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梅雪松，袁玉卓，曾凯锋等 著

图书标签:

• FPGA
• 自学
• 设计
• 验证
• 梅雪松
• 大道至简
• 入门
• 数字电路
• 硬件开发
• VHDL

店铺： 义博图书专营店

出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787512424746

商品编码：15888420766

套装2册：

FPGA自学笔记 设计与验证

手把手教你学FPGA设计 基于大道至简的至简设计法书号:9787512424746 9787512423794

 FPGA自学笔记—设计与验证 梅雪松 fpga教程书籍 FPGA数字逻辑设计 预售

区域包邮 正版，， 著

基本信息

书名：FPGA自学笔记—设计与验证

：69.00元

作者：梅雪松,袁玉卓,曾凯锋

出版社：北京航空航天大学出版社

出版日期：2017-08-01

ISBN：9787512424746

字数：

页码：454

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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　　FPGA自学笔记—设计与验证

n

　　这本书打破了重实验现象，轻仿真验证的学习误区，书中每一个实验,无论是zui基础的点亮 LED灯,还是综合的多模块数字系统设计,以及复杂的 SDRAM 控制器设计,都严格按照“设计+验证”的流程进行。 同时，本书由浅入深，全流程的讲解；先,通过知识背景的介绍,讲解设计中需要注意的问题；接着,一步一步地根据设计需求完成设计中的每一个部分；然后，编写Testbench文件,使用 ModelSim 软件对设计进行仿真验证；zui后，仿真验证通过后，再配置到 FPGA 器件中运行，如果板级运行不正确，则再回到仿真波形中查找可能的错误原因，在必要时使用板级验证工具如Signaltap Ⅱ进行板级调试。本书对于不同水平的技术人员，都是一本不错的自学和参考用书。

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内容提要

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　　FPGA自学笔记—设计与验证

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　　本书以Intel CycloneⅣ E系列FPGA 为例,系统介绍了FPGA 的硬件结构、电路设计以及逻辑设计和验证流程。书中以若干个具有工程实用意义的案例为背景,详细介绍了FPGA 数字逻辑设计中常见的功能模块设计思路、FPGA 片上资源的使用方法、开发软件中各种调试工具的使用，包括SignaltapⅡ、ISystem Sources and Probes Editor、ISystem Memory Content Editor。本书后通过若干个综合性实例,讲解了复杂数字系统的设计方法和验证思路。作为实用型FPGA 教程，本书的每一个实验都有完整的仿真和验证过程,即强调了仿真验证在FPGA设计中的重要作用。

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　　本书可作为工程应用类、电子信息类专业本科生以及相关专业专科生的EDA 基础类课程的教材；也可作为FPGA自学人员,以及从事FPGA开发的工程技术人员的培训教材和参考用书。

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目录

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第1章 从头认识FPGA ……………………………………………………………… 1

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1.1 CycloneⅣ EFPGA原理与应用 ……………………………………………… 1

