零點(diǎn)起飛學(xué)Xilinx FPGA（零點(diǎn)起飛）

目    錄
第1章  FPGA系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)    1
1.1  FPGA技術(shù)的發(fā)展歷史和動(dòng)向    1
1.1.1  FPGA技術(shù)的發(fā)展歷史    1
1.1.2  FPGA技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向    2
1.2  FPGA的典型應(yīng)用領(lǐng)域    3
1.2.1  數(shù)據(jù)采集和接口邏輯領(lǐng)域    3
1.2.2  高性能數(shù)字信號(hào)處理領(lǐng)域    4
1.2.3  其他應(yīng)用領(lǐng)域    4
1.3  FPGA的工藝結(jié)構(gòu)    4
1.4  典型的Xilinx FPGA芯片    5
1.5  FPGA芯片的應(yīng)用    7
1.6  工程項(xiàng)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(gè)公司的產(chǎn)品    9
1.7  FPGA的設(shè)計(jì)流程    9
1.8  思考與練習(xí)    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(dòng)    18
2.3  ISE聯(lián)合ModelSim設(shè)置    22
2.4  思考與練習(xí)    29
第3章  ISE操作基礎(chǔ)    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(shè)計(jì)    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(shè)置約束    38
3.1.8  使用XST進(jìn)行綜合    39
3.1.9  設(shè)計(jì)實(shí)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(yàn)證    47
3.2.1  在ISE中仿真驗(yàn)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(shè)計(jì)中例化IP    61
3.3.5  選擇不同版本的IP    62
3.4  流水燈實(shí)例    63
3.4.1  硬件介紹    63
3.4.2  創(chuàng)建工程    63
3.4.3  編寫(xiě)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(yàn)證    75
3.5  思考與練習(xí)    80
第4章  Verilog HDL語(yǔ)言概述    81
4.1  Verilog HDL語(yǔ)言簡(jiǎn)介    81
4.1.1  硬件描述語(yǔ)言    81
4.1.2  Verilog HDL語(yǔ)言的歷史    82
4.1.3  Verilog HDL語(yǔ)言的能力    82
4.1.4  Verilog HDL和VHDL語(yǔ)言的異同    83
4.1.5  Verilog HDL和C語(yǔ)言的異同    83
4.2  Verilog HDL語(yǔ)言的描述層次    84
4.2.1  Verilog HDL語(yǔ)言描述能力綜述    84
4.2.2  系統(tǒng)級(jí)和算法級(jí)建模    84
4.2.3  RTL級(jí)建模    85
4.2.4  門(mén)級(jí)和開(kāi)關(guān)級(jí)建模    85
4.3  基于Verilog HDL語(yǔ)言的FPGA開(kāi)發(fā)流程    85
4.4  Verilog HDL語(yǔ)言的可綜合與仿真特性    87
4.4.1  Verilog HDL語(yǔ)句的可綜合性    88
4.4.2  Verilog HDL語(yǔ)句的仿真特性說(shuō)明    88
4.5  Verilog HDL程序開(kāi)發(fā)的知識(shí)    89
4.5.1  數(shù)字的表示形式    89
4.5.2  常用術(shù)語(yǔ)解釋    91
4.5.3  Verilog HDL程序的優(yōu)劣判斷指標(biāo)    92
4.6  Verilog HDL程序設(shè)計(jì)模式    93
4.6.1  自頂向下的設(shè)計(jì)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(xí)    98
第5章  Verilog HDL程序結(jié)構(gòu)    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(gòu)    99
5.1.3  端口聲明    101
5.2  Verilog HDL的層次化設(shè)計(jì)    101
5.2.1  Verilog HDL層次化設(shè)計(jì)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(guò)圖形化方式實(shí)現(xiàn)層次化設(shè)計(jì)    108
5.3  Verilog HDL語(yǔ)言的描述形式    111
5.3.1  結(jié)構(gòu)描述形式    111
5.3.2  行為描述形式    116
5.3.3  混合設(shè)計(jì)模式    119
5.4  思考與練習(xí)    120
第6章  Verilog HDL語(yǔ)言的基本要素    121
