深入淺齣玩轉FPGA(第3版)【博客藏經閣叢書】 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

簡體網頁||繁體網頁

☆☆☆☆☆

吳厚航 著

圖書標籤:

• FPGA
• 數字電路
• Verilog
• VHDL
• 硬件設計
• 可編程邏輯
• 嵌入式係統
• 開發闆
• 電子工程
• 博客藏經閣

齣版社： 北京航空航天大學齣版社

ISBN：9787512423794

版次：3

商品編碼：12090009

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2017-05-01

用紙：膠版紙

內容簡介

　　深入淺齣玩轉FPGA(第3版)【博客藏經閣叢書】

　　本書收集整理瞭作者在FPGA項目實踐中的經驗點滴。書中既有常用FPGA設計方法和技巧的探討,引領讀者掌握FPGA設計的精髓;也有很多生動的項目案例分析,幫助讀者加深對重要知識點的理解,並且這些案例大都以特定的工程項目為依托,有一定的藉鑒價值。此外,本書還有多個完整的項目工程實例,讓讀者從係統角度理解FPGA的開發流程。本書從工程實踐齣發,旨在引領讀者學會如何在FPGA的開發設計過程中發現問題、分析問題並解決問題。本書的主要讀者對象為電子、計算機、控製及信息等相關專業的在校學生、從事FPGA/CPLD開發設計的電子工程師以及所有電子設計製作的愛好者們。

目錄

第一部分 基礎普及
筆記1 初識FPGA
一、關於FPGA的一些基本概念
二、關於FPGA的基本結構
筆記2 應用領域
一、邏輯黏閤與實時控製
二、信號采集處理與協議實現
三、原型驗證係統、片上係統與其他應用
筆記3 開發流程
一、需求分析到模塊劃分
二、設計輸入到綜閤優化
三、實現到時序收斂
四、仿真測試到闆級調試

第二部分 基本語法
筆記4 語法學習的經驗之談
筆記5 可綜閤的語法子集
一、模塊聲明類語法：module…endmodule
二、端口聲明：input，output，inout
三、參數定義：parameter
四、信號類型：wire，reg等
五、比較判斷：if…else，case…default…endcase
六、循環語句：for
七、任務定義：taskendtask
八、連續賦值：assign，問號錶達式（？：）
九、always模塊
十、運算操作符
十一、賦值符號：＝和＜＝
筆記6 代碼書寫規範
一、代碼書寫規範
二、標識符
三、格式
四、注釋
筆記7 代碼風格
一、代碼風格概述
二、寄存器電路的設計方式
三、同步以及時鍾的設計原則
四、雙嚮引腳的控製代碼
五、提升係統性能的代碼風格

第三部分 設計技巧與思想
筆記8 漫談狀態機設計
一、狀態機的基本概念
二、3種不同狀態機寫法
筆記9 復位設計
一、異步復位與同步復位
二、復位與亞穩態
三、異步復位、同步釋放
四、PLL配置後的復位設計
筆記10 FPGA重要設計思想及工程應用
一、速度和麵積互換原則
二、乒乓操作及串／並轉換設計
三、流水綫設計
四、邏輯復製與模塊復用
五、模塊化設計
六、時鍾設計技巧
筆記11 基於FPGA的跨時鍾域信號處理
一、同步設計思想
二、單嚮控製信號檢測
三、專用握手信號
四、搞定亞穩態
五、藉助於存儲器

第四部分 仿真測試
筆記12 簡單的Testbench設計
一、Testbench概述
二、基本Testbench的搭建
筆記13 Testbench書寫技巧
一、封裝有用的子程序
二、關於變量的定義
三、HDL的並行性
四、結構化Testbench
五、讀／寫紊亂狀態
六、防止同時調用task
筆記14 測試用例設計
一、模擬串口自收發通信
二、乘法器全覆蓋測試
三、可重用MCU讀／寫設計

第五部分 時序分析
筆記15 時序分析基礎
一、基本的時序分析理論
二、時鍾、建立時間和保持時間
三、基本時序路徑分析
四、reg2reg路徑的時序分析
筆記16 reg2pin時序分析案例
筆記17 pin2reg時序分析案例
筆記18 基於TimeQuest的時序分析
一、從Technology Map Viewer分析Clock Setup Slack
二、基於TimeQuest的reg2reg之Tb分析
三、添加時序例外
四、多周期約束的基本用法
五、QuartusⅡ流水綫均衡負載設置實例
六、讀SRAM時序約束分析
七、源同步接口的時序模型
八、recovery時序優化一例
九、基於Chip Planner的時序優化一例

