嵌入式高速串行总线技术——基于FPGA实现与应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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张峰 著

图书标签:

• FPGA
• 高速串行总线
• 嵌入式系统
• 通信协议
• 硬件设计
• Verilog
• VHDL
• 信号完整性
• 数据传输
• 高速接口

店铺： 蓝墨水图书专营店

出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121302794

商品编码：11010152964

开本：16开

出版时间：2016-11-01

页数：1

字数：1

基本信息

书名：校园生存规划智慧丛书 成功进取的励志故事

定价：29.80元

作者：王语凡

出版社：吉林文史出版社

出版日期：2014-01-01

ISBN：9787547216996

字数：

页码：

版次：5

装帧：平装

开本：12k

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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“瓶子不断地摔碎，城堡不断地垮塌，可是尼克的信心没有破碎，梦想没有垮塌。经过半年的努力，尼克终于用两万个瓶子建造出了一座坚同的城堡，不怕风吹，不怕雨打。 阳光下，城堡熠熠生辉，吸引了远远近近的人来参观。尼克的城堡随之广为人知，尼克也一举成名。这时，尼克的母亲在家门口摆摊卖起了各种小吃，生意十分火爆。收入增加了……”这是来自王语凡编著的《成功进取的励志故事（彩绘本畅销版）》的节选部分。