n

1.1.1 CycloneⅣ E概述 ………………………………………………………… 1

n

1.1.2 CycloneⅣ E扩展资源介绍 ……………………………………………… 4

n

1.1.3 重点电路设计 ……………………………………………………………… 5

n

1.2 IntelFPGA开发环境 ………………………………………………………… 17

n

1.2.1 Quartus软件的发展史 …………………………………………………… 18

n

1.2.2 QuartusPrime的下载 …………………………………………………… 18

n

1.2.3 QuartusPrime的安装 …………………………………………………… 21

n

1.2.4 QuartusPrime软件的基本使用 ………………………………………… 27

n

第2章 FPGA开发软硬件平台介绍 ………………………………………………… 39

n

2.1 AC620开发套件………………………………………………………………… 39

n

2.1.1 AC620开发板的功能特点 ………………………………………………… 39

n

2.1.2 AC620开发板的使用 ……………………………………………………… 43

n

2.2 IntelFPGA开发流程 ………………………………………………………… 57

n

2.2.1 建立工程 …………………………………………………………………… 57

n

2.2.2 设计输入 …………………………………………………………………… 61

n

2.2.3 分析和综合 ………………………………………………………………… 61

n

2.2.4 功能仿真 …………………………………………………………………… 62

n

2.2.5 综合与布局布线 …………………………………………………………… 66

n

2.2.6 时序仿真 …………………………………………………………………… 66

n

2.2.7 I/O分配以及生成配置文件 ……………………………………………… 67

n

2.2.8 配置FPGA下载…………………………………………………………… 67

n

2.3 FPGA设计的烧写与投产 ……………………………………………………… 68

n

2.3.1 FPGA固件存储方案 ……………………………………………………… 68

n

2.3.2 CycloneⅣ EFPGA固件烧写方案 ……………………………………… 69

n

2.3.3 烧写文件JIC的产生 ……………………………………………………… 70

n

第3章 FPGA基本数字逻辑设计 …………………………………………………… 74

n

3.1 组合逻辑电路设计———译码器 ………………………………………………… 74

n

3.1.1 译_码器工作原理 …………………………………………………………… 74

n

3.1.2 译码器Verilog实现 ……………………………………………………… 75

n

3.1.3 激励创建及仿真测试 ……………………………………………………… 76

n

3.2 时序逻辑电路设计———计数器 ………………………………………………… 79

n

3.2.1 计数器工作原理 …………………………………………………………… 80

n

3.2.2 计数器Verilog实现 ……………………………………………………… 81

n

3.2.3 仿真及板级验证 …………………………………………………………… 82

n

3.3 IP核应用———计数器 ………………………………………………………… 85

n

3.3.1 IP核创建流程 ……………………………………………………………… 85

n

3.3.2 仿真及板级验证 …………………………………………………………… 89

n

3.3.3 已生成IP核的参数修改 ………………………………………………… 90

n

3.3.4 QuartusⅡ中IP核参数的修改…………………………………………… 94

n

3.4 BCD计数器设计与验证 ……………………………………………………… 95

n

3.4.1 BCD码原理 ………………………………………………………………… 95

n

3.4.2 BCD计数器的 Verilog实现 ……………………………………………… 96

n

3.4.3 激励创建及仿真测试 ……………………………………………………… 97

n

3.4.4 级联BCD计数器设计与仿真 …………………………………………… 98

n

3.5 阻塞赋值与非阻塞赋值原理分析 …………………………………………… 103

n

3.5.1 不同赋值方式的对比与实现 …………………………………………… 103

n

3.5.2 不同赋值方式的仿真及测试 …………………………………………… 105

n

3.6 状态机设计实例 ……………………………………………………………… 108

n

3.6.1 状态机工作原理 ………………………………………………………… 108

n

3.6.2 字符串检测状态机实现 ………………………………………………… 110

n

3.6.3 激励创建及仿真测试 …………………………………………………… 113

n

3.7 独立按键消抖设计与验证 …………………………………………………… 115

n

3.7.1 按键的物理结构及电路设计 …………………………………………… 115

n

3.7.2 硬件电路实现按键消抖 ………………………………………………… 116

n

3.7.3 状态机实现按键消抖 …………………………………………………… 118

n

3.7.4 激励创建及仿真测试 …………………………………………………… 124

n

3.7.5 任务及随机函数的使用 ………………………………………………… 125

n

3.8 模块化设计基础———加减法计数器 ………………………………………… 129

n

3.8.1 模块功能划分 …………………………………………………………… 129

n

3.8.2 模块功能设计 …………………………………………………………… 129

n

3.8.3 仿真及板级验证 ………………………………………………………… 132

n

3.9 8位7段数码管驱动设计与验证 …………………………………………… 134

n

3.9.1 数码管驱动原理 ………………………………………………………… 134

n

3.9.2 三线制数码管电路设计 ………………………………………………… 137

n

3.9.3 数码管动态扫描驱动设计 ……………………………………………… 138

n

3.9.4 ISSP生成及使用 ………………………………………………………… 145

n

3.9.5 板级调试与验证 ………………………………………………………… 149

n

3.9.6 QuartusⅡ中ISSP的使用方法 ………………………………………… 152