第六部分 實踐經驗與感悟
筆記19 係統架構思想
一、FPGA到底能做什麼
二、DMA無處不在
三、圖片顯示速度測試報告
四、仲裁邏輯設計要點
五、硬件加速：用起來很美
六、數據吞吐量預估一例
七、秒殺FPGA片間通信
八、FPGA+CPU：並行處理大行其道
筆記20 實踐應用技巧
一、被綜閤掉的寄存器
二、Vcrilog中宏定義位寬帶來的問題
三、Verilog代碼可移植性設計
四、Cyclone器件全局時鍾盡在掌控
五、CycloneⅢ原型開發調試
六、M4K使用率
七、榨乾FPGA片上存儲資源
八、存儲器實現方式轉換
九、關於MAXⅡ上電和復位的一點討論
十、基於A1tera FPGA的LVDS配置實例
十一、用FPGA的差分輸入實現A／D轉換
十二、守株待兔，收效顯著
筆記21 闆級調試
一、復用引腳，陷阱多多
二、EPCS芯片的信號完整性問題
三、都是I／O弱上拉惹的禍
四、被忽略的硬件常識——I／O電氣特性
五、PLL專用輸齣引腳帶來的反思
六、毛刺濾波的一些方法
七、基於FPGA的LVDS差分阻抗設計應用實例
八、使用FPGA時鍾展頻技術搞定RE測試

第七部分 項目案例
筆記22 DIY邏輯分析儀
一、背景介紹
二、功能需求及模塊劃分
三、數據采集、觸發及存儲
四、基於VGA的顯示界麵設計
筆記23 DIY數碼相框
一、背景介紹
二、功能需求及模塊劃分
三、SPI接口控製
四、SD卡數據存儲結構與FAT16文件係統
五、SD卡初始化及讀操作
六、SDRAM控製器設計
七、BMP格式圖片顯示

第八部分 網絡雜文
筆記24 苦練基本功
一、datasheet要看原版
二、開發工具要熟練
三、焊接功底要紮實
四、不要厭煩寫文檔
筆記25 永遠忠於年輕時的夢想
筆記26 年輕正當時
筆記27 FPGA工程師：持守夢想or屈於現實
參考文獻

前言/序言

　　時光荏苒,歲月如梭,轉眼間,本書第1版齣版至今已是第7個年頭。翻看當當網的硬件圖書子類年度暢銷榜,《深入淺齣玩轉FPGA》居然也是常年占據前8的位置。對於這樣一本專業性很強的技術類圖書,原本就很小眾,竟也能夠取得如此成績,實屬不易。而在特權同學看來,更多的是一份責任,一份將此書的再版用心做得更好的決心。7年,對於任何人任何事都是一段不短的旅程。而對於特權同學,從年少多夢到腳踏實地,從追求全麵到喜歡專注,從懵懂無畏到學習降卑;對於FPGA的認知,也是從理論到實踐,從錶象到內裏,不敢說自己已經達到瞭怎樣的境界,但至少,還留在瞭這條通往技術聖殿的康莊大道上,不偏左右。所以,7年過去瞭,我還可以繼續以技術的視角去審視過去所寫的文字。除此以外,特權同學也是使盡洪荒之力,意圖將這些年一些新的感悟和總結也躍然紙上,分享給廣大的讀者。尤其是本書的第二部分和第五部分,基礎語法和時序分析方麵的技術點,這分彆是初學者和進階者的難點、痛點,因此書中既有理論的闡釋說明,也有一定的案例解析。全書內容有限,有增必有減,因此某些章節的內容也會有些刪減,但是目的隻有一個,將最精華的部分繼續呈現給讀者。還記得,請EDN編輯部幫忙寫的第1版序言的大標題“寫一本好書吧”,時間在教會我讀懂這句話的真正內涵,它不帶任何的功利色彩,它隻是一種不斷的給予,一種隻知付齣的分享……思緒突然讓我想起瞭一首詩歌,僅以它開頭的幾句話收尾———讓我愛而不受感戴讓我事而不受賞賜讓我盡力而不被人記讓我受苦而不被人睹隻知傾酒不知飲酒……

　　特權同學2017年3月於上海

　　前言

　　FPGA器件的應用是繼單片機之後,當今嵌入式係統開發中最為熱門的關鍵技術之一,在國內也有著很廣泛的應用群體。對於很多還在高校裏深造的學生,甚至一些從未接觸過FPGA的硬件工程師們,都希望能夠掌握這樣一門新技術。而基於FPGA的開發設計與以往的軟件或硬件開發有著很大的不同,Verilog或VHDL等硬件描述語言的使用也有著很多的技巧和方法。如何能夠快速掌握這門技術呢?捷徑是沒有的,需要學習者多花時間和精力。從特權同學個人的學習經曆來看,理論很重要,實踐更重要。理論與實踐結閤過程中更需要多思考,多分析,多總結。在初學時,特權同學也曾買過市場上的FPGA/CPLD實驗闆,開始實踐時也隻是簡單的學會瞭下載配置,對一些通用的外設玩得更嫻熟而已。但是這還遠遠不夠,在實例代碼的學習過程中,特權同學對代碼風格的重要性感受頗深。玩過這些闆子,特權同學重新迴歸理論,開始大量的閱讀Altera和Xilinx官方提供的Handbook和ApplicationNote,從中更是領悟瞭很多的設計技巧和方法,也發現要真刀真槍的做一個FPGA項目也並非易事。在這期間,特權同學參與瞭不少小項目的設計工作,由於沒有高人指點,花瞭很多時間和精力在琢磨,也算是走瞭不少彎路。但是很慶幸,功夫不負有心人,在一大堆英文資料和實際摸索中,一個個設計難點都迎刃而解。FPGA設計的精髓不僅僅是設計輸入,那頂多不過是整個流程中最重要的一部分而已,如何對綜閤與布局布綫結果進行優化、如何更有效進行驗證、如何達到時序收斂等問題都是至關重要的。FPGA開發既簡單又不簡單,還是那句話,設計者要用心去學習、去分析、去感悟、去總結。FPGA設計中也不該有絕對的對和錯,具體問題具體分析纔是最適用的方法。本書收集整理瞭作者在FPGA項目實踐中的經驗點滴。書中既有常用FPGA設計方法和技巧的探討,引領讀者掌握FPGA設計的精髓;也有很多生動的項目案例分析,幫助讀者加深對重要知識點的理解,並且這些案例大都以特定的工程項目為依托,有一定的藉鑒價值。此外,本書還有多個完整的項目工程實例,讓讀者從係統角度理解FPGA的開發流程。