内容提要

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《成功进取的励志故事（彩绘本畅销版）》以短 小精悍，意蕴隽永的中外励志故事，为青少年点上学 习途中的明灯，以克服苦难、相信自己、改变自己、 承认失败、逆向思维、敢于梦想、勇于行动七个章节 ，讲述不同的成功进取励志故事，充满睿智的哲理， 使广大中小学生容易阅读，也能打动心灵。
王语凡编著的《成功进取的励志故事（彩绘本畅 销版）》这些故事包含有丰富的人生经验和深刻的思 想内涵，由浅入深，用闪光的语言，精辟睿智，鞭辟 入里，闪耀出智慧的光芒和精神的力量，具有很强的 哲理性和启迪性。而且故事没有冗长的说教，而是用 富于启发性的小故事传达智慧和哲理的力量，以便更 好地在青少年学子中产生共鸣和启迪。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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《嵌入式高速串行总线技术——基于FPGA实现与应用》 第一部分：技术背景与发展趋势 随着信息技术的飞速发展，数据传输速率的要求也越来越高，传统并行总线技术因其线路数量多、功耗大、抗干扰能力差等缺点，已逐渐难以满足现代高速数据传输的需求。在此背景下，高速串行总线技术应运而生，并以前所未有的速度发展壮大。 串行总线技术通过将并行数据流分割成串行比特流进行传输，大大减少了传输线路的数量，降低了功耗和布线复杂度。同时，通过差分信号、时钟恢复、编码技术等一系列先进手段，有效地解决了高速信号传输中的阻抗匹配、信号衰减、串扰等问题，实现了远超并行总线的传输速率和可靠性。 如今，高速串行总线技术已广泛应用于计算机、通信、消费电子、汽车电子、工业控制、医疗设备等众多领域。从PCIe、USB、SATA、Ethernet到SerDes、MIPI、LVDS等，各种高速串行总线标准层出不穷，并且不断向更高速度、更低功耗、更远距离的方向发展。 FPGA（Field-Programmable Gate Array）作为一种高度灵活、可配置的硬件平台，以其并行处理能力强、可重构性好、开发周期短等优势，成为实现和验证高速串行总线技术的重要载体。通过FPGA，工程师可以根据具体的应用需求，灵活地设计和实现各种高速串行总线接口，并进行高效的调试和验证。 本书将深入探讨嵌入式系统中的高速串行总线技术，重点关注基于FPGA的实现方法与实际应用。本书旨在为读者提供一个全面、深入的知识体系，帮助读者理解高速串行总线技术的核心原理，掌握FPGA在其中扮演的关键角色，并能够将其应用于实际的嵌入式系统设计中。 第二部分：高速串行总线技术核心原理 本书将从最基础的概念出发，逐步深入到高速串行总线技术的复杂细节，确保读者能够构建扎实的理论基础。 串行传输基础： 并行与串行传输的对比： 详细分析两种传输方式的优缺点，解释为何串行传输成为当前的主流。 比特流的构成： 探讨数据如何被分割、编码，以及时钟如何嵌入或独立传输。 信号完整性关键要素： 深入讲解阻抗匹配、反射、衰减、串扰、抖动等对高速信号传输的影响，以及对应的抑制方法。 差分信号传输： 差分信号的优势： 阐述差分信号如何有效地抑制共模噪声，提高信噪比。 信号耦合与时域/频域分析： 分析差分信号在传输过程中的行为。 实际应用中的差分对设计： 讲解PCB布线、连接器选择等方面的最佳实践。 时钟恢复（Clock and Data Recovery, CDR）： 时钟同步的重要性： 解释接收端如何精确地从接收到的数据流中提取时钟信号。 常见的CDR技术： 详细介绍PLL（锁相环）、DLL（延迟锁环）等工作原理。 CDR性能指标： 探讨捕获范围、跟踪精度、抖动容忍度等参数。 编码与解码技术： DC平衡： 解释为何需要DC平衡，以及8b/10b、64b/66b等编码方案的作用。 信道编码： 探讨前向纠错（FEC）等技术在提高传输可靠性方面的应用。 其他编码策略： 介绍针对特定应用场景的编码方式。 高速接口标准概览： PCIe（Peripheral Component Interconnect Express）： 详细介绍其分层结构、事务层、数据链路层、物理层，以及Lanes、Gen1/2/3/4/5等代际演进。 USB（Universal Serial Bus）： 讲解USB 2.0、USB 3.x、USB4等不同版本的特性，以及Host、Device、Hub等角色。 SATA（Serial ATA）： 分析其在存储设备连接中的应用，以及Gen1/2/3/4代际的速率提升。 Ethernet（以太网）： 覆盖从10Mbps到100Gbps乃至更高速度的以太网标准，以及MAC层、PHY层的功能。 SerDes（Serializer/Deserializer）： 讲解其作为高速串行接口核心组件的作用，以及在各种标准中的应用。 MIPI（Mobile Industry Processor Interface）： 介绍其在移动设备中的应用，如DSI、CSI、D-PHY、C-PHY等。 