零點起飛學Xilinx FPGA（零點起飛）

目    錄
第1章  FPGA系統(tǒng)設計基礎    1
1.1  FPGA技術的發(fā)展歷史和動向    1
1.1.1  FPGA技術的發(fā)展歷史    1
1.1.2  FPGA技術的發(fā)展動向    2
1.2  FPGA的典型應用領域    3
1.2.1  數(shù)據(jù)采集和接口邏輯領域    3
1.2.2  高性能數(shù)字信號處理領域    4
1.2.3  其他應用領域    4
1.3  FPGA的工藝結(jié)構    4
1.4  典型的Xilinx FPGA芯片    5
1.5  FPGA芯片的應用    7
1.6  工程項目中FPGA芯片的選擇策略和原則    8
1.6.1  盡量選擇成熟的產(chǎn)品系列    8
1.6.2  盡量選擇兼容性好的封裝    8
1.6.3  盡量選擇一個公司的產(chǎn)品    9
1.7  FPGA的設計流程    9
1.8  思考與練習    11
第2章  ISE與ModelSim的安裝    12
2.1  ISE的安裝    12
2.2  ModelSim SE的安裝與啟動    18
2.3  ISE聯(lián)合ModelSim設置    22
2.4  思考與練習    29
第3章  ISE操作基礎    30
3.1  ISE的基本使用方法    30
3.1.1  新建工程    30
3.1.2  新建HDL文件    32
3.1.3  添加HDL文件    33
3.1.4  新建原理圖設計    33
3.1.5  在原理圖中調(diào)用模塊    34
3.1.6  編輯原理圖    35
3.1.7  用Constraints Editor設置約束    38
3.1.8  使用XST進行綜合    39
3.1.9  設計實現(xiàn)    42
3.1.10  生成下載文件    44
3.1.11  下載FPGA    45
3.2  仿真驗證    47
3.2.1  在ISE中仿真驗證    47
3.2.2  在ISE中調(diào)用ModelSim    51
3.3  CORE Generator的使用方法    56
3.3.1  新建CORE Generator工程    56
3.3.2  新建IP    59
3.3.3  修改已有IP的參數(shù)    61
3.3.4  在設計中例化IP    61
3.3.5  選擇不同版本的IP    62
3.4  流水燈實例    63
3.4.1  硬件介紹    63
3.4.2  創(chuàng)建工程    63
3.4.3  編寫Verilog代碼    65
3.4.4  UCF管腳約束    68
3.4.5  編譯工程    70
3.4.6  ISE仿真    70
3.4.7  ModelSim仿真驗證    75
3.5  思考與練習    80
第4章  Verilog HDL語言概述    81
4.1  Verilog HDL語言簡介    81
4.1.1  硬件描述語言    81
4.1.2  Verilog HDL語言的歷史    82
4.1.3  Verilog HDL語言的能力    82
4.1.4  Verilog HDL和VHDL語言的異同    83
4.1.5  Verilog HDL和C語言的異同    83
4.2  Verilog HDL語言的描述層次    84
4.2.1  Verilog HDL語言描述能力綜述    84
4.2.2  系統(tǒng)級和算法級建模    84
4.2.3  RTL級建模    85
4.2.4  門級和開關級建模    85
4.3  基于Verilog HDL語言的FPGA開發(fā)流程    85
4.4  Verilog HDL語言的可綜合與仿真特性    87
4.4.1  Verilog HDL語句的可綜合性    88
4.4.2  Verilog HDL語句的仿真特性說明    88
4.5  Verilog HDL程序開發(fā)的知識    89
4.5.1  數(shù)字的表示形式    89
4.5.2  常用術語解釋    91
4.5.3  Verilog HDL程序的優(yōu)劣判斷指標    92
4.6  Verilog HDL程序設計模式    93
4.6.1  自頂向下的設計模式    93
4.6.2  層次與模塊化模式    94
4.6.3  IP核的重用    94
4.7  思考與練習    98
第5章  Verilog HDL程序結(jié)構    99
5.1  程序模塊    99