6.1  標(biāo)志符與注釋    121
6.1.1  標(biāo)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(yùn)算符和表達(dá)式    132
6.4.1  賦值運(yùn)算符    132
6.4.2  算術(shù)運(yùn)算符    134
6.4.3  邏輯運(yùn)算符    136
6.4.4  關(guān)系運(yùn)算符    137
6.4.5  條件運(yùn)算符    138
6.4.6  位運(yùn)算符    140
6.4.7  拼接運(yùn)算符    141
6.4.8  移位運(yùn)算符    141
6.4.9  一元約簡(jiǎn)運(yùn)算符    142
6.5  思考與練習(xí)    143
第7章  面向綜合的行為描述語(yǔ)句    144
7.1  觸發(fā)事件控制    144
7.1.1  信號(hào)電平事件語(yǔ)句    144
7.1.2  信號(hào)跳變沿事件語(yǔ)句    145
7.2  條件語(yǔ)句    146
7.2.1  if語(yǔ)句    146
7.2.2  case語(yǔ)句    147
7.2.3  條件語(yǔ)句的深入理解    150
7.3  循環(huán)語(yǔ)句    152
7.3.1  repeat語(yǔ)句    152
7.3.2  while語(yǔ)句    153
7.3.3  for語(yǔ)句    154
7.3.4  循環(huán)語(yǔ)句的深入理解    156
7.4  任務(wù)與函數(shù)    157
7.4.1  task語(yǔ)句    157
7.4.2  function語(yǔ)句    159
7.4.3  深入理解任務(wù)和函數(shù)    160
7.5  思考與練習(xí)    161
第8章  可綜合狀態(tài)機(jī)開(kāi)發(fā)    163
8.1  狀態(tài)機(jī)的基本概念    163
8.1.1  狀態(tài)機(jī)的工作原理及分類    163
8.1.2  狀態(tài)機(jī)描述方式    164
8.1.3  狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)思想    166
8.2  可綜合狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)原則    166
8.2.1  狀態(tài)機(jī)開(kāi)發(fā)流程    167
8.2.2  狀態(tài)編碼原則    167
8.2.3  狀態(tài)機(jī)的容錯(cuò)處理    168
8.2.4  常用的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則    169
8.3  狀態(tài)機(jī)的Verilog HDL實(shí)現(xiàn)    170
8.3.1  狀態(tài)機(jī)實(shí)現(xiàn)綜述    170
8.3.2  Moore狀態(tài)機(jī)開(kāi)發(fā)實(shí)例    173
8.3.3  Mealy狀態(tài)機(jī)開(kāi)發(fā)實(shí)例    175
8.4  思考與練習(xí)    177
第9章  面向驗(yàn)證和仿真的行為描述語(yǔ)句    178
9.1  驗(yàn)證與仿真概述    178
9.1.1  代碼驗(yàn)證與仿真概述    179
9.1.2  測(cè)試平臺(tái)    179
9.1.3  驗(yàn)證測(cè)試方法論    181
9.1.4  Testbench結(jié)構(gòu)說(shuō)明    185
9.2  仿真程序執(zhí)行原理    186
9.2.1  Verilog HDL語(yǔ)義簡(jiǎn)介    187
9.2.2  Verilog HDL仿真原理    187
9.3  延時(shí)控制語(yǔ)句    189
9.3.1  延時(shí)控制的語(yǔ)法說(shuō)明    189
9.3.2  延時(shí)控制應(yīng)用實(shí)例    189
9.4  常用的行為仿真描述語(yǔ)句    192
9.4.1  循環(huán)語(yǔ)句    192
9.4.2  force和release語(yǔ)句    194
9.4.3  wait語(yǔ)句    195
9.4.4  事件控制語(yǔ)句    196
9.4.5  task和function語(yǔ)句    197
9.4.6  串行激勵(lì)與并行激勵(lì)語(yǔ)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(yīng)用實(shí)例    200
9.6  仿真激勵(lì)的產(chǎn)生    202
9.6.1  變量初始化    202
9.6.2  時(shí)鐘信號(hào)的產(chǎn)生    205
9.6.3  復(fù)位信號(hào)的產(chǎn)生    207
9.6.4  數(shù)據(jù)信號(hào)的產(chǎn)生    208
9.6.5  典型測(cè)試平臺(tái)模塊編寫(xiě)實(shí)例    209
9.6.6  關(guān)于仿真效率的說(shuō)明    210
9.7  思考與練習(xí)    210
第10章  系統(tǒng)任務(wù)和編譯預(yù)處理語(yǔ)句    212
10.1  系統(tǒng)任務(wù)語(yǔ)句    212
10.1.1  輸出顯示任務(wù)    212
10.1.2  文件輸入/輸出任務(wù)    218