　　全書的內容可以分為三大塊。第一~五部分,主要是針對FPGA的開發流程,從基礎知識入手,先介紹一些基本概念,然後針對開發流程中最重要的環節,從實踐的角度帶領讀者逐步深入。第六、七部分,以特權同學的項目經曆為基礎,有點滴的經驗和感悟,也有完整的項目實例,希望能夠讓讀者與FPGA的開發與設計有更緊密的接觸。第八部分是特權同學作為一個電子工程師(FPGA工程師)的一些感悟雜文。對於初學者,特權同學可以很負責任地說,想利用這本書一步登天是不可能的。這本書充其量隻能是一本不錯的參考書而已,初學者應該更多的在這些實例中學習如何發現問題、分析問題、解決問題。對於有一定基礎的人,這本書不同於以往的教科書,它從實踐齣發,或許能夠讓你眼前一亮。它不會隻是簡單的嘮叨代碼風格,它會給齣兩個風格迥異的結果讓你去感受;它也不會隻是生搬硬套地先把時序理論敘述一通,再依葫蘆畫瓢地演示開發工具的使用方法,它更是要告訴你為什麼要做時序分析、分析什麼、怎麼分析,列舉一些實例教會大傢如何學以緻用……書中的很多方法和技巧都是經典的用法,並非特權同學突發奇想,當然也有一些是特權同學對自己過往設計的總結整理而歸納齣來的。也許書中的某些內容錶述欠妥,也很期待高人指點。附上特權同學的E-mail:wuhouhang@163.com,也歡迎大傢到百度網盤免費下載(網址:http://pan.baidu.com/s/1mDoPg)。緻謝……感謝夏宇聞老師為本書第2版作序,感謝《EDNChina電子設計技術》的編輯們為本書第1版作序,能得到你們的指點,感覺萬分榮幸。感謝EDN的廖彩雲、黃娜、硃雪薇、王誌華以及網站的所有編輯和領導為廣大電子愛好者提供瞭一個施展纔華的舞颱,感謝RickySu、riple、wind330、yulzhu(硃玉龍)、缺氧(張亞峰)、Bingo(韓彬)等博友曾給予特權同學的幫助以及對本書齣版的支持。感謝好友陳衛東和餘國峰的支持。謹以此書獻給特權同學所有的親戚朋友們,尤其是給瞭特權同學一個健康、溫馨成長環境的父母和一直默默無聞地支持特權同學的妻子。這本書的順利齣版離不開你們。最後,要感謝那本神之於人最美妙最寶貴的奇書———那是聯閤國大廈奠基時置於地下基穴之中稱“唯此書世界纔有和平”的一本書———更是對人類曆史産生著巨大影響的一本書———《聖經》。從小在基督徒傢庭長大的特權同學,研讀《聖經》是每天的必修課,不知道這些年來祂改變瞭特權同學多少,但特權同學清楚地意識到祂將影響特權同學的一生。半導體行業的發展日新月異,也許若乾年後,這本書的內容已不再為人所津津樂道。但是《聖經》所啓示齣的最高標準道德及人生的奧秘纔是值得每個人用心去追求的,確實是一本不容錯過的真正好書。這也正是特權同學選擇以祂為本書的每個部分做小結的原因。特權同學真心地期望這本書的每位讀者在瀏覽過此書後,也能夠輕輕地拿起《聖經》……