n

3.10 串口发送模块设计与验证 …………………………………………………… 153

n

3.10.1 异步串行通信原理及电路设计 ………………………………………… 154

n

3.10.2 UART异步串行通信发送模块设计与实现…………………………… 157

n

3.10.3 激励创建及仿真测试 …………………………………………………… 162

n

3.10.4 按键控制串口发送设计 ………………………………………………… 163

n

3.11 串口接收模块的设计与验证 ………………………………………………… 165

n

3.11.1 串口接收原理分析 ……………………………………………………… 166

n

3.11.2 UART异步串行通信接收模块设计与实现…………………………… 167

n

3.11.3 仿真及板级验证 ………………………………………………………… 171

n

第4章 FPG上专用资源使用 …………………………………………………… 176

n

4.1 嵌入式RAM 的使用———双端口RAM …………………………………… 176

n

4.1.1 CycloneⅣ体系结构及嵌入式存储器原理 ……………………………… 176

n

4.1.2 IP核使用———dpram …………………………………………………… 178

n

4.1.3 激励创建及仿真测试 …………………………………………………… 182

n

4.2 搭建串口收发与双口RAM 存储的简易应用系统 ………………………… 185

n

4.2.1 系统模块功能划分及接口设计 ………………………………………… 185

n

4.2.2 顶层文件设计 …………………………………………………………… 185

n

4.2.3 控制模块设计 …………………………………………………………… 186

n

4.2.4 仿真及板级验证 ………………………………………………………… 187

n

4.3 嵌入式RAM 的使用———ROM ……………………………………………… 190

n

4.3.1 IP核使用———ROM ……………………………………………………… 191

n

4.3.2 激励创建及仿真测试 …………………………………………………… 193

n

4.3.3 SignaTapⅡ使用及板级验证 …………………………………………… 195

n

4.4 嵌入式块RAM 的使用———FIFO …………………………………………… 201

n

4.4.1 FIFO的相关知识 ………………………………………………………… 202

n

4.4.2 IP核的使用———FIFO…………………………………………………… 204

n

4.5 PLL锁相环介绍与简单应用 ………………………………………………… 213

n

4.5.1 PLL相关知识 …………………………………………………………… 213

n

4.5.2 IP核使用———PLL ……………………………………………………… 215

n

4.5.3 仿真及板级验证 ………………………………………………………… 219

n

第5章 FPGA进阶数字逻辑设计 …………………………………………………… 223

n

5.1 无源蜂鸣器驱动设计与验证 ………………………………………………… 223

n

5.1.1 无源蜂鸣器电路设计 …………………………………………………… 223

n

5.1.2 无源蜂鸣器驱动原理 …………………………………………………… 224

n

5.1.3 PWM 发生器模块设计…………………………………………………… 225

n

5.1.4 仿真及板级验证 ………………………………………………………… 227

n

5.2 线性序列机与串行接口DAC驱动设计与验证……………………………… 232

n

5.2.1 DAC芯片概述及电路设计 ……………………………………………… 232

n

5.2.2 TLV5618型DAC芯片输出电压计算原理 …………………………… 234

n

5.2.3 TLV5618型DAC接口时序 …………………………………………… 235

n

5.2.4 线性序列机设计思想与接口时序设计 ………………………………… 236

n

5.2.5 基于线性序列机的DAC驱动设计 ……………………………………… 238

n

5.2.6 仿真及板级测试 ………………………………………………………… 241

n

5.3 线性序列机与串行接口ADC驱动设计与验证……………………………… 243

n

5.3.1 ADC芯片概述及电路设计 ……………………………………………… 244

n

5.3.2 ADC128S022型ADC接口时序 ………………………………………… 245

n

5.3.3 ADC128S022接口时序设计 …………………………………………… 247

n

5.3.4 基于线性序列机的ADC驱动设计 ……………………………………… 249

n

5.3.5 仿真及板级测试 ………………………………………………………… 252

n

5.4 HT6221红外遥控解码设计与验证 ………………………………………… 257

n

5.4.1 红外遥控系统组成及电路设计 ………………………………………… 257

n

5.4.2 红外遥控协议分析(NEC协议)………………………………………… 258

n

5.4.3 红外解码模块设计 ……………………………………………………… 260

n

5.4.4 仿真及板级验证 ………………………………………………………… 265

n

5.5 TFT显示屏驱动设计与验证 ………………………………………………… 267

n

5.5.1 TFT触摸屏驱动电路设计 ……………………………………………… 268

n

5.5.2 RGB接口TFT屏扫描方式……………………………………………… 270

n

5.5.3 RGB接口TFT屏时序分析……………………………………………… 271

n

5.5.4 RGB接口TFT屏驱动设计……………………………………………… 272

n

5.5.5 仿真及板级验证 ………………………………………………………… 275

n

第6章 FPGA综合数字系统设计 …………………………………………………… 280

n

6.1 八通道数字电压表 …………………………………………………………… 280

n

6.1.1 数字电压表功能划分 …………………………………………………… 280

n

6.1.2 按键输入模块 …………………………………………………………… 281

n

6.1.3 通道选择模块 …………………………………………………………… 281

n

6.1.4 ADC控制模块———ADC128S022 ……………………………………… 282

n

6.1.5 数据预处理模块 ………………………………………………………… 282

n

