FPGA设计技巧与案例开发详解(第2版)

FPGA设计技巧与案例开发详解(第2版) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

韩彬,于潇宇,张雷鸣,宋恒,林海全 著
图书标签:
  • FPGA
  • Verilog
  • VHDL
  • 数字电路
  • 硬件设计
  • 案例开发
  • 嵌入式系统
  • 可编程逻辑
  • 开发工具
  • Xilinx
  • Altera
想要找书就要到 静思书屋
立刻按 ctrl+D收藏本页
你会得到大惊喜!!
出版社: 电子工业出版社
ISBN:9787121278969
版次:2
商品编码:11853073
包装:平装
开本:16开
出版时间:2015-12-01
用纸:胶版纸
页数:664
字数:1062000
正文语种:中文

具体描述

编辑推荐

适读人群 :本书适合FPGA初学者和爱好者学习,也可作为高等院校相关专业的教学用书,还可供采用FPGA进行视频图像开发的工程师参考。

  本书以FPGA设计案例为引导,深入浅出,系统而全面地介绍了FPGA的开发流程,条理清晰,内容丰富,立根实践,独具匠心,是一本不可多得的工具书、参考书,非常适合初学者与工程设计人员阅读,可能会成为FPGA史上备受欢迎的入门进阶蓝宝书。

内容简介

  本书由浅入深、由表及里,从FPGA技术的探索到资源的发现与利用,从硬件版图规划与设计到逻辑电路验证与实现,从模块化功能的研究与积累到系统集成的综合与Timingquest时序优化,系统、全面地介绍AlteraFPGA的开发流程。本书的所有例程均经过千锤百炼,相关FPGA设计的资源均由笔者多年整理归纳,希望读者能够妥善利用。

作者简介

  韩彬,网名CrazyBingo,2012年于杭州电子科技大学获得学士学位,2015年于西安电子科技大学获得硕士学位,长期从事FPGA逻辑驱动电路开发,对LCD显示控制器与摄像头采集系统、硬件加速实现有丰富的开发经验与技术积累。编写过多份FPGA学习教程,常年活跃于各大博客论坛(尤其是ChinaAET)技术群等,在第一版《FPGA设计技巧与案例开发详解》的基础上,呕心沥血,携友再创该书第二版。