LVDS（Low-Voltage Differential Signaling）： 分析其在LCD显示、摄像头接口等领域的应用。 其他新兴接口： 简要介绍如NVMe over Fabrics, Thunderbolt等。 第三部分：基于FPGA的高速串行总线实现 FPGA提供了极大的灵活性，使得在硬件层面实现高速串行总线成为可能。本部分将重点讲解如何利用FPGA资源来构建高效的串行接口。 FPGA架构与高速接口资源： FPGA基本构成： CLBs, DSP Slices, Block RAMs, Routing Resources。 高速收发器（High-Speed Transceivers/SerDes Blocks）： 详细介绍FPGA内部集成的专用硬件模块，它们是实现高速串行传输的关键。讲解其可配置的参数，如速率、预加重、均衡等。 IO资源： 讲解不同封装、不同电平标准的IO引脚如何适应高速信号的要求。 FPGA设计流程与工具链： HDL语言（Verilog/VHDL）： 讲解如何使用HDL语言描述硬件逻辑。 综合（Synthesis）： 将HDL代码转换为门级网表。 实现（Implementation）： 包括布局（Place）和布线（Route），将网表映射到FPGA的实际资源上。 时序约束与分析： 强调在高速设计中满足时序要求的重要性，讲解时序报告的解读。 仿真与验证： 详细介绍行为级仿真、门级仿真，以及硬件仿真。 调试技术： 讲解FPGA内部逻辑分析仪（ILA）等调试工具的使用。 IP核（Intellectual Property Cores）的应用： 预设计的IP核： 介绍FPGA厂商提供的成熟的串行接口IP核（如PCIe IP, Ethernet MAC IP, SerDes IP等）。 IP核的配置与集成： 讲解如何根据项目需求配置IP核的参数，并将其集成到顶层设计中。 IP核的优势： 显著缩短开发周期，提高设计质量和可靠性。 高速SerDes的硬件实现细节： 发送端： 串行化、编码、预加重、驱动器配置。 接收端： 低噪声放大器（LNA）、时钟和数据恢复（CDR）、均衡器（EQ）、解码。 发送/接收数据路径（TX/RX Data Path）： 详细解析数据在FPGA内部高速收发器中的流动。 PCB布局布线考虑： 阻抗控制： 讲解PCB传输线的阻抗匹配原理，以及如何实现精确的阻抗控制。 差分对布线： 强调差分对的长度匹配、间距控制、屏蔽等。 去耦电容： 解释其在提供瞬时电流和抑制电源噪声中的作用。 连接器选择： 介绍适合高速信号的连接器类型。 EMC/EMI防护： 讲解如何通过设计减少电磁辐射和提高抗干扰能力。 低功耗设计策略： 时钟门控、电源门控。 优化IP核配置。 选择低功耗FPGA器件。 第四部分：嵌入式系统中的实际应用 本书将通过大量实际案例，展示高速串行总线技术在不同嵌入式系统中的应用，帮助读者理解技术落地的挑战与机遇。 高性能计算与数据中心： 服务器互连： PCIe在CPU与GPU、NIC、SSD之间的应用。 网络设备： 高速以太网接口在交换机、路由器中的应用。 存储系统： SATA、SAS、NVMe SSD接口的实现。 通信基站与网络设备： 光模块接口： SerDes在光通信设备中的应用。 基带信号处理： FPGA实现高速ADC/DAC数据接口。 前传/中传/回传网络： 基于Ethernet、CPRI等协议的互联。 消费电子产品： 高清视频传输： MIPI DSI/CSI在智能手机、平板电脑、VR/AR设备中的应用。 外设连接： USB在各种消费电子产品中的应用。 图像传感器接口： LVDS、MIPI CSI等。 汽车电子： 车载以太网： 在自动驾驶、信息娱乐系统中的应用。 摄像头与雷达接口： MIPI、LVDS等。 CAN FD与LIN总线： 传统但仍在演进的车载总线。 工业自动化与机器人： 实时控制系统： EtherCAT、Profinet等实时以太网协议的FPGA实现。 传感器与执行器接口： RS485、LVDS等。 机器视觉： 高速图像采集接口。 医疗设备： 医学影像设备： 高速数据采集与传输。 病人监护系统： 传感器接口与数据通信。 仪器仪表： 高精度数据传输。 嵌入式系统设计挑战与最佳实践： 功耗与散热管理。 可靠性与鲁棒性设计。 接口的标准化与互通性。 软件与硬件的协同设计。 可制造性与可测试性设计。 第五部分：未来发展与展望 本书最后将对高速串行总线技术和FPGA在其中的角色进行前瞻性探讨。 更高速度的演进： 展望PAM4、PAM6等高级调制技术，以及下一代SerDes接口标准。 更远距离传输： 光互连、相干光通信等技术的发展。 AIoT与边缘计算： 对高速数据传输在这些新兴领域的需求分析。 FPGA在高速接口设计中的趋势： 更高的集成度、更强的 SerDes 性能、更智能的IP核。 软件定义硬件（SDH）与可重构计算： FPGA在动态适应不同高速接口需求中的作用。 通过对本书内容的学习，读者将能够深入理解嵌入式高速串行总线技术的方方面面，掌握利用FPGA进行高效实现的关键技术和方法，并能够将所学知识应用于实际的嵌入式系统设计和开发中，应对未来技术挑战，抓住技术发展机遇。