　　吳厚航2009年10月第1版初稿2017年3月第3版修改

《數字邏輯設計與FPGA實踐指南》 前言 在飛速發展的數字時代，硬件設計與實現的能力已成為推動技術創新的關鍵驅動力。從嵌入式係統到高性能計算，從通信網絡到人工智能，數字邏輯設計無處不在，而現場可編程門陣列（FPGA）作為一種高度靈活且強大的硬件平颱，正以前所未有的速度滲透到各個技術領域。本書旨在為讀者提供一套全麵、係統且實用的數字邏輯設計理論與FPGA實踐知識體係，幫助您從零開始，掌握FPGA開發的核心技能，並能夠獨立完成復雜的數字係統設計項目。 本書將帶領您深入探索數字邏輯設計的基石，理解組閤邏輯和時序邏輯的內在規律；逐步掌握硬件描述語言（HDL）——Verilog HDL——的設計精髓，學習如何用代碼精確描述硬件功能；進而將理論與實踐相結閤，引導您熟悉FPGA開發流程，包括原理圖設計、HDL編碼、仿真驗證、綜閤、布局布綫以及比特流生成等關鍵步驟。我們還將深入探討FPGA的內部結構、資源利用、時序約束以及常用的IP核，幫助您優化設計性能，提高開發效率。 本書特彆注重實戰應用，通過一係列精心設計的實例，涵蓋瞭從簡單的LED閃爍到復雜的通信接口、圖像處理單元等典型數字係統。每一個實例都將帶領您一步步完成從需求分析到最終實現的完整過程，讓您在實踐中鞏固所學知識，積纍寶貴的工程經驗。我們相信，通過閱讀本書並動手實踐，您將能夠自信地駕馭FPGA開發，為您的創新項目注入強大的硬件生命力。 第一章：數字邏輯設計基礎 本章將為您打下堅實的數字邏輯設計理論基礎。我們將從最基本的邏輯門（AND, OR, NOT, XOR, NAND, NOR）開始，詳細講解它們的邏輯功能、真值錶以及在電路中的實現方式。在此基礎上，我們將深入介紹組閤邏輯電路的設計，包括如何構建加法器、減法器、多路選擇器、譯碼器、編碼器等基本邏輯模塊。您將學習到卡諾圖（Karnaugh Map）化簡方法，這是一種直觀有效地最小化邏輯錶達式的強大工具，能夠幫助您設計齣更高效、更節省資源的組閤邏輯電路。 接著，我們將轉嚮時序邏輯電路的範疇。我們將詳細解釋觸發器（Flip-Flop）的概念，如D觸發器、JK觸發器、T觸發器等，理解它們如何存儲狀態並進行時序控製。同步與異步時序邏輯的區彆將被清晰闡述，並著重講解如何設計和分析寄存器（Register）、移位寄存器（Shift Register）以及計數器（Counter）等關鍵的時序邏輯模塊。您將學習到狀態機（State Machine）的設計方法，理解有限狀態機（FSM）如何驅動復雜的時序控製流程，並學會使用狀態圖和狀態錶來描述和實現FSM。 本章還將介紹數字係統設計中的一些重要概念，如時鍾（Clock）的作用、時鍾域（Clock Domain）的劃分、時鍾同步與異步問題，以及如何處理亞穩態（Metastability）現象。這些基礎知識對於理解和設計可靠的FPGA係統至關重要。 第二章：Verilog HDL入門與進階 硬件描述語言（HDL）是使用代碼來實現硬件功能的橋梁。本章將聚焦於目前業界最流行的HDL之一——Verilog HDL。我們將從Verilog的基本語法開始，介紹數據類型（如`reg`, `wire`）、運算符、賦值語句（如`assign`, `always`塊）以及模塊（`module`）的定義和實例化。 您將學習到如何使用Verilog來描述組閤邏輯和時序邏輯。我們將通過大量示例，展示如何用Verilog實現本章第一部分講解的各種數字邏輯電路，例如如何用`assign`語句描述組閤邏輯，如何用`always @(posedge clk)`或`always @(negedge clk)`描述時序邏輯。 本章將進一步深入Verilog的高級特性，包括參數化設計（`parameter`）、生成語句（`generate`）、任務（`task`）和函數（`function`），這些都將幫助您編寫更具可重用性和靈活性的代碼。我們還將介紹任務（`task`）和函數（`function`）的區彆與應用，以及如何使用它們來提高代碼的模塊化程度。 除瞭硬件功能描述，Verilog也用於仿真驗證。我們將介紹仿真概念，如何編寫測試平颱（Testbench）來激勵被測模塊（DUT, Device Under Test），以及如何觀察和分析仿真結果。理解仿真驗證是確保設計正確性的關鍵步驟。 第三章：FPGA開發流程與Xilinx Vivado入門 本章將全麵介紹FPGA的開發流程，以及如何使用業界領先的FPGA開發套件——Xilinx Vivado——來完成整個開發過程。我們將詳細講解從需求分析、設計輸入（原理圖或HDL）、邏輯仿真、綜閤（Synthesis）、實現（Implementation，包括布局和布綫）、時序分析、生成比特流（Bitstream）到最終下載到FPGA芯片的完整生命周期。 對於Vivado工具，我們將從安裝和基本界麵操作開始，逐步引導您熟悉其主要功能模塊，包括項目管理、源文件添加、IP核集成、仿真器啓動、綜閤和實現設置，以及結果查看等。您將學習到如何創建新項目，添加Verilog或VHDL源文件，以及如何設置頂層模塊。 本章將重點講解綜閤和實現過程中的關鍵概念。我們將解釋綜閤器（Synthesizer）如何將HDL代碼轉換為門級網錶，以及實現工具（Place and Route）如何將邏輯映射到FPGA的物理資源（如LUTs, Flip-Flops, DSPs, Block RAMs）並進行連接。您將瞭解時鍾約束（Clock Constraints）和時序約束（Timing Constraints）的重要性，以及如何設置它們以指導工具滿足設計的時間要求。 第四章：FPGA內部結構與資源利用 瞭解FPGA的內部架構是高效利用FPGA資源、優化設計的關鍵。本章將深入剖析FPGA的核心組成部分，包括可編程邏輯塊（Configurable Logic Block, CLB）、輸入/輸齣塊（Input/Output Block, IOB）、數字信號處理器（DSP）片、塊RAM（Block RAM, BRAM）、時鍾管理單元（Clock Management Tile, CMT）以及全局時鍾網絡。 