目录

第1章 浅谈FPGA技术、优势、学习途径 (1)
1.1 FPGA的诞生、发展 (1)
1.1.1 FPGA的诞生 (1)
1.1.2 FPGA的发展与未来 (4)
1.1.3 博弈,在入门之前 (7)
1.2 Altera FPGA介绍及发展、应用 (8)
1.2.1 Altera公司介绍 (8)
1.2.2 Altera产品介绍 (9)
1.2.3 Altera FPGA的开发平台 (15)
1.2.4 Altera FPGA的动态与应用 (17)
1.2.5 Altera FPGA的应用 (20)
1.2.6 对比ARM与DSP,认清FPGA (23)
1.3 善用网络资源,不断总结自我 (26)
第2章 Quartus II 13.0套件的下载及安装 (29)
2.1 写在前面的话 (29)
2.2 Quartus II 13.0软件下载 (30)
2.3 Quartus II 13.0组件安装 (32)
2.4 Quartus II 13.0 Device安装 (36)
2.5 USB Blaster下载器驱动程序的安装 (39)
第3章 Verilog HDL语法简介 (43)
3.1 What is Verilog HDL? (43)
3.2 设计层次 (44)
3.3 设计流程 (44)
3.4 基本语法介绍 (46)
3.4.1 模块module (46)
3.4.2 注释 (47)
3.4.3 大小写 (47)
3.4.4 参数声明parameter (48)
3.4.5 预处理指令 (48)
3.4.6 常量 (49)
3.4.7 变量 (50)
3.4.8 运算符 (51)
3.5 Verilog HDL建模 (54)
3.5.1 结构建模 (54)
3.5.2 数据流建模 (56)
3.5.3 行为建模 (57)
3.5.4 关于状态机 (66)
第4章 MAX II CPLD/Cyclone II/IV FPGA设 PCB Layout设计 (76)
4.1 浅谈PCB Layout (76)
4.2 MAX II CPLD核心电路设计 (77)
4.2.1 MAX II CPLD背景及简介 (77)
4.2.2 EPM240T100C5N设计需求研究及分析 (79)
4.2.3 EPM240T100C5N核心板原理图设计 (83)
4.2.4 EPM240T100C5N核心板布局布线 (87)
4.3 Cyclone II FPGA核心电路设计 (88)
4.3.1 Cyclone II FPGA背景及简介 (88)
4.3.2 Cyclone II数据手册解读与EP2C8Q208C8N的设计研究 (89)
4.3.3 EP2C8Q208C8N核心板原理图设计 (101)
4.3.4 FPGA核心板Layout注意事项 (110)
4.4 Cyclone IV FPGA核心电路设计 (113)
4.4.1 Cyclone IV FPGA简介 (113)
4.4.2 Cyclone IV FPGA数据手册分析与EP4CE6E22C8N的设计研究 (115)
4.4.3 Cyclone IV FPGA核心电路设计 (121)
4.5 FPGA/CPLD电路焊接、调试经验总结 (124)
4.6 本书配套FPGA开发平台硬件介绍 (128)
4.6.1 VIP_Board 3.0硬件资源介绍 (128)
4.6.2 VIP_Board 3.0相关外设实物介绍 (130)
第5章 Verilog HDL设计与Testbench 文件架构 (134)
5.1 Verilog HDL设计 (134)
5.1.1 Verilog HDL与VHDL的对比 (134)
5.1.2 Verilog HDL的发展 (135)
5.1.3 Verilog HDL代码设计风格 (136)
5.2 Testbench文件架构 (141)
5.2.1 Testbench的介绍 (141)
5.2.2 Testbench代码设计风格 (142)
5.3 Quartus II工程目录文件夹的定制 (145)
第6章 4位计数器的设计与仿真验证 (147)
6.1 写在前面的话 (147)
6.2 FPGA/CPLD开发流程 (147)
6.3 基于Quartus II 13.0的4位计数器设计流程 (149)
6.3.1 Quartus II 工程的创建 (149)
6.3.2 4位计数器的逻辑电路设计 (152)
6.3.3 Quartus II编译流程与工程设置分析 (155)
6.4 基于Modelsim-Altera 10.1d的4位计数器仿真验证流程 (166)
6.4.1 关于FPGA设计的各种仿真概念分析 (167)
6.4.2 Modelsim版本的简要介绍 (168)
6.4.3 Modelsim工程的创建 (168)
6.4.4 Testbench激励文件的编写 (171)
6.4.5 Modelsim波形的仿真与分析 (174)
6.5 设计思路的验证与总结 (182)
第7章 LED驱动电路设计 (183)
7.1 LED驱动电路设计方案1―入门 (183)
7.1.1 LED驱动电路设计方案 (183)
7.1.2 8位LED的自加显示实验 (185)
7.2 LED驱动电路设计方案2―升级 (196)
7.2.1 LED电路设计方案 (196)
7.2.2 74HC595驱动分析与实现 (198)
7.3 8位LED跑马灯显示实验 (208)
7.4 LED特效呼吸灯的设计 (215)
7.4.1 PWM协议的基本介绍 (215)
7.4.2 LED呼吸灯的设计 (216)
第8章 独立按键与矩阵键盘的FPGA驱动电路实现 (227)
8.1 按键及其工作模式介绍 (227)
8.1.1 按键抖动原理分析 (228)
8.1.2 硬件消抖动 (228)
8.1.3 软件消抖动 (230)
8.2 独立按键的FPGA驱动电路设计 (230)
8.2.1 独立按键电路设计 (230)
8.2.2 FSM状态机的Verilog HDL介绍 (231)
8.2.3 FPGA按键驱动设计方案1 (234)
8.2.4 FPGA按键驱动设计方案2 (248)
8.3 矩阵键盘的FPGA驱动电路设计 (252)
8.3.1 工作原理及电路设计 (252)
8.3.2 FPGA矩阵键盘驱动设计 (255)
第9章 “Hello World”的LCD1602显示驱动实现 (267)
9.1 LCD1602介绍及硬件设计 (267)
9.1.1 LCD1602字符液晶介绍 (267)
9.1.2 LCD1602硬件电路设计 (268)
9.1.3 LCD1602的时序及初始化分析 (271)
9.2 LCD1602的FPGA驱动电路实现 (275)
9.2.1 LCD1602的C语言实现方案 (276)
9.2.2 LCD1602的Verilog HDL实现方案 (277)
第10章 优化设计FPGA全局时钟管理模块 (290)
10.1 异步复位,同步释放机制 (290)
10.1.1 组合电路中的竞争-冒险 (291)
