基于FPGA的SOPC嵌入式系統(tǒng)設計與典型實例

第一篇 FPGA基礎
　第1章 FPGA硬件結構知識
　　1.1 CPLD/FPGA概述
　　　1.1.1 CPLD/FPGA的特點
　　　1.1.2 CPLD/FPGA的發(fā)展方向
　　　1.1.3 CPLD/FPGA的應用領域
　　1.2 FPGA體系結構
　　　1.2.1 FPGA基本結構
　　　1.2.2 FPGA的結構特點
　　　1.2.3 FPGA的編程工藝
　　1.3 FPGA常用芯片與選用
　　　1.3.1 FPGA常用芯片
　　　1.3.2 FPGA器件的選用
　　1.4 本章小結
　第2章 Verilog HDL語言編程基礎
　　2.1 Verilog HDL語言特點
　　2.2 Verilog HDL程序的基本結構
　　　2.2.1 模塊
　　　2.2.2 模塊調用
　　2.3 程序格式
　　2.4 注釋與間隔符
　　2.5 數(shù)值
　　2.6 字符串
　　2.7 標識符
　　2.8 系統(tǒng)任務和函數(shù)
　　2.9 編譯指令
　　2.10 數(shù)據(jù)類型
　　　2.10.1 線網(wǎng)（Net）和變量（Variable）
　　　2.10.2 標量（Scalar）與矢量（Vector）
　　　2.10.3 線網(wǎng)（Net）數(shù)據(jù)類型
　　　2.10.4 變量（Variable）數(shù)據(jù)類型
　　　2.10.5 數(shù)組（Array）類型
　　　2.10.6 參數(shù)
　　　2.10.7 名字空間
　　2.11 表達式
　　　2.11.1 操作符
　　　2.11.2 操作數(shù)
　　　2.11.3 延遲表達式
　　　2.11.4 表達式的位寬
　　　2.11.5 有符號表達式
　　2.12 本章小結
　第3章 FPGA常用開發(fā)工具
　　3.1 硬件開發(fā)工具Quartus II
　　　3.1.1 Quartus II簡介
　　　3.1.2 Quartus II設計流程
　　　3.1.3 Quartus II設計方法
　　　3.1.4 Quartus II功能詳解
　　　3.1.5 時序約束與分析
　　　3.1.6 設計優(yōu)化
　　　3.1.7 SignalTap II
　　3.2 ModelSim開發(fā)工具
　　　3.2.1 ModelSim簡介
　　　3.2.2 基本仿真步驟
　　　3.2.3 ModelSim各界面介紹
　　　3.2.4 ModelSim調試功能
　　3.3 本章小結
第二篇 SOPC入門
　第4章 SOPC硬件系統(tǒng)開發(fā)
　　4.1 SOPC系統(tǒng)特點與開發(fā)流程
　　4.2 SOPC Builder硬件開發(fā)環(huán)境介紹
　　　4.2.1 SOPC Builder功能
　　　4.2.2 SOPC Builder組成
　　　4.2.3 SOPC Builder中包含的組件
　　4.3 使用SOPC Builder創(chuàng)建Nios II系統(tǒng)模塊
　　　4.3.1 創(chuàng)建Quartus II工程
　　　4.3.2 啟動并配置SOPC Builder
　　　4.3.3 添加CPU及外設IP模塊
　　　4.3.4 生成Nios II系統(tǒng)
　　4.4 集成Nios II系統(tǒng)到Quartus II工程
　　　4.4.1 創(chuàng)建包含Nios II系統(tǒng)的Quartus II頂層模塊
　　　4.4.2 FPGA引腳分配及其他設置
　　　4.4.3 Quartus II工程的編譯并下載
　　4.5 本章小結
　第5章 SOPC軟件系統(tǒng)開發(fā)
　　5.1 Nios II處理器結構
　　　5.1.1 Nios II處理器概述
　　　5.1.2 編程模型
　　　5.1.3 JTAG調試模塊
　　5.2 Nios II指令系統(tǒng)介紹
　　　5.2.1 Nios II處理器的指令集
　　　5.2.2 Nios II定制指令介紹
　　　5.2.3 定制指令實現(xiàn)方式
　　　5.2.4 定制指令設計實例——前導0檢測器
　　5.3 Nios II IDE集成開發(fā)環(huán)境
　　　5.3.1 Nios II IDE簡介
　　　5.3.2 HAL系統(tǒng)庫
　　　5.3.3 RTOS和TCP/IP協(xié)議棧
　　5.4 使用Nios II IDE建立應用程序
　　　5.4.1 創(chuàng)建C/C++工程
　　　5.4.2 配置工程的系統(tǒng)屬性
　　　5.4.3 編譯及運行工程
　　　5.4.4 調試模式
　　5.5 使用Flash Programmer下載
　　　5.5.1 定制目標板
　　　5.5.2 Flash Programmer配置及下載
　　5.6 本章小結
　第6章 Avalon總線規(guī)范
　　6.1 Avalon總線概述
　　　6.1.1 Avalon總線的特點
　　　6.1.2 術語和概念
　　6.2 Avalon總線信號
　　　6.2.1 Avalon信號類型列表
　　　6.2.2 Avalon信號時序
　　　6.2.3 Avalon總線傳輸特性
　　6.3 Avalon從端口傳輸
　　　6.3.1 Avalon從端口信號介紹
　　　6.3.2 Avalon從端口讀傳輸
　　　6.3.3 Avalon從端口寫傳輸