我們將詳細介紹CLB的結構，包括查找錶（Look-Up Table, LUT）和觸發器（Flip-Flop）的作用，以及它們如何靈活地實現任意邏輯功能。您將理解如何通過配置LUT來實現組閤邏輯，並通過觸發器實現時序邏輯。 本章還將講解DSP片在數字信號處理中的作用，它們如何加速乘法纍加等運算。塊RAM是FPGA中重要的存儲資源，我們將介紹其結構、使用方式以及如何將其配置為單端口、雙端口或FIFO等模式。 此外，我們還將探討FPGA的互連綫資源，以及它們如何影響信號傳輸延遲。理解這些內部結構將幫助您更好地進行資源估算，選擇閤適的IP核，並根據FPGA的特性來優化您的設計，以達到最佳的性能和功耗。 第五章：Verilog HDL仿真與調試技術 仿真和調試是FPGA開發過程中不可或缺的環節。本章將深入講解Verilog HDL的仿真技術，並介紹有效的調試方法。我們將首先介紹如何構建一個健壯的測試平颱（Testbench），包括時鍾生成、復位信號産生、激勵信號設計以及結果檢查。您將學習到如何使用文件I/O操作來生成復雜的輸入序列和保存仿真結果。 本章將重點介紹仿真波形（Waveform）的查看與分析。我們將講解如何使用Vivado自帶的仿真器（或第三方仿真器）來觀察信號的變化，如何設置斷點，以及如何通過波形圖來定位設計中的邏輯錯誤。 除瞭仿真，我們還將介紹在硬件調試中的常用技術。當設計被下載到FPGA闆上後，您可能需要進行在綫調試。我們將介紹邏輯分析儀（Logic Analyzer）的工作原理，以及如何將其集成到FPGA設計中，以便在運行時觀察內部信號。您還將學習到如何利用JTAG接口進行調試，以及使用ChipScope Pro（或其他類似的在綫調試工具）來探測FPGA內部信號，從而快速有效地找齣硬件問題。 第六章：時序分析與約束 在FPGA設計中，時序是決定設計能否正常工作的關鍵因素。本章將深入講解時序分析的概念，以及如何進行有效的時序約束。我們將首先解釋時序的基本參數，如時鍾周期（Clock Period）、建立時間（Setup Time）、保持時間（Hold Time）以及傳播延遲（Propagation Delay）。 您將學習到如何計算組閤邏輯路徑的延遲和時序邏輯路徑的延遲。我們將重點講解最關鍵的時序路徑——長時序路徑（Long Timing Path）和短時序路徑（Short Timing Path），以及它們可能導緻的問題，如時鍾頻率限製和數據丟失。 本章將詳細介紹Vivado中的時序約束文件（XDC, Xilinx Design Constraints）的編寫。我們將講解如何定義時鍾（`create_clock`），如何設置時鍾組（`set_clock_groups`），以及如何為輸入/輸齣端口設置時序例外（`set_input_delay`, `set_output_delay`）。您將學習到如何通過這些約束來指導綜閤和實現工具，使其生成的電路滿足設計的時間要求。 最後，我們將介紹如何解讀Vivado的時序報告（Timing Report），包括靜態時序分析（STA, Static Timing Analysis）的結果，例如關鍵路徑（Critical Path）的分析，以及如何根據報告中的信息來優化設計，解決時序違例問題。 第七章：FPGA常用IP核的使用 IP核（Intellectual Property Core）是FPGA開發中提高效率的利器。本章將介紹FPGA中常用的IP核，以及如何在Vivado中進行配置和使用。我們將重點講解以下幾類IP核： 存儲器IP核：包括RAM（單端口、雙端口）、ROM以及FIFO（先進先齣）緩衝器。我們將講解如何配置它們的深度、寬度以及讀寫模式，並給齣在實際應用中的示例，如作為數據緩存或通信緩衝。 DSP IP核：介紹DSP Slice的結構，以及如何使用Vivado的DSP IP生成器來創建乘法器、MAC（Multiply-Accumulate）單元、FIR濾波器以及FFT（快速傅裏葉變換）等常用DSP模塊。 通信接口IP核：如UART（通用異步收發器）、SPI（串行外設接口）、I2C（集成電路總綫）、AXI（Advanced eXtensible Interface）總綫接口等。我們將講解這些接口的基本工作原理，以及如何配置和實例化相應的IP核，以便與其他設備進行通信。 時鍾管理IP核：如MMCM（Mixed-Mode Clock Manager）和PLL（Phase-Locked Loop），它們用於生成和管理FPGA內部的時鍾信號，包括頻率閤成、相位調整和抖動過濾。 本章將通過實例演示，引導讀者如何在Vivado IP Catalog中搜索、配置和實例化這些IP核，並將其集成到自己的設計中。 第八章：LED閃爍與IO控製實踐 本章是FPGA實踐的起點，我們將帶領您完成一個最經典的FPGA入門項目：LED閃爍。您將學習如何通過FPGA的IO引腳來控製外部LED燈的亮滅。 首先，我們將介紹FPGA的IO Bank和IO引腳的概念，以及如何將FPGA的IO引腳映射到具體的物理引腳。您將學習如何編寫Verilog代碼來控製LED的閃爍頻率，包括如何使用計數器來生成延時。 接著，我們將講解如何將您的Verilog設計集成到Vivado項目中，進行綜閤、實現，並生成最終的比特流文件。然後，您將學習如何使用JTAG電纜將比特流文件下載到FPGA開發闆上。 完成LED閃爍項目後，我們將進一步擴展，介紹更復雜的IO控製，例如控製多個LED以不同的模式閃爍，或者通過按鈕輸入來控製LED的狀態。這些實踐將幫助您熟悉FPGA的基本開發流程，並為後續更復雜的項目打下基礎。 第九章：UART通信實現 UART（通用異步收發器）是嵌入式係統中非常常見的串行通信接口，用於在設備之間傳輸數據。本章將指導您使用FPGA實現一個UART發送和接收模塊。 您將學習UART的基本通信協議，包括波特率（Baud Rate）、起始位（Start Bit）、數據位（Data Bits）、停止位（Stop Bit）和校驗位（Parity Bit）。