10.1.2 时序电路中的竞争-冒险 (292)
10.2 无PLL的全局时钟管理模块设计 (296)
10.3 Quartus II IP核介绍及PLL的定制 (305)
10.3.1 Quartus II IP核的介绍 (305)
10.3.2 PLL IP核的定制与分析 (311)
10.4 带PLL的全局时钟管理模块设计 (319)
第11章 基于FPGA与MCU通信的SPI协议设计 (325)
11.1 SPI总线协议介绍及硬件的设计 (325)
11.1.1 SPI总线协议介绍 (325)
11.1.2 STM8的硬件电路设计 (327)
11.1.3 SPI总线协议时序分析 (329)
11.2 SPI总线协议的通信实现 (330)
11.2.1 STM8的SPI总线收发设计 (330)
11.2.2 边沿检测电路的FPGA实现 (332)
11.2.3 SPI通信的数据接收模块设计 (334)
11.2.4 SPI通信的数据发送模块设计 (343)
第12章 基于FPGA与PC通信的UART串口设计 (351)
12.1 追根溯源透析串口通信 (351)
12.1.1 串口通信简介 (351)
12.1.2 串口波特率 (354)
12.1.3 串口协议分析 (354)
12.2 串口电路的设计 (355)
12.2.1 TTL转RS-232电路的设计 (355)
12.2.2 USB→UART转换电路设计 (356)
12.2.3 UART电路的调试 (357)
12.3 细说真正的任意分频 (358)
12.3.1 分频电路的重要性 (358)
12.3.2 任意频率发生器原理 (358)
12.3.3 任意频率发生器的验证 (360)
12.4 串口通信的硬件实现 (364)
12.4.1 uart_receiver接收模块的设计 (364)
12.4.2 uart_transfer发送模块的设计 (372)
12.4.3 PC2FPGA UART联调测试 (376)
第13章 基于FPGA的VGA驱动显示设计 (383)
13.1 VGA接口、时序及驱动电路设计 (383)
13.1.1 VGA接口介绍 (383)
13.1.2 VGA时序分析 (385)
13.1.3 RGB三原色模型 (388)
13.1.4 VGA驱动电路设计 (391)
13.2 VGA驱动的FPGA实现 (396)
13.2.1 VGA驱动时序电路的设计 (396)
13.2.2 任意分辨率的VGA显示控制器设计 (408)
13.3 “Hello World”的VGA显示驱动实现 (411)
13.3.1 “Hello World”字模的提取 (411)
13.3.2 C2Mif软件的介绍与Mif文件的生成 (414)
13.3.3 VGA字符显示的FPGA实现 (418)
13.4 彩色图像的VGA显示驱动实现 (422)
13.4.1 彩色图像显示的理论分析 (422)
13.4.2 彩色图像的数据提取 (423)
13.4.3 VGA彩色图像显示的FPGA实现 (424)
第14章 基于SDRAM的VGA显示控制器的设计与实现 (427)
14.1 跨时钟域数据交互 (427)
14.2 SDRAM的介绍及其控制器的移植与优化 (431)
14.2.1 SDRAM的特性及时序驱动介绍 (431)
14.2.2 SDRAM的硬件驱动电路设计 (435)
14.2.3 SDRAM控制器的移植与优化 (437)
14.2.4 Sdram_Control_2Port的封装与协议制定 (454)
14.3 基于SDRAM的VGA显示控制器的实现 (459)
第15章 基于OV7725的摄像头视频图像采集系统 (471)
15.1 系统框架设计思路分析 (472)
15.1.1 系统框架分析 (472)
15.1.2 算法的实现流程 (473)
15.2 OV7725摄像头介绍与视频采集实现 (476)
15.2.1 CMOS摄像头的简介 (476)
15.2.2 OV7725的特性介绍及驱动电路设计 (478)
15.2.3 OV7725 SCCB接口及寄存器介绍 (483)
15.2.4 OV7725感光阵列与视频时序分析 (492)
15.2.5 OV7725寄存器I2C初始化设计 (495)
15.2.6 OV7725的视频采集模块设计 (510)
15.3 OV7725视频图像显示的实现 (527)
15.4 本章小结 (537)
第16章 TimeQuest的分析与实践 (539)
16.1 写在前面的话 (539)
16.2 保持裕量和建立裕量的深刻理解 (539)
16.3 时钟约束―内对内模型 (542)
16.3.1 内对内模型公式分析 (542)
16.3.2 约束时钟及PLL (543)
16.4 output引脚约束―内对外模型 (553)
16.4.1 内对外模型公式分析 (553)
16.4.2 output引脚约束 (554)
16.5 input引脚约束―外对内模型 (556)
16.6 阶段性小总结 (557)
16.7 约束异常 (557)
16.7.1 Set Multicycle Path (557)
16.7.2 Set False Path (562)
16.8 决战SDRAM时序约束 (562)
16.9 Altium Designer查看走线报表 (573)
第17章 基于FPGA的系统设计 (575)
17.1 FPGA芯片选型 (575)
17.2 FPGA的与众不同―PCB布局在设计原理图之前 (582)
17.3 存储器的选型 (583)
17.4 FPGA外围器件的选择与设计 (584)
17.4.1 电阻 (585)
17.4.2 电容 (585)
17.4.3 磁珠 (588)
17.4.4 保险丝 (590)
17.5 基于核心板的系统设计 (592)
17.6 基于低功耗系统的电源选型 (593)
17.7 高速系统的PCB设计要点 (598)
17.7.1 结构布局 (598)
17.7.2 电路板的多层设计 (598)
17.7.3 过孔设计要点 (599)
17.7.4 防止串扰的布线原则 (600)
17.7.5 差分线布线原则 (600)
17.7.6 开关电源PCB设计要点 (601)
17.8 本章小结 (602)
第18章 基于高速相机的嵌入式视觉处理系统设计 (603)
18.1 视觉处理系统概述 (603)
18.2 嵌入式视觉处理系统结构设计 (604)
18.3 芯片选型 (606)
18.4 基于Camera Link工业相机接口的硬件设计 (608)
18.5 基于Camera Link接口的FPGA程序设计要点 (612)
18.6 基于VGA接口的图像的实时缩小与算法结构 (613)
18.7 FPGA与DSP的协同工作模式 (616)
18.8 乒乓操作的进阶―零延时数据传输 (616)
18.9 系统调试 (617)
18.10 本章小结 (618)
缩略语对照表 (619)
符号对照表 (625)