5.1.1  Verilog HDL模塊的概念    99
5.1.2  模塊的基本結(jié)構    99
5.1.3  端口聲明    101
5.2  Verilog HDL的層次化設計    101
5.2.1  Verilog HDL層次化設計的表現(xiàn)形式    101
5.2.2  模塊例化    102
5.2.3  參數(shù)映射    106
5.2.4  在ISE中通過圖形化方式實現(xiàn)層次化設計    108
5.3  Verilog HDL語言的描述形式    111
5.3.1  結(jié)構描述形式    111
5.3.2  行為描述形式    116
5.3.3  混合設計模式    119
5.4  思考與練習    120
第6章  Verilog HDL語言的基本要素    121
6.1  標志符與注釋    121
6.1.1  標志符    121
6.1.2  注釋    122
6.2  數(shù)字與邏輯數(shù)值    122
6.2.1  邏輯數(shù)值    122
6.2.2  常量    122
6.2.3  參數(shù)    124
6.3  數(shù)據(jù)類型    124
6.3.1  線網(wǎng)類型    124
6.3.2  寄存器類型    128
6.4  運算符和表達式    132
6.4.1  賦值運算符    132
6.4.2  算術運算符    134
6.4.3  邏輯運算符    136
6.4.4  關系運算符    137
6.4.5  條件運算符    138
6.4.6  位運算符    140
6.4.7  拼接運算符    141
6.4.8  移位運算符    141
6.4.9  一元約簡運算符    142
6.5  思考與練習    143
第7章  面向綜合的行為描述語句    144
7.1  觸發(fā)事件控制    144
7.1.1  信號電平事件語句    144
7.1.2  信號跳變沿事件語句    145
7.2  條件語句    146
7.2.1  if語句    146
7.2.2  case語句    147
7.2.3  條件語句的深入理解    150
7.3  循環(huán)語句    152
7.3.1  repeat語句    152
7.3.2  while語句    153
7.3.3  for語句    154
7.3.4  循環(huán)語句的深入理解    156
7.4  任務與函數(shù)    157
7.4.1  task語句    157
7.4.2  function語句    159
7.4.3  深入理解任務和函數(shù)    160
7.5  思考與練習    161
第8章  可綜合狀態(tài)機開發(fā)    163
8.1  狀態(tài)機的基本概念    163
8.1.1  狀態(tài)機的工作原理及分類    163
8.1.2  狀態(tài)機描述方式    164
8.1.3  狀態(tài)機設計思想    166
8.2  可綜合狀態(tài)機設計原則    166
8.2.1  狀態(tài)機開發(fā)流程    167
8.2.2  狀態(tài)編碼原則    167
8.2.3  狀態(tài)機的容錯處理    168
8.2.4  常用的設計準則    169
8.3  狀態(tài)機的Verilog HDL實現(xiàn)    170
8.3.1  狀態(tài)機實現(xiàn)綜述    170
8.3.2  Moore狀態(tài)機開發(fā)實例    173
8.3.3  Mealy狀態(tài)機開發(fā)實例    175
8.4  思考與練習    177
第9章  面向驗證和仿真的行為描述語句    178
9.1  驗證與仿真概述    178
9.1.1  代碼驗證與仿真概述    179
9.1.2  測試平臺    179
9.1.3  驗證測試方法論    181
9.1.4  Testbench結(jié)構說明    185
9.2  仿真程序執(zhí)行原理    186
9.2.1  Verilog HDL語義簡介    187
9.2.2  Verilog HDL仿真原理    187
9.3  延時控制語句    189
9.3.1  延時控制的語法說明    189
9.3.2  延時控制應用實例    189
9.4  常用的行為仿真描述語句    192
9.4.1  循環(huán)語句    192
9.4.2  force和release語句    194
9.4.3  wait語句    195
9.4.4  事件控制語句    196