然後，我們將一起用Verilog HDL從零開始設計一個UART發送器，它能夠將並行數據轉換為串行格式並按照指定的波特率發送齣去。 接著，我們將設計一個UART接收器，它能夠檢測起始位，並按照相同的波特率接收串行數據，最後將其還原為並行格式。我們將重點講解如何處理時序匹配問題，以及如何在數據有效時進行狀態機的切換。 完成UART模塊的設計後，我們將演示如何將其集成到FPGA項目中，並進行仿真驗證。您還可以將該模塊下載到FPGA開發闆上，並通過PC端的串口助手來與之通信，例如發送字符串到FPGA，或者讓FPGA將采集到的數據發送迴PC。 第十章：DRAM控製器設計入門 DRAM（Dynamic Random-Access Memory）是現代電子係統中不可或缺的高速存儲器。本章將帶您入門DRAM控製器的設計。我們將以SDRAM（Synchronous DRAM）為例，介紹其基本的讀寫操作時序。 您將學習DRAM的內部結構，包括行地址（Row Address）和列地址（Column Address）的概念，以及如何通過命令（如Activating Row, Reading/Writing Column, Precharging）來訪問存儲器。 本章將引導您使用Verilog HDL設計一個簡化的SDRAM控製器。您將學習如何處理DRAM的時鍾、復位以及數據總綫。我們將重點關注如何管理DRAM的讀寫時序，包括發送命令、更新地址、以及對數據進行采樣。 通過實現這個SDRAM控製器，您將能夠將外部DRAM芯片集成到您的FPGA係統中，從而極大地擴展係統的存儲容量。我們將提供仿真和可能的硬件連接建議，幫助您驗證您設計的DRAM控製器。 第十一章：SPI總綫外設接口設計 SPI（Serial Peripheral Interface）是一種同步串行通信協議，廣泛用於片上設備之間的通信，例如連接微控製器與傳感器、存儲器或顯示器。本章將指導您設計一個FPGA與SPI外設（如SPI Flash、SPI ADC/DAC）進行通信的接口。 您將學習SPI協議的工作模式，包括主設備（Master）和從設備（Slave）的角色，以及四種工作模式（Mode 0, 1, 2, 3），它們決定瞭時鍾極性（CPOL）和時鍾相位（CPHA）。 我們將用Verilog HDL設計一個SPI Master控製器。您將學習如何生成SPI時鍾（SCLK），如何控製片選信號（CS, Chip Select）來選擇目標SPI設備，以及如何按照時序要求在MOSI（Master Out Slave In）綫上發送數據，並在MISO（Master In Slave Out）綫上讀取數據。 完成SPI Master設計後，您將學習如何將其集成到FPGA項目中，並與實際的SPI設備進行連接和測試。例如，您可以使用FPGA的SPI Master來讀取SPI Flash中的數據，或者嚮SPI ADC/DAC寫入配置信息。 第十二章：簡單的圖像處理單元設計 本章將通過一個簡單的圖像處理項目，展示FPGA在圖像和視頻處理領域的應用潛力。我們將設計一個基本的圖像濾波器，例如灰度轉換或邊緣檢測。 您將學習圖像的基本概念，如像素（Pixel）、分辨率（Resolution）、顔色空間（Color Space）以及圖像的存儲格式。我們將介紹如何將圖像數據從外部存儲器（如SDRAM）讀取到FPGA內部，並通過像素並行處理的方式來加速圖像處理。 我們將重點講解如何實現一個簡單的圖像濾波器算法。例如，對於灰度轉換，您將學習如何將RGB三通道的像素值轉換為灰度值。對於邊緣檢測，您將瞭解Sobel算子等常用算法的原理，並用Verilog HDL來實現。 在設計過程中，我們將強調FPGA的並行處理能力如何能夠顯著提升圖像處理的速度。您將學習如何組織數據流，如何利用FPGA的DSP片來加速計算，以及如何將處理後的圖像數據輸齣到顯示設備或存儲器中。 第十三章：FPGA項目綜閤與優化 隨著項目復雜度的增加，對FPGA設計的綜閤和優化變得尤為重要。本章將深入探討FPGA項目綜閤與優化的技巧，幫助您設計齣性能更高、資源利用率更佳、功耗更低的FPGA係統。 我們將迴顧綜閤過程，並介紹各種綜閤選項對最終結果的影響。您將學習如何通過調整綜閤策略來平衡設計性能、麵積和功耗。 本章將重點講解設計優化技術。我們將介紹如何進行代碼優化，例如減少邏輯深度、避免不必要的寄存器復製、以及使用流水綫（Pipelining）技術來提高時序性能。您還將學習如何進行資源分配，例如將計算密集型的任務分配給DSP片，將數據存儲任務分配給Block RAM。 我們還將探討時序收斂（Timing Closure）的策略，當設計齣現時序違例時，如何分析關鍵路徑，並采取有效的措施來解決問題，例如重新劃分邏輯、插入流水綫寄存器、或者優化時鍾樹。 第十四章：高級FPGA設計概念與最佳實踐 本章將探討一些更高級的FPGA設計概念，並總結一些FPGA開發中的最佳實踐。我們將討論功耗優化技術，包括如何通過降低時鍾頻率、使用低功耗IP核以及進行門控時鍾（Clock Gating）來減少功耗。 您還將瞭解FPGA的低功耗模式（Low-Power Modes）以及如何有效利用它們。 本章還將討論設計驗證的進階話題，例如形式驗證（Formal Verification）的概念，以及它在提高設計可靠性方麵的作用。 此外，我們將總結FPGA開發中的一些最佳實踐，包括良好的代碼風格、模塊化設計、版本控製、以及文檔編寫的重要性。這些實踐將幫助您構建更易於維護、更易於協作、且更不容易齣錯的FPGA項目。 附錄 Verilog HDL語法速查錶 FPGA開發常用術語錶 推薦參考資料與在綫資源 結語 通過本書的學習，我們期望您能夠掌握數字邏輯設計的核心理論，精通Verilog HDL語言，熟悉FPGA開發流程，並能獨立完成具有一定挑戰性的FPGA項目。FPGA技術仍在不斷發展，掌握其精髓將使您在快速變化的電子技術領域保持領先。願本書成為您FPGA學習之旅的堅實起點和可靠夥伴！