前言/序言

  序一~序八

  既然选择了远方,便不顾风雨兼程

  从正确通往完美的路,是很遥远并万分艰辛的……

  决定执笔此书,已经有将近一年的光阴。第一版已售罄,有幸迎来了本书第二春。时间过得太快,甚至都没来得及回味,却又得开始不停地追随。我们总是在不停地奔跑,却又没有时间停下来思索——我们,究竟在坚持什么?是因为兴趣使然,挡不住的诱惑?还是因为吃穿住行、柴米油盐酱醋?是因为歪打正着,稀里糊涂地过活?还是因为雄心壮志,不顾一切地追求……

  也许我只是一个FPGA界的小人物,也许我还没有资格在数字界说三道四,也许我还不足以写出一本脍炙人口的好书,也许这本书会因为相关的不足而被喷得体无完肤,但仅此希望,我的点滴总结,我的肺腑之言,能够帮助一些曾经与我一样,在FPGA成长道路上迷茫、挣扎、徘徊的朋友,能让他们少走些学习FPGA的弯路,能让他们认清FPGA的真谛,能让他们掌握设计的精髓,能让他们从此有目标地奋斗前行。

  我出生于浙江诸暨的一个小山区,远离都市的繁华,从小成长在大山的怀抱。在长辈们眼里,考上大学,是山区孩子唯一的出路。从小按部就班地读书,千篇一律地重复,很难有自己的追求,直到高考的到来。高考,是我平凡命运的转折点,也是我跨出的人生的第一步。与大部分人一样,我并没有因为太多的了解,或者由于兴趣而选择专业,而是顺应时代的潮流。2008年9月,我第一次朦胧地跨入了电子信息工程这个专业(当年相当热门的一个专业)。

  坐落于天堂杭州的杭州电子科技大学(简称杭电),是一所以电子专业著称的高校,也是一所改变我人生轨迹的大学。太多人因为电子梦,聚集到了这里;太多人满载着知识与梦想,挥手告别了这里。大学的四年,母校是我认清自己的净土,是我挣扎脱壳的摇篮,更是我梦想起航的地方。

  作为一所以电子设计著称的高校,大部分学生都是赤裸裸地来追求技术的海洋。电子类学生对技术的狂热,尤其是大一学生的好奇,在刚入学期间表现得淋漓尽致。电子信息工程学院(简称电院)有一个无线电爱好者协会,是30多年前几位老前辈,由于彼此对无线电设计的兴趣而建立的团队,继而发展成为一个研究并培养对电子开发有热情的学生的协会。为了尊重创始人,该协会一直没改名字,但实质上一直都是一个以电子开发著称的社团。该协会是学校公认的一个以热情与激情、兴趣与责任结晶的社团,坐落于电院2#中楼,在每一届会长的带领下,以阶梯式教育的方式,在课外培养了一代又一代技术狂人,同时每年均会选拔一部分愿意留任,担负培养下一代重任的学生。几十年来,协会培养了很多电子特长的学生,包括很多留校的老师,尽管不停地更新换代,旧去新来,但却一直传承发扬着协会精神。

  每年一度的电院“震‘焊’人心焊接大赛”,是进入协会的敲门砖。为了能够进入协会,当年的我从一个不认识烙铁、电阻、电容的人,夜以继日地训练,恶补电子元器件知识,掌握焊接工具的使用,从当初的拿烙铁手发抖,到最后以时间与质量,在几分钟内(具体不记得了,应该在5分钟内)焊接完一套5V直流稳压电压,而荣获了一等奖(现在回头看看,那时的焊接技术简直是“渣渣”)。也许正是因为如此,我在大一第一学期就进入了协会,认识了几位对我的大学四年有深远影响的学长——王凯与曾庆卿学长,他们在后续的日子里多次指点并教导过我,感谢他们的帮助才有了我的明天。

  在随后的一段日子里,我由经常串门,升级到长期蜗居协会,我开始寻找、开始追求、开始如饥似渴地学习(现在认为是盲目追求),在仅仅半年时间内,我熟练掌握了焊接技巧(现在看来还是很“渣”),手工焊接了多路直流稳压电源,并且自学了C语言,开始意识到拥有一台电脑是多么的重要。一学期过得很快,但却过得很充实,学海无涯,我突然发现大学就是该为自己的追求而疯狂。

