸發(fā)器
4.1.3 寄存器
4.2 時(shí)序邏輯電路仿真
4.2.1 時(shí)序邏輯電路的Testbench模塊
4.2.2 ModelSim工程仿真流程
4.3 計(jì)數(shù)器
4.3.1 通用計(jì)數(shù)器
4.3.2 模M計(jì)數(shù)器
4.4 移位寄存器
4.5 環(huán)形計(jì)數(shù)器和約翰遜計(jì)數(shù)器
4.5.1 環(huán)形計(jì)數(shù)器
4.5.2 約翰遜計(jì)數(shù)器
4.6 線性反饋移位寄存器
4.7 計(jì)數(shù)分頻電路
4.7.1 偶分頻電路
4.7.2 奇分頻電路
4.7.3 設(shè)計(jì)實(shí)例:流水燈電路
4.8 同步時(shí)序電路與導(dǎo)出時(shí)鐘
4.9 簡易秒表
4.10 時(shí)鐘顯示電路
4.11 思考題
4.12 實(shí)踐練習(xí)
第5章 有限狀態(tài)機(jī)
5.1 有限狀態(tài)機(jī)特征和結(jié)構(gòu)
5.2 有限狀態(tài)機(jī)的表示
5.2.1 狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖
5.2.2 狀態(tài)轉(zhuǎn)換表
5.2.3 算法狀態(tài)機(jī)圖
5.3 米利狀態(tài)機(jī)和摩爾狀態(tài)機(jī)
5.3.1 邊沿檢測(cè)電路
5.3.2 摩爾狀態(tài)機(jī)
5.3.3 米利狀態(tài)機(jī)
5.3.4 摩爾狀態(tài)機(jī)和米利狀態(tài)機(jī)的區(qū)別
5.4 序列檢測(cè)器
5.5 格雷碼計(jì)數(shù)器
5.6 雙向計(jì)數(shù)器
5.7 思考題
5.8 實(shí)踐練習(xí)
第6章 通用異步收發(fā)器
6.1 過采樣
6.1.1 過采樣方案
6.1.2 波特率產(chǎn)生模塊
6.2 接收模塊
6.3 接口電路
6.4 發(fā)送模塊
6.5 完整的UART
6.6 思考題
6.7 實(shí)踐練習(xí)
第7章 數(shù)據(jù)通道
7.1 帶有限狀態(tài)機(jī)的數(shù)據(jù)通道
7.2 寄存器傳輸級(jí)設(shè)計(jì)
7.2.1 RTL抽象層次和電路架構(gòu)
7.2.2 算法
7.2.3 數(shù)據(jù)流模型
7.2.4 RTL設(shè)計(jì)
7.3 FSMD設(shè)計(jì)
7.3.1 寄存器傳輸操作
7.3.2 數(shù)據(jù)通道
7.3.3 控制器
7.4 乘法器
7.4.1 寄存器傳輸操作
7.4.2 設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)
7.4.3 資源共享乘法器的設(shè)計(jì)
7.5 思考題
7.6 實(shí)踐練習(xí)
第8章 流水線設(shè)計(jì)
8.1 吞吐率和延遲
8.2 流水線設(shè)計(jì)
8.3 流水線乘法器設(shè)計(jì)
8.4 思考題
8.5 實(shí)踐練習(xí)
第9章 設(shè)計(jì)實(shí)踐:混合方程
9.1 混合方程
9.2 混合方程直接實(shí)現(xiàn)
9.3 資源共享混合方程
9.4 握手信號(hào)數(shù)據(jù)通道
9.5 輸入總線數(shù)據(jù)通道
9.6 思考題
9.7 實(shí)踐練習(xí)
第10章 時(shí)序分析基礎(chǔ)
10.1 時(shí)序分析術(shù)語
10.2 時(shí)序路徑和時(shí)序分析
10.2.1 時(shí)序網(wǎng)表
10.2.2 時(shí)序路徑
10.2.3 數(shù)據(jù)到達(dá)時(shí)間和數(shù)據(jù)需要時(shí)間
10.2.4 數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)鐘沿和數(shù)據(jù)鎖存時(shí)鐘沿
10.3 建立時(shí)間檢查
10.4 保持時(shí)間檢查
10.5 恢復(fù)時(shí)間檢查
10.6 移除時(shí)間檢查
10.7 多周期路徑分析
10.8 思考題
10.9 實(shí)踐練習(xí)
第11章 DDS信號(hào)發(fā)生器
11.1 呼吸燈設(shè)計(jì)
11.1.1 設(shè)計(jì)思路
11.1.2 設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)
11.2 ROM表正弦信號(hào)發(fā)生電路
11.3 DDS正弦信號(hào)發(fā)生器
11.3.1 工作原理
11.3.2 性能參數(shù)
11.3.3 設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)
11.4 思考題
11.5 實(shí)踐練習(xí)
第12章 有符號(hào)數(shù)加法器和乘法器
12.1 定點(diǎn)數(shù)和浮點(diǎn)數(shù)
12.2 有符號(hào)數(shù)和無符號(hào)數(shù)
12.2.1 無符號(hào)數(shù)
12.2.2 有符號(hào)數(shù)
12.3 定點(diǎn)數(shù)的范圍和精度
12.4 定點(diǎn)數(shù)加法
12.4.1 符號(hào)位擴(kuò)展
12.4.2 有符號(hào)定點(diǎn)數(shù)加法
12.5 有符號(hào)數(shù)加法器的Verilog HDL描述
12.5.1 Verilog-1995中的有符號(hào)數(shù)
12.5.2 Verilog-2001中的有符號(hào)數(shù)
12.6 定點(diǎn)數(shù)乘法
12.6.1 無符號(hào)數(shù)乘以無符號(hào)數(shù)
12.6.2 有符號(hào)數(shù)乘以無符號(hào)數(shù)
12.6.3 無符號(hào)數(shù)乘以有符號(hào)數(shù)
12.6.4 有符號(hào)數(shù)乘以有符號(hào)數(shù)
12.7 有符號(hào)數(shù)乘法器的實(shí)現(xiàn)
12.8 生成語句
12.9 思考題
12.10 實(shí)踐練習(xí)
第13章 有限沖激響應(yīng)濾波器
13.1 濾波器
13.2 FIR濾波器原理
13.3 FIR濾波器的設(shè)計(jì):窗函數(shù)
13.4 FIR濾波器的結(jié)構(gòu)
13.4.1 直接結(jié)構(gòu)
13.4.2 級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)
13.5 FIR濾波器的實(shí)現(xiàn)
13.5.1 組合邏輯FIR濾波器
13.5.2 流水線結(jié)構(gòu)FIR濾波器
13.5.3 參數(shù)化FIR濾波器
13.6 思考題
13.7 實(shí)踐練習(xí)
第14章 設(shè)計(jì)優(yōu)化:面積和速度
14.1 操作符共享
14.2 電路結(jié)構(gòu)與速度
14.2.1 高吞吐率設(shè)計(jì)
14.2.2 低延遲設(shè)計(jì)
14.2.3 高速設(shè)計(jì)
14.3 電路結(jié)構(gòu)與面積
14.3.1 定點(diǎn)數(shù)乘法器
14.3.2 流水線結(jié)構(gòu)FIR濾波器
14.4 思考題
14.5 實(shí)踐練習(xí)
參考文獻(xiàn)