6.1.6 码制转换模块 …………………………………………………………… 284

n

6.1.7 数码管驱动模块 ………………………………………………………… 287

n

6.1.8 顶层设计 ………………………………………………………………… 288

n

6.1.9 基于查找表的数据电压换算 …………………………………………… 289

n

6.2 双通道幅频相可调DDS信号发生器 ………………………………………… 292

n

6.2.1 DDS原理与实现 ………………………………………………………… 293

n

6.2.2 数/模转换器(DAC)驱动模块设计 ……………………………………… 299

n

6.2.3 串口命令接收与解析 ……………………………………………………303

n

6.2.4 信号发生器顶层设计 …………………………………………………… 315

n

6.2.5 系统测试 ………………………………………………………………… 316

n

6.3 串口读/写EEPROM ………………………………………………………… 317

n

6.3.1 I2C基本概念 ……………………………………………………………… 317

n

6.3.2 I2C协议时序介绍 ………………………………………………………… 318

n

6.3.3 I2C器件地址 ……………………………………………………………… 319

n

6.3.4 I2C存储器地址 …………………………………………………………… 320

n

6.3.5 I2C写时序 ………………………………………………………………… 321

n

6.3.6 I2C单字节读时序 ………………………………………………………… 323

n

6.3.7 I2C读/写器件控制器设计 ……………………………………………… 325

n

6.3.8 I2C控制器仿真验证 ……………………………………………………… 335

n

6.3.9 串口读/写EEPROM 系统设计 ………………………………………… 341

n

6.3.10 串口读/写 EEPROM 仿真验证 ……………………………………… 351

n

6.3.11 串口读/写EEPROM 板级验证 ……………………………………… 355

n

6.4 基于串口猎人的虚拟示波器 ………………………………………………… 359

n

6.4.1 系统结构 ………………………………………………………………… 359

n

6.4.2 模块详解 ………………………………………………………………… 361

n

6.4.3 仿真验证 ………………………………………………………………… 375

n

6.4.4 基于串口猎人的板级验证 ……………………………………………… 385

n

6.5 SDRAM 控制器设计 ………………………………………………………… 391

n

6.5.1 SDRAM 基本概念………………………………………………………… 391

n

6.5.2 SDRAM 存取原理………………………………………………………… 392

n

6.5.3 SDRAM 器件引脚说明…………………………………………………… 394

n

6.5.4 SDRAM 特性 …………………………………………………………… 395

n

6.5.5 SDRAM 操作命令介绍…………………………………………………… 396

n

6.5.6 SDRAM 操作时序………………………………………………………… 403

n

6.5.7 SDRAM 控制器设计……………………………………………………… 418

n

6.5.8 SDRAM 控制器仿真验证………………………………………………… 425

n

6.5.9 SDRAM 控制器设计优化………………………………………………… 430

n

6.5.10 优化控制器仿真验证 ……………………………………………………436

n

6.6 串口传图帧缓存设计 ………………………………………………………… 440

n

6.6.1 系统结构 ………………………………………………………………… 440

n

6.6.2 仿真验证 ………………………………………………………………… 446

n

6.6.3 板级验证 ………………………………………………………………… 450

n

参考文献………………………………………………………………………………… 454

作者介绍

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　　梅雪松，网名“小梅哥”，拥有多年电子设计经验，擅长知识的总结和传播，有《小梅哥和你一起深入学习FPGA》、《小梅哥FPGA学习笔记》两个系列网络博文；并推出了手把手式视频教程《FPGA设计思想与验证方法视频教程》，该教程在各大视频点击平台备受好评，网友称其为学习FPGA基础与提高教学视频的不二之选。同时，开设FPGA实地培训班，正式开始网络和实地FPGA培训，培训课程以其系统的知识讲解和生动的实例分析，得到了学员的一致肯定。

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　　袁玉卓，山东大学博士，集成电路设计专业，知识面广，专业技术背景深厚。长期从事于FPGA技术的分享和交流，拥有丰富的项目科研和实践经验，

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　　曾凯锋，杭州电子科技大学硕士，主要研究方向为FPGA与嵌入式系统设计，长期活跃于FPGA技术交流群，著有多篇FPGA设计和验证文章。

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手把手教你学FPGA设计——基于大道至简的至简设计法

， 著

基本信息

书名：手把手教你学FPGA设计——基于大道至简的至简设计法

：45.00元

作者：潘文明,易文兵

出版社：北京航空航天大学出版社

出版日期：2017-05-01

ISBN：9787512424012

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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　　手把手教你学FPGA设计——基于大道至简的至简设计法

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　　本书介绍利用硬件描述语言(VerilogHDL)设计数字系统的方法,提出计数器、状态机、FIFO的三大架构,采用理论与实践相结合的方式,详细介绍各个架构的实现步骤———“八步法”,并配以相应的项目练习。在书的后半部分,介绍模块划分的基本方法,总结并提出了模块间的交互架构,在项目实践中给出了温度监控系统、边缘检测系统等综合性项目的模式。本书可作为高等院校电子工程类、自动控制类、计算机类等专业的教材,亦可供FPGA相关行业的爱好者和从业人员自学与参考。