  我真正开始学FPGA,是在大一的第二学期。那时学校搞课程改革,由潘松老师负责教学,将大三的数学、EDA课程提前到大一,好让学生们能更早地找到自己的目标,选择或决定自己未来的方向。潘松老师是《EDA技术实用教程》、《EDA技术实用教程——VHDL版》、《EDA技术与Verilog HDL》等书的作者,同时是杭州康芯电子有限公司的创始人,开发了多套FPGA实验箱、开发套件,在杭电,甚至全国多所高校都有使用,开辟了国内高校FPGA教学的先锋。

  记得当时的课程改革并没有针对所有学生,而是选取了180多个“小白兔”(据我所知我是最后唯一幸存的一只小白兔)进行试验,而我有幸就是其中一个。一学期内,我们从最基本的数字电路开始学习,从各种74系列、与非门芯片开始学习,在数电实验箱上用组合电路实现加法器、跑马灯、交通灯等实验。接着转场开始学习FPGA技术(当时认为无所不能的现场可编程门阵列),从原理图Block方式的数字电路设计,到从零开始的VHDL语言的学习,最后采用纯HDL代码的方式,完成了学期末的课程设计——可编程音乐播放器及精准时分秒计数器。尽管在现在看来,这无非是切换2个ROM,按照一定的频率驱动蜂鸣器,以及简单的计数与数码管的驱动而已,但在当时却被认为小有成就,学有所成。

  大一暑假,我没有回家,而是抱着康芯的实验箱,将每一个模块都玩了一遍。我将图书馆中与FPGA有关的书都翻了一遍,深入学习了VHDL语言,掌握了基本的FPGA设计思路,同时还未雨绸缪地学习了使用Altium Designer 2009(当时的DXP最新版本软件),绘制了相关的PCB版图。康芯实验箱上还集成有8051单片机模块,总不能老是冷落了“她”,由于自己的反常规学习,我逼迫自己在5天内看完了郭天祥的《10天学会51单片机的教程》,狠狠地把51单片机的知识恶补了一把。记得该教程中有郭天祥亲自编写的《郭天祥——我的大学六年》,极大地鼓舞了我。该文档我至少看过10遍,“晨昏三叩首,早晚一炷香”,我懂得了他的所谓的很多人因为游戏人生,荒废本科之后的悔恨;懂得了把握青春,成就自己未来的珍贵;明确了自己该做什么,也许为自己的未来奋斗,才是真正的大学。

  此外,我还深切体会到机遇的重要性。机会总是会给有准备的人,对于整天抱怨没有人带,而不去寻找机遇的人,我只能说你还没有准备好。事实上当时在180个小白兔名单外的人,找老师美言几句也能入围,重点在于你愿不愿意尝试——胆大心细脸皮厚,没有什么不可以。那时由于开始在QQ技术交流群活跃,我还认识了网友王会计(圈子里的很多人都认识他),那时作为前辈的他,对懵懂的我的告诫是,有幸我太早拥有了学习的机会,但这只是一个开始,课程只能给你指路,未来还得靠自己(我于2012年8月在北京第一次拜会了王会计前辈,真人不露相)。

  同年8月下旬,由于自己对技术的热情,外加在协会出色的表现,我成为无线电爱好者协会中,选拔去电院CAD研究所409实验室学习的一员(当时仅有3个人,其他两位分别是邓团飞、冀玮楠,这两个人是我未来的队友,一起浴血奋战的兄弟)。感谢409负责人,前协会会长,无线电爱好者协会名誉主席杨峰学长给了我这个弥足珍贵的机会,伯乐识马,没有这个机遇,也不会有今天的我。杨峰学长一直带领并指导协会,在大学7年的他,培养了无数饱含真才实学的电子工程师,在师生界具有极大的影响力,是大家公认的“老大”。在CAD研究所的2年多,是我本科电子设计最充实、最富有激情、最值得回忆的时光,是我定向成长全方位塑造自己的摇篮,也是我后来选择FPGA专业开发的基石。

  由于对FPGA的基础与激情,我分组并进入了实验室的FPGA小组。作为小白兔的FPGA学习基础,对于实验室的需求而言还远远不够。在刀哥(FPGA小组组长)的指点下,我开始加强锻炼,从HDL的编写到FPGA设计思维,从时序电路到功能开发,从头开始优化自己,作为一个小白兔产物,我还需要进化。也正是这一阶段,我从零开始研究VGA显示驱动设计,并对图像显示开发产生了极大的兴趣,这也正是后来一年我一直执迷于LCD显示开发的缘由。

  年少无知,从串口程序设计,到SPI时序的研究,我竟然想通过SD卡的SPI驱动来实现VGA图像源的获取。正是因为对技术的热情,我认识了网友黄娜(当时在EDN工作,后来去CSDN了),并介绍我认识了特权同学。时值2009年8月,5年过去了,回头看看,特权同学在那个时候还没有出名,FPGA视频教程还没开始录制,仅有的只是开始在EDN网站写博客。我有幸在平凡时期认识了未来无所不能、在业界有一定影响力的特权同学,指点并让我研究他当年设计的SD卡的SPI驱动时序。但是该驱动程序中的Verilog HDL语言和上千行的精华代码,让当时的我望尘莫及,几乎读不懂,这让自认为小有成就的我开始自叹不足。虽然结果我还是没能驱动SD卡,但对SPI的时序还是有了深入了解,更值得庆幸的是,我认识了未来几年对FPGA界有巨大贡献,受无数人膜拜与尊重,出版了《深入浅出玩转FPGA》、《爱上FPGA开发——特权和你一起学NIOS II》,永远忠于年轻时梦想的特权同学。特权同学的学习精神,以及出版的书籍,对我未来几年产生了深远的影响,源于DT,重在设计,在前辈的指领下,我正努力地前行。