　　6.4 Avalon主端口傳輸
　　　6.4.1 Avalon主端口模塊介紹
　　　6.4.2 Avalon主端口讀傳輸
　　　6.4.3 Avalon主端口寫傳輸
　　6.5 Avalon流水線傳輸模式
　　　6.5.1 具有固定延遲的從端口流水線讀傳輸
　　　6.5.2 具有可變延遲的從端口流水線讀傳輸
　　　6.5.3 主端口流水線讀傳輸
　　6.6 Avalon流傳輸模式
　　　6.6.1 流模式從端口傳輸
　　　6.6.2 流模式主端口傳輸
　　6.7 Avalon三態(tài)傳輸
　　　6.7.1 三態(tài)從端口傳輸
　　　6.7.2 三態(tài)主端口傳輸
　　6.8 Avalon突發(fā)傳輸
　　　6.8.1 主端口突發(fā)傳輸
　　　6.8.2 從端口突發(fā)傳輸
　　6.9 與傳輸無關的信號
　　　6.9.1 中斷請求信號
　　　6.9.2 復位控制信號
　　6.10 Avalon總線地址對齊方式
　　　6.10.1 本地地址對齊
　　　6.10.2 動態(tài)地址對齊
　　6.11 本章小結
　第7章 Nios II外圍設備及其編程
　　7.1 并行輸入/輸出（PIO）
　　　7.1.1 功能描述
　　　7.1.2 配置選項
　　　7.1.3 寄存器描述與中斷
　　　7.1.4 軟件編程模型
　　7.2 通用異步收發(fā)器（UART）
　　　7.2.1 功能描述
　　　7.2.2 配置選項
　　　7.2.3 寄存器描述與中斷
　　　7.2.4 軟件編程模型
　　7.3 定時器（Timer）
　　　7.3.1 功能描述
　　　7.3.2 配置選項
　　　7.3.3 寄存器描述與中斷
　　　7.3.4 軟件編程模型
　　7.4 JTAG UART
　　　7.4.1 功能描述
　　　7.4.2 配置選項
　　　7.4.3 寄存器描述與中斷
　　　7.4.4 軟件編程模型
　　7.5 SDRAM控制器
　　　7.5.1 功能描述
　　　7.5.2 配置選項
　　　7.5.3 SDRAM控制器配置實例
　　　7.5.4 軟件編程模型
　　7.6 CFI控制器
　　　7.6.1 功能描述
　　　7.6.2 配置選項
　　　7.6.3 軟件編程模型
　　7.7 EPCS設備控制器
　　　7.7.1 功能描述
　　　7.7.2 配置選項
　　　7.7.3 軟件編程模型
　　7.8 DMA控制器
　　　7.8.1 功能描述
　　　7.8.2 配置選項
　　　7.8.3 寄存器描述與中斷
　　　7.8.4 軟件編程模型
　　7.9 系統(tǒng)ID
　　　7.9.1 功能描述
　　　7.9.2 配置選項
　　　7.9.3 軟件編程模型
　　7.10 SPI
　　　7.10.1 功能描述
　　　7.10.2 配置選項
　　　7.10.3 寄存器描述
　　　7.10.4 軟件編程模型
　　7.11 本章小結
第三篇 應用實戰(zhàn)
　第8章 基于FPGA的SOPC系統(tǒng)開發(fā)實例1——七段數(shù)碼管時鐘顯示實例
　　8.1 實例內(nèi)容說明
　　8.2 設計思路分析
　　8.3 硬件設計
　　8.4 軟件設計與程序代碼
　　8.5 實例小結
　第9章 基于FPGA的 SOPC系統(tǒng)開發(fā)實例2——串口通信DMA傳輸實例
　　9.1 實例內(nèi)容說明
　　9.2 設計思路分析
　　9.3 硬件設計
　　9.4 軟件設計與程序代碼
　　　9.4.1 Nios II HAL中與DMA設計相關的API函數(shù)
　　　9.4.2 軟件部分的設計
　　9.5 實例小結
　第10章 基于FPGA的SOPC系統(tǒng)開發(fā)實例3——LED燈控PWM IP核設計
　　10.1 實例內(nèi)容說明
　　10.2 設計思路分析
　　10.3 硬件設計
　　10.4 軟件設計與程序代碼
　　10.5 實例小結
　第11章 基于FPGA的SOPC系統(tǒng)開發(fā)實例4——通用TFT-LCD控制器及PS2鼠標設計實例
　　11.1 實例內(nèi)容說明
　　11.2 設計思路分析
　　11.3 硬件設計
　　11.4 軟件設計與程序代碼
　　11.5 實例小結
　第12章 基于FPGA的SOPC系統(tǒng)開發(fā)實例5——對對碰游戲
　　12.1 實例內(nèi)容說明
　　12.2 設計思路分析
　　12.3 硬件設計
　　12.4 軟件設計與程序代碼
　　12.5 實例小結
　第13章 基于FPGA的SOPC系統(tǒng)開發(fā)實例6——GPS信息接收系統(tǒng)的設計
　　13.1 實例內(nèi)容說明
　　13.2 設計思路分析
　　13.3 硬件設計
　　13.4 軟件設計與程序代碼
　　13.5 實例小結
　第14章 基于FPGA的SOPC系統(tǒng)開發(fā)實例7——基于NiosⅡ的I2C總線傳輸應用設計
　　14.1 實例內(nèi)容說明
　　14.2 設計思路分析
　　14.3 I2C總線介紹
　　　14.3.1 I2C總線特點
　　　14.3.2 I2C總線工作原理
　　14.4 AT24C02芯片介紹
　　　14.4.1 AT24C02概述
　　　14.4.2 AT24C02讀寫時序
　　14.5 SOPC系統(tǒng)的創(chuàng)建
　　14.6 軟件設計與程序代碼
　　14.7 實例小結
附錄A Nios II HAL中與PIO設計相關的API函數(shù)