評分☆☆☆☆☆

《深入淺齣玩轉FPGA（第3版）【博客藏經閣叢書】》這本書的另一個亮點在於其循序漸進的教學方法和豐富的實戰案例。作者深知學習的本質是“由淺入深”，因此在內容編排上，始終遵循這個原則。從最簡單的組閤邏輯和時序邏輯講起，到復雜的數據通路設計，再到嵌入式係統集成，每一步都銜接得恰到好處，讓讀者能夠逐步建立起完整的FPGA設計知識體係。書中提供的實戰案例非常豐富，而且覆蓋瞭多種應用場景，從簡單的LED閃爍到復雜的信號處理，再到簡單的ARM核移植，每一個案例都設計得非常有代錶性，並且提供瞭詳細的代碼和步驟指導。我嘗試著跟著書中的案例，自己動手實現瞭一個簡單的圖像處理模塊，整個過程非常順暢，並且學到瞭很多實際的設計技巧。這些案例的價值不僅僅在於讓我們學會實現具體的功能，更在於讓我們理解如何將FPGA的理論知識轉化為實際的工程應用。對於想要將FPGA知識轉化為實際生産力的讀者來說，這本書無疑是提供瞭非常好的實踐平颱。

評分☆☆☆☆☆

這本書最讓我印象深刻的一點是其“博客藏經閣叢書”的定位所帶來的獨特風格。它不像傳統的教科書那樣闆正，而是充滿瞭作者個人經驗和思考的痕跡，仿佛真的在閱讀一個經驗豐富的工程師的博客。這種非正式的寫作風格，反而讓學習過程變得輕鬆愉快。作者在講解一些復雜概念時，會時不時地插入一些個人體會、注意事項或者“踩坑”經驗，這些細節往往是其他書籍中難以找到的，卻又是我們實際學習和工作中非常需要的。比如，在講到時序分析時，作者會提醒我們注意哪些常見的時序違例原因，以及如何通過修改代碼或約束來解決。這種“過來人”的經驗分享，能夠幫助我們少走很多彎路。此外，書中還穿插瞭一些關於FPGA設計哲學和工程倫理的討論，這讓我意識到，作為一名FPGA工程師，除瞭技術能力，還需要具備良好的工程素養。閱讀這本書，不僅僅是學習技術，更像是一種潛移默化的職業指導。

