零基础学FPGA
2010-9
机械工业出版社
葛亚明 等 著
无
《零基础学FPGA：基于Altera FPGA器件&Verilog HDL语言》以Altera公司的FPGA为样本，系统地介绍了FPGA的基本知识和相关软件的使用方法，重点讲述了VerilogHDL语言的编程特性、QuartusⅡ软件的使用技巧和Altera公司的高级软件工具，并给出了SDRAM综合设计实例。主要内容包括：FPGA的开发流程和开发工具，AlteraFPGA的硬件结构，VerilogHDL的基本知识，设计综合、优化和验证，基于AlteraFPGA的开发流程，基于QuartusII的时序约束与分析，基于ModelSim的仿真，VerilogHDL设计进阶，基于QuartusⅡ的设计优化，QuartusII的常用辅助设计工具，Altera其他高级工具和SRAM控制器设计等。 全书重点突出，层次分明，注重知识的系统性、针对性和先进性；注重理论与实践联系，培养工程应用能力。另外，《零基础学FPGA：基于Altera FPGA器件&Verilog HDL语言》配套光盘给出了书中的实例文件、开发过程的操作录像文件、常用元器件及芯片等丰富的拓展资源，极大地方便了读者自学，动手实践。 《零基础学FPGA：基于Altera FPGA器件&Verilog HDL语言》既可作为高等院校电子科学与技术、微电子学、集成电路设计与集成系统、电气工程及其自动化、自动化等专业的教材，也可作为相关领域工程技术人员、IC设计及嵌入式系统开发人员的参考书。
前言第1章 FPGA的开发流程和开发工具1.1 FPGA概述1.1.1 FPGA的发展1.1.2 FPGA的生产厂家及其产品1.2 FPGA的开发流程1.2.1 FPGA的设计方法1.2.2 典型FPGA的开发流程1.2.3 基于FPGA的SOC设计方法1.2.4 基于IP核的设计方法1.3 FPGA的常用开发工具1.3.1 代码输入工具1.3.2 综合工具1.3.3 仿真工具1.3.4 实现与优化工具1.3.5 EDA工具1.4 实践拓展1.5 思考与练习第2章 AIteraFPGA的硬件结构2.1 主流高端FPGA——Stratix和stratixⅡ2.1.1 Stratix器件2.1.2 StratixⅡ器件2.2 StratixIVFPGA器件2.2.1 StratixⅣFPGA的核心架构2.2.2 StratixⅣFPGATriMatrix存储器2.3 主流低端FPGA——cyclone和CvcloneⅡ2.3.1 Cyclone器件2.3.2 CycloneⅡ器件2.4 CycloneⅣ器件2.5 实例：FPGA最小系统设计2.6 实践拓展2.7 思考与练习第3章 Verlog HDL的基本知识3.1 Verilog HDL简介3.2 Verilog HDL的开发流程3.3 Verilog HDL的基本概念3.3.1 程序格式3.3.2 注释、间隔符和标识符3.3.3 数值和字符串3.3.4 数据类型3.3.5 编译指令3.3.6 系统任务和函数结构3.3.7 运算符和表达式3.4 行为级描述3.4.1 过程结构3.4.2 语句块3.4.3 时序控制3.4.4 赋值语句3.4.5 分支语句3.4.6 循环控制语句3.4.7 任务与函数3.5 结构级描述3.5.1 模块级建模3.5.2 门级建模3.6 实例：交通灯控制器设计3.7 实践拓展3.8 思考与练习第4章 设计综合.优化和验证4.1 VerilogHDL语言综合4.1.1 综合的基本概念4.1.2 可综合的VerilogHDL结构4.1.3 可综合的VeIilogHDL操作符4.1.4 通常忽略的VerilogHDL结构4.1.5 不可综合的verilogHDL结构4.2 VemogHDL语言设计优化4.2.1 公因子和公共子表达式4.2.2 循环语句优化4.2.3 触发器和锁存器的优化4.2.4 算术表达式优化4.2.5 运算符优化4.2.6 其他优化方式4.3 实例：阶乘模型4.4 功能验证4.4.1 验证方法学4.4.2 搭建一个简单TestBench4.5 实例：移位寄存器的测试程序4.6 实践拓展4.7 思考与练习第5章基于AlteraFPGA的开发流程5.1 QuaItusⅡ软件功能与特点5.2 QuanusⅡ软件安装与授权5.2.1 QuaJtusⅡ软件的安装过程5.2.2 QuanusⅡ软件的授权文件5.2.3 在QualtusⅡ软件中指定授权文件5.3 QuartusⅡ软件的用户界面5.4 QuanusⅡ软件开发流程5.4.1 图形用户界面设计流程5.4.2 EDA工具设计流程5.4.3 命令行设计流程5.5 设计输入5.5.1 建立工程5.5.2 建立设计文件5.5.3 指定初始设计的约束条件5.6 设计综合5.6.1 使用QuanusⅡ的集成综合5.6.2 使用其他EDA综合工具5..