9.4.5  task和function語句    197
9.4.6  串行激勵與并行激勵語句    198
9.5  用戶自定義元件    199
9.5.1  UDP的定義與調(diào)用    199
9.5.2  UDP應用實例    200
9.6  仿真激勵的產(chǎn)生    202
9.6.1  變量初始化    202
9.6.2  時鐘信號的產(chǎn)生    205
9.6.3  復位信號的產(chǎn)生    207
9.6.4  數(shù)據(jù)信號的產(chǎn)生    208
9.6.5  典型測試平臺模塊編寫實例    209
9.6.6  關于仿真效率的說明    210
9.7  思考與練習    210
第10章  系統(tǒng)任務和編譯預處理語句    212
10.1  系統(tǒng)任務語句    212
10.1.1  輸出顯示任務    212
10.1.2  文件輸入/輸出任務    218
10.1.3  時間標度任務    222
10.1.4  仿真控制任務    224
10.1.5  仿真時間函數(shù)    224
10.1.6  數(shù)字類型變換函數(shù)    226
10.1.7  概率分布函數(shù)    226
10.2  編譯預處理語句    228
10.2.1  宏定義`define語句    228
10.2.2  條件編譯`if語句    230
10.2.3  文件包含`include語句    231
10.2.4  時間尺度`timescale語句    233
10.2.5  其他語句    234
10.3  思考與練習    235
第11章  Verilog HDL語言基礎    236
11.1  8-3編碼器    236
11.2  3-8譯碼器    237
11.3  數(shù)據(jù)選擇器    238
11.4  多位數(shù)值比較器    240
11.5  全加器    241
11.6  D觸發(fā)器    242
11.7  寄存器    243
11.8  雙向移位寄存器    244
11.9  四位二進制加減法計數(shù)器    245
11.10  順序脈沖發(fā)生器    247
11.11  序列信號發(fā)生器    248
11.12  思考與練習    249
第12章  擴展接口設計    250
12.1  數(shù)碼管顯示接口實驗    250
12.1.1  數(shù)碼管顯示接口實驗內(nèi)容與實驗目的    250
12.1.2  數(shù)碼管顯示接口設計原理    251
12.1.3  數(shù)碼管顯示接口設計方法    252
12.2  LCD液晶顯示接口實驗    259
12.2.1  LCD液晶顯示接口實驗內(nèi)容與實驗目的    259
12.2.2  LCD液晶顯示接口設計原理    259
12.2.3  LCD液晶顯示接口設計方法    262
12.3  VGA顯示接口實驗    267
12.3.1  VGA顯示接口實驗內(nèi)容與實驗目的    267
12.3.2  VGA顯示接口實驗設計原理    268
12.3.3  VGA顯示接口實驗設計方法    269
12.4  RS-232C串行通信接口實驗    271
12.4.1  RS-232C串行通信接口實驗內(nèi)容與實驗目的    271
12.4.2  RS-232C串行通信接口設計原理    271
12.4.3  RS-232C串行通信接口設計方法    274
12.5  思考與練習    279
第13章  系統(tǒng)設計實例    280
13.1  實時溫度采集系統(tǒng)    280
13.1.1  實時溫度采集系統(tǒng)實驗內(nèi)容與實驗目的    280
13.1.2  實時溫度采集系統(tǒng)設計原理    280
13.1.3  實時溫度采集系統(tǒng)設計方法    283
13.2  實時紅外采集系統(tǒng)    299
13.2.1  實時紅外采集系統(tǒng)實驗內(nèi)容與實驗目的    299
13.2.2  實時紅外采集系統(tǒng)設計原理    299
13.2.3  實時紅外采集系統(tǒng)設計方法    301
13.3  實時鍵盤采集系統(tǒng)    305
13.3.1  實時鍵盤采集系統(tǒng)實驗內(nèi)容與實驗目的    305
13.3.2  實時鍵盤采集系統(tǒng)設計原理    306
13.3.3  實時鍵盤采集系統(tǒng)設計方法    308
13.4  思考與練習    320