《数字逻辑设计与FPGA实践指南》 引言 数字逻辑电路是现代电子系统的基石，而FPGA（现场可编程门阵列）作为一种高度灵活和强大的硬件实现平台，已经成为数字系统设计与验证不可或缺的关键技术。从嵌入式系统到高性能计算，从通信设备到人工智能硬件，FPGA的身影无处不在。本书旨在为广大电子工程爱好者、在校学生以及初入FPGA设计领域的专业人士提供一套系统、深入且实用的学习路径。我们不求一步到位地掌握所有高深理论，而是强调“大道至简”的设计哲学，引导读者通过循序渐进的实践，逐步构建起扎实的数字逻辑基础和精湛的FPGA开发能力。 内容梗概 本书内容涵盖了从最基础的数字逻辑概念到复杂的FPGA应用开发的全过程，力求做到理论与实践相结合，深入浅出，易于理解。 第一部分：数字逻辑基础与FPGA入门 第一章：数字逻辑的世界 二进制与数字系统： 深入剖析二进制、十进制、十六进制等数制系统，理解其在数字电路中的核心地位。学习数制转换的各种方法，以及如何进行二进制运算（加法、减法、乘法、除法）。 逻辑门与布尔代数： 详细介绍与门、或门、非门、与非门、或非门、异或门、同或门等基本逻辑门的功能、真值表和逻辑符号。系统学习布尔代数的公理、定理和基本运算规则，掌握利用布尔代数化简逻辑表达式的方法，为后续的设计奠定理论基础。 组合逻辑电路设计： 学习如何根据逻辑功能要求，设计和分析组合逻辑电路，如译码器、编码器、多路选择器、数据选择器、比较器、加法器（半加器、全加器、并行加法器）、减法器等。讲解卡诺图（Karnaugh Map）的应用，以及如何利用它进行逻辑函数的化简和优化。 时序逻辑电路基础： 引入触发器（D触发器、T触发器、JK触发器、SR触发器）的概念，讲解其存储原理和状态转换。学习锁存器（Latches）和触发器（Flip-flops）的区别与联系，以及如何利用它们构建基本的时序电路。 状态机（FSM）入门： 介绍有限状态机（Finite State Machine）的概念，包括状态、转移、输入和输出。讲解摩尔（Moore）型和米利（Mealy）型状态机的设计原理和实现方法，为设计控制器等复杂逻辑提供基础。 第二章：FPGA技术概览与开发环境搭建 FPGA的优势与应用： 详细阐述FPGA相对于ASIC（专用集成电路）和微处理器的优势，如灵活性、开发周期短、可重构性强等，并列举FPGA在通信、金融、工业控制、军事、消费电子等领域的广泛应用案例。 FPGA芯片结构剖析： 介绍FPGA的基本组成单元，包括可配置逻辑块（CLBs/LEs）、输入输出块（IOBs）、分布式RAM/ROM、DSP Slice（数字信号处理单元）以及底层布线资源等。理解这些单元如何协同工作，实现复杂的数字逻辑功能。 主流FPGA厂商与器件： 简要介绍Xilinx、Intel（Altera）等主流FPGA厂商及其代表性的器件系列（如Xilinx的Artix-7、Kintex-7、Virtex-7系列，Intel的Cyclone-V、Arria-V、Stratix-V系列），帮助读者了解市场现状。 开发软件与工具链： 详细指导读者下载、安装和配置主流FPGA厂商提供的开发套件，如Xilinx Vivado/ISE，Intel Quartus Prime。讲解集成开发环境（IDE）的基本操作，包括项目创建、代码编辑、综合、实现（布局布线）和比特流生成等流程。 硬件开发板介绍与连接： 介绍常见的FPGA开发板，如基于Artix-7、Cyclone-V等器件的开发板。指导读者正确连接开发板与PC，以及外设（如LED、按键、数码管、传感器、显示屏等）。 第二部分：硬件描述语言（HDL）深入实践 第三章：Verilog HDL入门与进阶 Verilog HDL语法基础： 学习Verilog HDL的基本语法，包括模块（module）、端口（port）、信号（wire, reg）、参数（parameter）、赋值语句（assign, always）。讲解阻塞性赋值（=）和非阻塞性赋值（<=）的区别及其在时序逻辑设计中的应用。 组合逻辑的Verilog实现： 通过实例讲解如何使用`assign`语句和`always @()`块实现组合逻辑电路，如逻辑门、加法器、译码器等。 时序逻辑的Verilog实现： 重点讲解如何使用`always @(posedge clk or negedge reset)`块实现时序逻辑电路，包括D触发器、寄存器、计数器、移位寄存器等。强调时钟域和复位（同步/异步）的设计规范。 状态机的Verilog实现： 深入讲解如何使用Verilog HDL实现状态机，包括状态编码、状态转移逻辑和输出逻辑的设计。通过实例演示如何设计简单的控制器。 参数化设计与模块复用： 学习如何使用`parameter`定义可配置的常量，实现模块的参数化设计，提高代码的复用性和灵活性。 结构化建模与行为级建模： 理解Verilog HDL中不同的建模方式，并根据设计需求选择合适的建模方法。 第四章：VHDL语言简要介绍与应用 VHDL基本结构与语法： 简要介绍VHDL的语言特性，包括实体（entity）、架构（architecture）、端口（port）、信号（signal）、变量（variable）、常量（constant）。 VHDL实现组合与时序逻辑： 通过与Verilog的对比，展示使用VHDL实现逻辑门、触发器、计数器等基本电路的方法。 VHDL状态机设计： 演示VHDL状态机的设计方法。 第三部分：FPGA设计与验证流程详解 第五章：综合（Synthesis）与实现（Implementation） 综合流程与目标： 详细讲解综合（Synthesis）的过程，解释综合器如何将HDL代码映射到FPGA的逻辑资源。讲解综合的目标，如面积（Area）、速度（Timing）和功耗（Power）。 时序约束（Timing Constraints）： 学习设置时序约束的重要性，包括时钟周期、输入/输出延迟等。