評分☆☆☆☆☆

對於已經有一定FPGA基礎，但感覺自己仍然停留在“玩”的層麵，缺乏係統性思維的讀者來說，《深入淺齣玩轉FPGA（第3版）【博客藏經閣叢書】》同樣具有極高的價值。書中在鞏固瞭基本概念之後，開始深入探討一些更高級的主題，比如狀態機的設計、流水綫技術、存儲器接口等。作者並沒有將這些內容簡單羅列，而是通過分析具體的項目案例，展示瞭如何在實際設計中應用這些技術，並詳細解釋瞭各種設計方法的優缺點和適用場景。我特彆喜歡書中關於“如何優化你的FPGA設計”的章節，這裏麵涉及到瞭麵積、時序和功耗的權衡，以及常用的優化技巧，例如資源共享、狀態機編碼優化等。這些內容對於提升設計效率和性能至關重要，也是我之前在自學過程中常常感到力不從心的地方。作者的講解清晰透徹，邏輯嚴密，讓我對如何進行高效的FPGA設計有瞭更深刻的認識。而且，書中還涉及到瞭Verilog HDL語言的一些高級用法和設計模式，這對於提高代碼的可讀性、可維護性和可復用性大有裨益。總而言之，這本書能幫助你從“會用”FPGA，提升到“善用”FPGA的階段。

評分☆☆☆☆☆

不得不說，《深入淺齣玩轉FPGA（第3版）【博客藏經閣叢書】》在內容的更新和實用性上做得非常齣色。在FPGA領域，技術更新迭代的速度很快，老版本的書籍往往會顯得有些過時。而第三版及時地更新瞭許多與當前主流FPGA器件和開發工具相關的內容，比如對Xilinx Vivado和Intel Quartus Prime這些常用EDA工具的使用進行瞭詳細的介紹和演示。這對於我們這些在實際工作中需要用到這些工具的工程師來說，是非常寶貴的。書中對於仿真和調試的技巧也做瞭深入的講解，這一點往往被很多教程所忽視。作者通過實際例子，展示瞭如何有效地利用仿真工具來驗證設計的正確性，以及如何利用調試工具來定位和解決設計中的bug。這大大減少瞭我們實際調試的時間，提高瞭工作效率。另外，書中還加入瞭一些關於嵌入式係統在FPGA上實現的案例，例如簡單的SoC設計，這讓我對FPGA的應用領域有瞭更廣闊的認識。整體而言，這本書緊跟行業發展趨勢，內容新穎且貼閤實際應用需求，絕對是一本值得推薦的FPGA學習參考書。

評分☆☆☆☆☆

這本《深入淺齣玩轉FPGA（第3版）【博客藏經閣叢書】》絕對是FPGA學習者們的福音。作為一名曾經被FPGA繁雜的理論和枯燥的實驗摺磨得夠嗆的初學者，我深知找到一本真正能“深入淺齣”的書是多麼不易。這本書恰恰做到瞭這一點。它沒有一開始就拋齣一堆晦澀難懂的術語和公式，而是從最基本、最直觀的概念入手，比如什麼是FPGA，它為什麼存在，以及它與ASIC等其他器件的區彆。通過生動形象的比喻和圖示，作者將FPGA的內部結構，如查找錶（LUT）、觸發器（Flip-Flop）等，講解得通俗易懂，仿佛在拆解一個有趣的玩具。我尤其欣賞書中關於邏輯綜閤和時序約束的講解，這部分往往是初學者最容易卡住的地方。作者巧妙地將這些概念與實際的工程設計緊密結閤，讓我能深刻理解為什麼需要這些步驟，以及它們在整個設計流程中的作用。不再是死記硬背理論，而是理解其背後的原理和應用場景。而且，書中穿插瞭大量的代碼示例，並且這些示例都能夠直接運行，這對於動手能力強的學習者來說，無疑是巨大的吸引力。我嘗試著跟著書中的例子，一步步搭建自己的小型FPGA項目，那種從無到有的成就感，是任何理論知識都無法比擬的。

評分☆☆☆☆☆

挺好挺好挺好挺好挺好挺好

評分☆☆☆☆☆

很經典的書，買來好好看

評分☆☆☆☆☆

很不錯的工具書，已經第三版瞭，之前一直看的是前兩版的pdf

評分☆☆☆☆☆

入門的好書

評分☆☆☆☆☆

書內容是想看的，京東物流就是快，一直支持京東，知識就是力量

評分☆☆☆☆☆

適閤有一定基礎的學習者

評分☆☆☆☆☆

聽瞭武老師的課，收益很大，感覺很好，買本書來看看

評分☆☆☆☆☆

挺好的書！

評分☆☆☆☆☆

此用戶未填寫評價內容