10.1.3  時(shí)間標(biāo)度任務(wù)    222
10.1.4  仿真控制任務(wù)    224
10.1.5  仿真時(shí)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(yù)處理語(yǔ)句    228
10.2.1  宏定義`define語(yǔ)句    228
10.2.2  條件編譯`if語(yǔ)句    230
10.2.3  文件包含`include語(yǔ)句    231
10.2.4  時(shí)間尺度`timescale語(yǔ)句    233
10.2.5  其他語(yǔ)句    234
10.3  思考與練習(xí)    235
第11章  Verilog HDL語(yǔ)言基礎(chǔ)    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(jìn)制加減法計(jì)數(shù)器    245
11.10  順序脈沖發(fā)生器    247
11.11  序列信號(hào)發(fā)生器    248
11.12  思考與練習(xí)    249
第12章  擴(kuò)展接口設(shè)計(jì)    250
12.1  數(shù)碼管顯示接口實(shí)驗(yàn)    250
12.1.1  數(shù)碼管顯示接口實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與實(shí)驗(yàn)?zāi)康?nbsp;   250
12.1.2  數(shù)碼管顯示接口設(shè)計(jì)原理    251
12.1.3  數(shù)碼管顯示接口設(shè)計(jì)方法    252
12.2  LCD液晶顯示接口實(shí)驗(yàn)    259
12.2.1  LCD液晶顯示接口實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與實(shí)驗(yàn)?zāi)康?nbsp;   259
12.2.2  LCD液晶顯示接口設(shè)計(jì)原理    259
12.2.3  LCD液晶顯示接口設(shè)計(jì)方法    262
12.3  VGA顯示接口實(shí)驗(yàn)    267
12.3.1  VGA顯示接口實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與實(shí)驗(yàn)?zāi)康?nbsp;   267
12.3.2  VGA顯示接口實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原理    268
12.3.3  VGA顯示接口實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法    269
12.4  RS-232C串行通信接口實(shí)驗(yàn)    271
12.4.1  RS-232C串行通信接口實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與實(shí)驗(yàn)?zāi)康?nbsp;   271
12.4.2  RS-232C串行通信接口設(shè)計(jì)原理    271
12.4.3  RS-232C串行通信接口設(shè)計(jì)方法    274
12.5  思考與練習(xí)    279
第13章  系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例    280
13.1  實(shí)時(shí)溫度采集系統(tǒng)    280
13.1.1  實(shí)時(shí)溫度采集系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與實(shí)驗(yàn)?zāi)康?nbsp;   280
13.1.2  實(shí)時(shí)溫度采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理    280
13.1.3  實(shí)時(shí)溫度采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法    283
13.2  實(shí)時(shí)紅外采集系統(tǒng)    299
13.2.1  實(shí)時(shí)紅外采集系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與實(shí)驗(yàn)?zāi)康?nbsp;   299
13.2.2  實(shí)時(shí)紅外采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理    299
13.2.3  實(shí)時(shí)紅外采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法    301
13.3  實(shí)時(shí)鍵盤(pán)采集系統(tǒng)    305
13.3.1  實(shí)時(shí)鍵盤(pán)采集系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與實(shí)驗(yàn)?zāi)康?nbsp;   305
13.3.2  實(shí)時(shí)鍵盤(pán)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理    306
13.3.3  實(shí)時(shí)鍵盤(pán)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法    308
13.4  思考與練習(xí)    320