理解如何通过设置合理的时序约束来指导综合器生成满足性能要求的设计。 实现流程（布局布线）： 讲解实现（Implementation）阶段的布局（Placement）和布线（Routing）过程，以及它们对设计性能的影响。 时序分析与优化： 学习如何使用开发工具提供的时序报告（Timing Report）来分析设计的时序性能，识别关键路径，并采取相应的优化措施（如代码修改、约束调整、综合选项设置）。 逻辑优化与资源利用： 讲解综合器和实现工具如何进行逻辑优化，以及如何理解和评估FPGA资源的利用率（LUT、FF、BRAM、DSP等）。 第六章：仿真（Simulation）与验证 仿真在FPGA设计中的作用： 强调仿真作为验证设计正确性的关键环节。讲解仿真与硬件实现的区别。 编写激励（Testbench）文件： 学习如何使用Verilog HDL编写激励（Testbench）文件，为待测模块（DUT - Device Under Test）提供输入信号，并监测其输出信号。 仿真工具的使用： 介绍主流仿真工具（如Xilinx Simulator, ModelSim/QuestaSim）的基本操作，包括加载设计、加载激励、运行仿真、查看波形。 验证方法学： 介绍基本的验证方法，如信号值检查、状态检查、覆盖率分析（如果涉及）。 形式验证（Formal Verification）简介： 简要介绍形式验证的概念及其在复杂设计中发现逻辑错误的优势。 第四部分：FPGA高级应用与工程实践 第七章：常用IP核（Intellectual Property Cores）的应用 IP核的概念与优势： 讲解IP核（Intellectual Property Cores）的定义，以及它们在加速开发、提高设计质量和可靠性方面的作用。 常用IP核解析： 详细介绍一些FPGA设计中常用的IP核，例如： 存储器IP（BRAM/DDR Controller）： 如何配置和使用FPGA片内RAM（Block RAM）和片外DDR SDRAM控制器，实现数据存储。 通信接口IP（UART, SPI, I2C）： 设计和使用UART（通用异步收发器）、SPI（串行外设接口）、I2C（集成电路总线）等接口，实现与外部设备的通信。 DSP IP（乘法器、FFT）： 如何利用FPGA中的DSP Slice实现高效的乘法、乘累加等运算，以及介绍FFT（快速傅里叶变换）等算法IP的应用。 通用定时器和计数器IP。 IP核的集成与例化： 指导读者如何在HDL代码中例化（instantiate）IP核，并进行必要的配置。 第八章：片上调试（On-Chip Debugging） 调试的挑战与必要性： 讨论硬件设计的调试难度，以及在FPGA上进行实时调试的重要性。 ILA（Integrated Logic Analyzer）的使用： 详细讲解Xilinx Vivado中的ILA（Integrated Logic Analyzer）或Intel Quartus中的SignalTap II逻辑分析仪的使用方法。学习如何将其插入到设计中，捕获感兴趣的信号，并在硬件上进行实时观测。 VIO（Virtual Input/Output）的使用： 介绍VIO（Virtual Input/Output）的作用，学习如何通过VIO在硬件上动态地控制和观察信号，辅助调试。 第九章：FPGA嵌入式系统设计简介（NIOS II / MicroBlaze） 软核处理器简介： 介绍FPGA内部实现的微处理器软核，如Xilinx的MicroBlaze和Intel（Altera）的NIOS II。 系统集成流程： 讲解如何利用平台设计工具（如Vivado IP Integrator, Platform Designer）来构建包含软核处理器、外设IP和自定义逻辑的嵌入式系统。 软件开发环境： 简要介绍软核处理器的软件开发工具链（如GCC编译器、调试器），以及如何编写和运行C/C++程序。 第十章：工程实践与进阶主题 低功耗设计策略： 介绍FPGA低功耗设计的技术，如时钟门控、电源门控、时钟频率动态调整等。 时钟管理与PLL/MMCM： 深入讲解FPGA内部时钟管理单元（如PLL - 锁相环，MMCM - 倍频/分频/移相时钟管理器）的配置与应用，实现复杂时钟信号的生成与同步。 多时钟域处理： 探讨多时钟域设计中可能遇到的亚稳态（Metastability）问题，以及常用的跨时钟域（CDC - Clock Domain Crossing）同步方法，如握手信号、FIFO等。 设计规范与代码风格： 强调良好的代码风格和设计规范对提高代码可读性、可维护性和可重用性的重要性。 项目案例分析： 结合前面学习的知识，提供一些典型的FPGA项目案例分析，例如：简单的数字时钟、LED流水灯、按键计数器、简易串口通信模块、小型数据采集系统等，指导读者如何将理论知识转化为实际项目。 本书特色 “至简”设计理念贯穿始终： 倡导从简单的问题入手，逐步构建复杂系统，避免一开始就陷入复杂的理论海洋。 注重实践与动手能力： 大量结合具体的代码示例、开发板操作和工程案例，让读者在实践中学习和成长。 系统性强，循序渐进： 内容安排从基础到进阶，结构清晰，逻辑严谨，适合不同层次的学习者。 工具链友好： 详细指导主流FPGA开发工具的使用，降低学习门槛。 覆盖核心技术： 涵盖了FPGA设计与验证中的关键技术点，为读者打下坚实基础。 适用读者 对数字电路和FPGA技术感兴趣的在校学生（电子工程、计算机科学、自动化等专业）。 希望系统学习FPGA设计的初学者。 需要提升FPGA设计与验证能力的工程师。 进行嵌入式系统、数字信号处理、通信系统等相关领域开发的专业人士。 结语 FPGA技术正以前所未有的速度发展，掌握FPGA设计能力将为您的职业生涯打开新的可能。本书希望成为您 FPGA 自学之路上的得力助手，通过“大道至简”的设计智慧和“手把手”的实践指导，助您自信地驾驭数字逻辑的世界，创造出属于您的精彩。