布局布线5.7.1 设置布局布线参数5.7.2 物理综合优化参数设置5.7.3 分析适配结果5.7.4 优化适配5.8 仿真验证5.8.1 使用EDA工具进行仿真设计5.8.2 使用QuanusⅡ仿真器进行仿真设计5.9 编程与配置5.10 实例：3线-8线译码器电路设计5.11IP核5.11.IP核的基本概念与分类5.11.2 Ahera公司的IP核及其使用流程5.11.3 Open Core的安装5.12 实践拓展5.13 思考与练习第6章 基于QuartusIl的时序约束与分析6.1 时序约束与时序分析的基本概念6.1.1 周期和最高频率6.1.2 时钟建立时间和保持时间6.1.3 时钟到输出延时和引脚到引脚延时6.1.4 时钟偏斜6.2 时序约束的设置6.2.1 设置全局时序约束6.2.2 设置个别时序约束6.3 静态时序分析报告6.4 实例：定位到Floorplan6.5 实例：定位到工艺映射查看器6.6 其他场景时序分析方法6.6.1 多时钟域场景时序分析6.6.2 多周期约束6.6.3 异步时钟域时序分析6.7 最小化时序分析6.8 实践拓展6.9 思考与练习第7章 基于ModelSim的仿真7.1 ModelSim简介7.2 ModelSim仿真软件的安装7.3 ModelSim图形用户界面7.4 ModelSim的基本仿真方法7.5 实例：分频电路的图形界面仿真7.6 实例：分频电路的命令行方式仿真7.7 实例：分频电路的TestBench仿真7.8 ModelSim仿真工具高级操作7.8.1 force命令7.8.2 DO文件7.8.3 modelsim.ini文件7.8.4 SDF文件7.9 在ModelSimSE中创建Altera的仿真库7.10实践拓展7.11思考与练习第8章设计技巧及风格8.1 VerilogHDL设计进阶8.1.1 状态机设计8.1.2 速度与面积原则8.1.3 流水线设计8.1.4 异步时钟域设计8.1.5 乒乓操作8.2 实例：串并转换8.3 层次化的设计8.4 FIFO设计8.5 实例：同步FIFO设计8.6 实例：异步FIFO设计8.7 时钟设计8.7.1 数字锁相环介绍8.7.2 全局时钟网络应用设计8.8 复位设计8.8.1 同步复位8.8.2 异步复位8.9 编码风格8.9.1 coding8tyle的意义8.9.2 可重用设计8.9.3 组合逻辑设计8.9.4 同步逻辑设计8.9.5 信号敏感列表8.9.6 状态机设计的一般原则8.9.7 三态信号的设计8.10实践拓展8.1l思考与练习第9章基于QUanuslI的设计优化9.1 设计分析9.1.1 时钟资源分析9.1.2 I／O接口分析9.1.3 最差路径分析9.2 设计优化基础9.2.1 设计优化基本流程9.2.2 首次编译的约束设置9.2.3 查看编译报告9.3 资源优化9.4 时钟频率优化_9.4.1 设计优化9.4.2 布局布线工具设置9.4.3 网表优化和物理综合9.4.4 使用LDgicLock优化9.5 增量编译9.6 实例计数器设计9.7 实践拓展9.8 思考与练习第10章 QuartusII的常用辅助设计工具10.1 引脚验证10.1.1 验证流程10.1.2 验证结果分析10.2 代码辅助工具10.2.1 RTI_.用户界面10.2.2 原理图选择10.2.3 原理图关联10.2.4 使用RTLviewer辅助定位问题10.3 SimalProbe及signalTapⅡ逻辑分析器10.3.1 signalProbe10.3.2 simalTapⅡ逻辑分析器10.4 chipEditor底层编辑器10.4.1 ChipEditor功能10.4.2 ChipEditor视图10.4.3 ChipEditor编辑使用方法10.4.4 ChipEditor应用10.5 实例：状态机设计10.6 实践拓展10.7 思考与练习第11章 AItea器件的其他特性11.1 时钟管理11.1.1 ALtera器件的时钟资源11.1.2 基于Altera器件的时钟分配及管理11.2 片内存储资源11.2.1 Altera器件的主要存储资源11.2.2 Altera主要存储资源的使用11.2.3 Altera器件存储资源的优化……第12章 Altera其他高级工具第13章 SDRAM控制器设计参考文献
为了方便读者学习，本书在介绍：FPGA的发展历史及其特点、开发流程和开发工具等基础上，针对Ahera FPGA器件和Verilog HDL进行讲解，在后续章节中结合具体的实例，逐步介绍了Quartus Ⅱ和ModelSim等常用EDA（电子设计自动化）工具的使用、FPGA设计的基本原则、技巧、IP核，并通过实例对FPGA在接口设计领域的典型应用进行阐述。 本书内容在保证实用的前提下，详细介绍了FPGA开发各个方面的知识。同时，针对有一定开发基础的读者，以Ahera相关软件为例，讲解了一些Altera软件在时序分析及约束方面的知识。针对高级用户，讲解了Ahera器件的一些高级特性及一些专用IP核的使用，并针对Altera软件中的高级工具作了一定的讲述。最后，介绍了目前主流的FPGA开发辅助工具，具有较强的实用性。读者可以根据书中的具体步骤实现所给实例，将理论与实践相结合，更利于学习。
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