  大二开学了,我由于对技术的热情,大部分时间都是在实验室度过的。在那个年代,我们用的还是Quartus II 5.1,VHDL在高校依然很盛行,FPGA被认为是高功耗、高成本、开发周期长的方案,一块简单的EP2C8Q208C8N的开发板价格不菲,同时FPGA的学习资料,包括书或网络资源,远没有现在那么多。在前行的道路上,每一步都是那么的艰难。正当我徘徊在VHDL与Verilog HDL之间,以及在研究SOPC时连一个LED灯驱动都搞不定的低迷时刻,我认识了正在读大四的张亚峰,也就是网友小时不识月,当初的COM张。

  当初的张亚峰,专业研究Altera FPGA,并将学习心得整理成博文发布于cnblog,博客日产量甚至可能超过他的饭量。在他最疯狂的时刻,我有幸认识了他,他对我指点迷津,悉心教导,甚至远程协助。在我徘徊不定时,他以多种理由“说服”我学习Verilog


《数字硬件设计与实践:从理论到应用》 概述 在信息技术飞速发展的今天,数字硬件设计作为支撑各类电子设备和智能系统的基石,其重要性日益凸显。从嵌入式系统到高性能计算,从物联网设备到人工智能硬件加速器,都离不开精巧的数字逻辑设计。本书旨在为读者提供一个系统、深入的数字硬件设计学习路径,涵盖从基础理论到实际项目开发的各个环节,帮助读者建立扎实的理论基础,掌握先进的设计方法,并能独立完成具有挑战性的硬件设计任务。 本书特别注重理论与实践的结合,通过大量的实例分析和编码示例,引导读者理解设计理念如何在实际硬件中实现,并最终转化为可运行的硬件模块。我们相信,只有将理论知识与动手实践相结合,才能真正掌握数字硬件设计的精髓。 本书特色 1. 体系化教学,循序渐进: 本书内容按照数字硬件设计的逻辑顺序编排,从最基础的数字逻辑概念入手,逐步深入到复杂的系统级设计。每一章都建立在前一章的基础上,确保读者能够系统地学习,避免知识断层。 2. 理论与实践深度融合: 除了清晰的理论讲解,本书还提供了大量精选的实践案例,涵盖了数字信号处理、通信系统、嵌入式控制等多个领域。这些案例不仅帮助读者巩固理论知识,更能让他们了解真实世界的工程挑战以及解决问题的方法。 3. 多种设计工具与流程介绍: 本书将介绍当前业界主流的硬件描述语言(HDL)及其开发环境,如Verilog和VHDL,并重点讲解如何使用这些工具进行逻辑设计、仿真和综合。读者将学习如何将抽象的设计概念转化为可执行的硬件描述。 4. 现代设计方法学: 随着电子系统复杂度的不断提升,现代设计方法学变得至关重要。本书将介绍一些高级的设计技巧和方法,包括接口设计、时序约束、低功耗设计策略等,帮助读者编写出高效、可靠且易于维护的硬件代码。 5. 可重用 IP 设计理念: 在大规模硬件设计中,IP(Intellectual Property)核的可重用性是提高设计效率的关键。本书将讨论如何设计和集成可重用的IP模块,以及在不同项目中如何有效地复用已有的IP。 6. 详实的编码风格与调试技巧: 良好的编码风格不仅能提高代码的可读性和可维护性,还能减少设计错误。本书将提供清晰的编码规范建议,并介绍有效的调试方法,帮助读者快速定位和解决设计中的问题。 7. 仿真与验证的重要性: 硬件设计完成后,严格的仿真和验证是确保设计正确性的关键步骤。本书将详细介绍仿真流程,包括功能仿真、时序仿真,并讲解各种验证技术,帮助读者建立起严谨的验证意识。 8. 面向实际应用的案例开发: 本书的案例开发部分将带领读者从需求分析开始,逐步完成从设计到实现的全过程。这些案例具有较强的代表性,能够反映实际工程项目中的常见场景和挑战。 目标读者 计算机科学与技术、电子工程、自动化等相关专业的在校学生: 本书是学习数字逻辑设计、计算机组成原理、数字信号处理等课程的理想参考资料,能够帮助学生建立扎实的理论基础和实践能力。 初级硬件工程师: 本书可以帮助初级工程师快速掌握数字硬件设计的核心技术和工具,提升设计效率和质量。 有志于从事硬件设计领域的技术人员: 本书将提供一条清晰的学习路径,帮助您系统地掌握数字硬件设计的知识体系。 对嵌入式系统、物联网、ASIC/FPGA设计感兴趣的爱好者: 本书将为您打开通往硬件设计世界的大门,让您亲手打造属于自己的数字硬件。 