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作为一个有几年FPGA开发经验的老兵，我一直对市面上的一些FPGA书籍感到有些审美疲劳。很多书都停留在理论堆砌，或者照搬器件厂商的例程，缺乏对工程实践的深入探讨。然而，“FPGA自学笔记—设计与验证”这个书名，让我看到了不一样的希望。它强调“自学笔记”，暗示了作者在总结自身学习和实践过程中的经验教训，这种接地气的分享往往更有价值。而“设计与验证”的组合，更是抓住了FPGA开发的精髓。我特别关心书中的验证部分，因为在我看来，充分而有效的验证是确保设计可靠性的关键。 我希望这本书能够提供一些实用的验证策略和方法，不仅仅是简单的功能仿真，更能触及到一些高级的验证技术，比如约束驱动验证、覆盖率分析等。同时，“大道至简的至简设计法”这个概念也引起了我的兴趣。在实际项目中，我们经常会遇到各种复杂的需求，如果能有一种设计哲学，帮助我们剥离不必要的复杂性，聚焦核心功能，那将极大地提高开发效率和设计质量。我期待这本书能提供一些切实可行的“至简”实践，比如如何进行模块化设计，如何优化代码结构，以及如何避免一些常见的“过度设计”陷阱。希望它能让我从一个“能用”的设计者，进阶到一个“精巧”的设计者。