评分☆☆☆☆☆

这本书的章节标题看起来非常专业，并且涵盖了我非常感兴趣的技术方向。我一直对如何实现高效的数据传输感到好奇，尤其是在嵌入式系统中，有限的资源和严苛的性能要求使得这一点更具挑战性。我希望这本书能够为我揭示嵌入式高速串行总线技术的奥秘，并重点介绍如何利用FPGA这一强大的平台来实现这些技术。我特别关注书中是否能够深入讲解各种高速串行总线协议的细节，比如它们在电气特性、协议栈、以及错误检测和纠正机制上的差异。在FPGA实现方面，我非常希望看到一些具体的代码示例，能够展示如何使用Verilog或VHDL来实现高速串行接口，以及如何进行仿真和硬件调试。如果书中能够包含一些关于不同FPGA厂商的高速串行收发器（SerDes）的使用指南，以及如何进行时序约束和优化，那就太完美了。我更期待书中能够提供一些实际的应用案例，例如在通信设备、医疗仪器、或者工业自动化领域，如何成功地应用嵌入式高速串行总线技术来解决实际问题。我希望能通过阅读这本书，能够掌握将理论知识转化为实践技能，并且能够独立完成高速串行接口的设计和实现。

评分☆☆☆☆☆

我拿到这本书的时候，首先被它厚实的份量所吸引，这预示着里面蕴含着丰富的信息量。我是一名刚入行不久的嵌入式工程师，目前正在负责一个需要高速数据传输的项目，对于如何选择合适的串行总线以及如何在FPGA上高效地实现感到有些迷茫。我特别希望能在这本书中找到关于不同高速串行总线协议的深入剖析，比如它们的物理层和协议层是如何工作的，以及它们各自的性能指标和特点。最吸引我的是“基于FPGA实现”这个部分，我希望它能提供一些具体的FPGA设计流程和技巧，包括如何利用FPGA的资源来加速数据处理，以及如何处理高速信号的匹配和隔离。我非常关注书中是否能提供一些实际的案例研究，例如将某种高速串行总线集成到特定的嵌入式平台上的完整过程，包括硬件选型、IP核配置、软件驱动开发等方面。如果书中还能涵盖一些关于调试和优化的策略，比如如何定位高速接口的性能瓶颈，以及如何通过FPGA代码的优化来提升传输速率和稳定性，那对我来说将是巨大的帮助。我渴望通过这本书，能够建立起对嵌入式高速串行总线技术的全面认识，并掌握实际开发能力，从而更好地应对工作中的挑战。

评分☆☆☆☆☆

这本书的书名非常精准地概括了我近期关注的技术领域。作为一名在嵌入式系统领域摸爬滚打多年的工程师，我深知高速串行总线在现代高性能计算和数据采集系统中扮演着至关重要的角色。我对这本书的期待，更多地集中在它能否提供更深入、更前沿的视角。我希望它能够不仅仅停留在对现有主流高速串行总线技术的介绍，更能探讨一些新兴的技术趋势，例如下一代PCIe的特性，或者更高效的SerDes设计方法。在FPGA实现方面，我尤其关注那些能够最大化FPGA性能的技巧，比如如何有效地利用FPGA的DSP资源进行信号处理，以及如何设计高效的AXI接口来与高速串行总线进行通信。我希望书中能够详细介绍一些具体的FPGA设计案例，特别是那些涉及到复杂数据流管理和实时性要求高的应用场景。例如，如何在FPGA中实现一个高性能的网络接口，或者如何将高速ADC采集到的数据通过串行总线高速传输到处理单元。如果书中还能涉及一些关于fpga高速设计中的功耗管理和散热设计的问题，那将是更有价值的补充。我希望这本书能让我对嵌入式高速串行总线技术有一个全新的认识，并从中获得一些启发，能够将这些技术应用到更复杂的创新项目中。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和印刷质量给我留下了深刻的第一印象。纸张的触感很好，文字清晰，图表也十分精美，这对于一本技术类书籍来说至关重要，能够极大地提升阅读体验。我一直认为，一本好的技术书，不仅要有扎实的理论基础，还要有清晰易懂的结构。我希望这本书在介绍嵌入式高速串行总线技术时，能够循序渐进，从基础概念入手，逐步深入到复杂的实现细节。比如，对于不同类型的高速串行总线，如PCIe、USB3.0、SATA等，它是否能够清晰地阐述它们的优势、劣势以及适用的场景？在FPGA实现方面，我最期待看到的是关于IP核的选择与集成、硬件描述语言(HDL)的具体编码风格、以及如何进行高效的仿真和验证。这些都是开发过程中不可或缺的环节。如果书中能够包含一些关于功耗优化、信号完整性分析工具的使用、以及在不同FPGA平台上实现高速接口的经验分享，那将是锦上添花。我希望能通过这本书，系统地学习如何设计和实现高性能的嵌入式系统，并且能够掌握将理论知识转化为实际产品的能力，从而在我的职业生涯中更进一步。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计就很有吸引力，那种冷峻的金属质感和抽象的线路图交织在一起，让人一眼就能感受到技术的力量和深度。我之所以对它产生兴趣，是因为我最近在研究一些高性能的嵌入式系统，对其中数据传输的瓶颈问题感到很头疼。虽然我对高速串行总线并不陌生，但总觉得在实际应用中，理论和实践之间总有一层难以逾越的鸿沟。这本书的书名明确点出了“基于FPGA实现与应用”，这正是我迫切需要的。我希望它不仅仅是停留在理论的讲解，更能提供一些具体的硬件实现思路，甚至是一些可以直接参考的代码示例。毕竟，对于我们这些工程师来说，能够动手实现并且解决实际问题才是最重要的。我特别关注书中有没有详细介绍FPGA在高速串行总线接口设计中的注意事项，比如时序的约束、时钟的同步、信号的完整性等等。这些细节往往决定了一个设计成败的关键。如果书中能够结合一些实际的工程案例，分析其设计思路和遇到的挑战，那将会非常有价值。我期待它能够带领我深入理解FPGA与高速串行总线是如何完美结合的，以及在各种复杂的嵌入式场景下，如何有效地利用这些技术来提升系统的整体性能。