内容梗概 第一部分:数字硬件设计基础 第一章:数字系统导论 数字系统的基本概念与优势 二进制、逻辑门与布尔代数 组合逻辑与时序逻辑概述 数字系统的组成与层次化设计思想 第二章:硬件描述语言(HDL)基础 Verilog/VHDL 语言入门:语法、数据类型、运算符 模块化设计与实例化 可综合与不可综合语句的区分 常用的 HDL 编码风格 第三章:组合逻辑设计 门级、数据流与行为级建模 常用组合逻辑电路设计:译码器、编码器、多路选择器、加法器、减法器 竞争与冒险分析及其规避方法 组合逻辑电路的仿真与验证 第四章:时序逻辑设计 时钟信号与时序约束 触发器(D、JK、T)与寄存器 状态机(FSM)设计:有限状态机原理、Moore机与Mealy机 移位寄存器与计数器设计 时序逻辑电路的仿真与验证 第二部分:高级设计技术与方法 第五章:接口设计与通信协议 总线协议基础:并行总线、串行总线 常用接口标准介绍:I2C, SPI, UART, USB (基础概念) 异步与同步接口设计 数据传输的握手机制 第六章:内存控制器设计 SRAM, DRAM, ROM 的基本原理 内存接口时序分析 简单的内存读写控制器设计 缓存(Cache)概念及其基本实现思路 第七章:时钟与复位管理 时钟分频与倍频 时钟域交叉(CDC)问题与解决方法 同步复位与异步复位 复位序列设计 第八章:逻辑综合与物理实现 逻辑综合的概念与流程 综合约束(SDC)的重要性 时序分析(STA)基础:建立时间、保持时间 布局布线(Place & Route)概述 门级网表与网表级的仿真 第三部分:案例开发与系统设计 第九章:数字信号处理(DSP)基础模块设计 FIR 滤波器原理与 HDL 实现 IIR 滤波器原理与 HDL 实现 FFT 算法概述与简化实现思路 DSP 算法在硬件上的实现考虑 第十章:嵌入式系统接口设计 ARM+FPGA 架构介绍 AXI 接口协议基础 FPGA 端 IP 核设计:AXI Slave/Master IP 与嵌入式处理器进行数据交互 第十一章:图像处理模块设计(简化案例) 图像数据格式与处理流程 简单图像滤波(如均值滤波)的 HDL 实现 图像数据流的传输与处理 CMOS 图像传感器接口基础(如 MIPI CSI-2 概念) 第十二章:通信系统基础模块设计 调制解调(Modulation/Demodulation)概念 简单的 QPSK/BPSK 调制器/解调器(简化模型) 比特流编码与解码 误码率(BER)概念 第十三章:项目开发流程与实战指导 需求分析与规格定义 模块划分与顶层设计 IP 核的集成与验证 综合、实现与时序收敛 板级调试与系统验证 项目管理与版本控制 第十四章:未来的发展趋势与学习建议 新兴硬件设计技术(如高层综合、AI 辅助设计) ASIC vs FPGA 的选择 持续学习与职业发展建议 本书力求以清晰的逻辑、丰富的案例和实用的技巧,帮助读者建立起完整的数字硬件设计知识体系,为读者在瞬息万变的科技领域中打下坚实的基础,开启数字硬件设计的精彩旅程。

用户评价

评分

我是在一次偶然的机会下了解到《FPGA设计技巧与案例开发详解(第2版)》的,当时正在寻找能够帮助我解决在项目开发中遇到的瓶颈的资料,看了目录后,觉得内容相当吸引人。拿到书后,我并没有立刻从头开始阅读,而是有针对性地翻阅了几个我目前最关心的主题,比如关于IP核的集成和调试,以及低功耗设计的相关章节。不得不说,这本书在这方面的内容深度和广度都令人印象深刻。它没有停留在简单的介绍层面,而是深入探讨了各种IP核的内部工作原理,以及在不同应用场景下如何进行最优化的配置和集成。对于低功耗设计,它不仅列举了常见的功耗瓶颈,还提供了多种实用的策略和方法,并结合了具体的代码示例,让我能够非常直观地理解这些方法的有效性。书中的案例分析也十分到位,它清晰地展示了如何从需求分析到最终实现,每一个步骤都进行了详细的阐述,并且对过程中可能遇到的问题和解决方案都进行了预判和说明。这对于我这种需要独立负责项目的人来说,提供了非常宝贵的参考。而且,它在讲解时,还会提及一些行业内的最佳实践,这对于我保持技术的前沿性也非常有帮助。