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我对FPGA技术一直抱有浓厚的兴趣，但苦于没有系统学习的途径。市面上的书籍良莠不齐，有些过于学术化，有些又过于 superficial。当我看到“FPGA自学笔记—设计与验证”这个书名时，眼前一亮。它传递出一种“亲民”的信号，仿佛是作者在用一种轻松、自然的方式，分享他学习FPGA的点点滴滴。我希望这本书能够用最直观、最生动的方式，把我从零开始带入FPGA的世界。 我期待书中能够详细介绍FPGA的开发流程，从硬件描述语言（如Verilog或VHDL）的基础语法，到如何利用开发板进行实际的硬件实现。最关键的是，我希望“设计与验证”这两部分能够有机结合，而不是割裂开来。例如，在讲解设计的时候，就能穿插相关的验证思路，这样我能更好地理解设计的意图和潜在的风险。而“大道至简的至简设计法”这个特别的副标题，让我充满了好奇。我希望它不是一个空洞的口号，而是能真正渗透到书中的设计案例和方法论里，教我如何用最简洁、最本质的方式去解决问题，避免不必要的复杂化。总而言之，我希望通过这本书，能够真正掌握FPGA的设计和验证技能，并且培养出良好的工程思维。

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作为一名有一定FPGA开发经验的从业者，我一直在寻找能够帮助我提升设计思维和工程能力的读物。“FPGA自学笔记—设计与验证”这个书名，恰好击中了我的痛点。我常常觉得自己的设计能力停滞不前，缺乏一种系统性的方法论来指导我的工作。“自学笔记”的提法，意味着这本书可能包含了很多作者在实践中总结出来的、非教科书式的宝贵经验，这对我来说尤为珍贵。更重要的是，“设计与验证”的组合，表明这本书将全面涵盖FPGA开发的关键环节。 我尤其看重书中在“验证”方面的阐述。在我看来，一个高效的验证流程能够极大地缩短开发周期，并显著提高设计的质量和可靠性。我希望能在这本书中看到一些关于如何构建有效的验证环境、如何设计更具代表性的测试用例、以及如何利用仿真工具进行深入分析的技巧。而“大道至简的至简设计法”这个概念，则让我联想到在复杂的FPGA项目中，如何通过化繁为简的设计哲学来提高代码的可读性、可维护性和性能。我期待这本书能提供一些创新的设计理念和实践方法，帮助我打破思维定势，以更优雅、更高效的方式解决实际工程问题，从而在FPGA设计的道路上更进一步。

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这套书简直是FPGA小白的救星！我一直对FPGA充满好奇，但又觉得入门门槛很高，各种概念和语言都像天书一样。看到这套书的名字，感觉就是为我量身定做的。“自学笔记”听起来就很亲切，像是经验丰富的前辈在分享心得，而不是生硬的教科书。“设计与验证”也点出了FPGA开发的两大核心环节，让我知道这本书会循序渐进地带我掌握整个流程。 我最看重的是它的“手把手教你学”这一点。这意味着书中的讲解会非常细致，从最基础的电路原理讲到具体的代码实现，再到最后的仿真调试，应该都会一步一步地演示。我希望它能有大量的实例，并且代码风格清晰易懂，最好还能配上一些图示，帮助我理解抽象的概念。对于“大道至简的至简设计法”，我充满了期待。我一直认为，复杂的问题往往有简单的解决方案，如果这本书能教会我如何用最简洁、最优雅的方式去设计FPGA，那简直太棒了。我希望它能提倡一种“少即是多”的设计理念，避免过度设计，让代码更容易维护和理解。总的来说，我希望这套书能让我从完全不懂FPGA，到能够独立完成一些基础的设计项目，并且建立起扎实的FPGA工程能力。

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我是一名在校大学生，目前正在学习数字逻辑和微电子相关课程。FPGA作为实现这些理论知识的强大工具，对我来说具有极大的吸引力。然而，课堂上的教学内容往往比较理论化，缺乏实践的深度，而我迫切希望能够通过实际操作来加深理解。看到“FPGA自学笔记—设计与验证”这本书，我的第一反应就是它非常适合我这种希望自己动手、独立探索的学生。“自学笔记”的形式让我觉得非常亲切，仿佛是一位学长或学姐在毫无保留地分享他们的学习心得和踩过的坑，这对于初学者来说，能够少走很多弯路。 我特别关注书中的“设计与验证”这部分。我知道FPGA设计不仅仅是写代码，更重要的是如何确保设计的正确性。我希望这本书能详细讲解从RTL代码编写到综合、布局布线，再到仿真的整个流程，并且在仿真验证方面提供一些入门级的指导。例如，如何编写testbench，如何理解仿真波形，以及如何定位和修复bug。至于“大道至简的至简设计法”，我虽然不太明白具体是什么，但“至简”两个字听起来就非常吸引人。我希望这本书能用最容易理解的方式，把我带入FPGA设计的世界，让我能够通过这本书，掌握FPGA设计和验证的基本技能，为我未来的学习和项目打下坚实的基础。