评分

说实话,我刚开始接触FPGA的时候,觉得它就像一个巨大的黑盒子,有很多规则和方法论我总是难以理解其背后的逻辑。自从我开始阅读《FPGA设计技巧与案例开发详解(第2版)》,这种感觉就彻底改变了。《FPGA设计技巧与案例开发详解(第2版)》这本书最大的亮点在于它能够将抽象的概念具象化,让读者能够真正理解“为什么”要这样做,而不是仅仅记住“怎么”做。它通过大量的图示和逻辑框图,清晰地描绘了各种设计模块之间的关系和数据流向,这对于我理解复杂的控制逻辑和数据通路非常有帮助。此外,书中对于调试技巧的讲解也让我受益匪浅。以往我总是在调试中浪费大量时间,但通过学习书中介绍的各种调试方法和工具的使用,我发现自己能够更快地定位问题,提高调试效率。例如,对于时序问题的排查,书中提供了一套系统性的思路,让我能够有条不紊地进行分析,而不再是盲目地尝试。而且,它在讲解过程中,还会穿插一些“过来人”的经验之谈,这些细节往往是其他教科书所没有的,却对实际工作至关重要。

评分

我是一名刚入职不久的FPGA工程师,手上接到的项目对我来说是前所未有的挑战。《FPGA设计技巧与案例开发详解(第2版)》这本书,可以说是我的“救星”。它不仅仅是一本“菜鸟入门”的书,而是能够满足不同层次读者需求的“宝典”。我特别喜欢它在讲解设计流程时,那种“由浅入深,层层递进”的方式。它不会一开始就扔给你一些高大上的概念,而是从最基本的设计流程开始,然后逐步引入更高级的设计方法论。我最喜欢的部分是它关于代码风格和规范的讲解,虽然这部分听起来可能不那么“硬核”,但实际上对于保证代码的可读性、可维护性以及团队协作的效率至关重要。书中提供的优化代码示例,也让我学到了很多高效的编码技巧,能够让我的设计更加紧凑和高效。而且,它还涉及到了很多关于时序收敛的实用技巧,这正是我目前最头疼的问题之一。书中提供的分析方法和优化手段,让我看到了解决问题的希望,并且能够更自信地面对项目中的挑战。

评分

这本书《FPGA设计技巧与案例开发详解(第2版)》,绝对是FPGA工程师案头必备的书籍之一。我之前也看过不少FPGA的书,但很多都流于表面,或者过于理论化,很难与实际工程脱钩。而这本书,则完美地连接了理论与实践。它在讲解每个设计技巧时,都会给出一个非常生动的案例,并且对案例的每一个设计点都进行了深入的剖析。我尤其欣赏它在讲解一些经典算法或模块的实现时,会提供多种不同的实现方式,并对比它们的优缺点,这让我能够更全面地理解同一个功能的不同设计思路。书中的语言非常精炼,但又充满了信息量,读起来不会感到疲惫,反而会让你有一种“学有所得”的满足感。另外,对于一些复杂的IP核,书中也给出了非常详细的讲解和应用示例,这对于我来说,极大地节省了研究和开发的时间。我强烈推荐这本书给所有正在或者即将从事FPGA设计的工程师,它一定会为你的设计之路提供强有力的支持。

评分

这本《FPGA设计技巧与案例开发详解(第2版)》简直是打开了新世界的大门!我之前接触FPGA,总感觉像在迷宫里打转,理论啃了不少,但实操起来总是不那么顺手。这次入手了这本书,真的是太惊喜了!首先,它的结构安排就非常合理,从最基础的概念讲起,然后循序渐进地深入到更复杂的技巧。我特别喜欢它在讲解每一个技巧时,都会辅以非常贴切的案例。不是那种生硬的理论堆砌,而是让你能真切地看到这个技巧在实际项目中是如何发挥作用的。比如,书中关于时序约束的讲解,我以前总是模模糊糊的,看了之后才豁然开朗,原来优化时序可以有这么多细致的考量。再者,它的语言风格也非常亲切,不像很多技术书籍那样枯燥乏味,读起来有一种和经验丰富的工程师交流的感觉,很多地方都能触及到我实际开发中遇到的痛点,并且给出了非常实用的解决方案。那些“踩坑”经验的分享,更是让我少走了不少弯路。总而言之,这本书不仅提供了扎实的理论基础,更重要的是教会了我如何将理论转化为实际生产力,对于我这种希望快速提升FPGA实战能力的人来说,简直是不可多得的宝藏。

评分

字迹清楚,好好的不错

评分

成长经历

评分

挺好的一本书

评分

实例比较多,需要一定基础

评分

正在看,很不错的一本书。

评分

快递速度杠杠的,师傅也很好,支持下

评分

不错,值得买

评分

&hhhhhhhhh

评分

很好很好很好很好很好很好很好

相关图书

本站所有内容均为互联网搜索引擎提供的公开搜索信息,本站不存储任何数据与内容,任何内容与数据均与本站无关,如有需要请联系相关搜索引擎包括但不限于百度google,bing,sogou

© 2025 book.idnshop.cc All Rights Reserved. 静思书屋 版权所有