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吴厚航著作 著

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• Vivado
• 硬件设计
• 数字电路
• Verilog
• 嵌入式系统
• 开发板
• 实践教程
• 新手入门

店铺： 文轩网旗舰店

出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302474272

商品编码：20268088216

开本：16开

出版时间：2017-12-01

页数：355

字数：565000

作  者:吴厚航 编著 定  价:59 出 版 社:清华大学出版社 出版日期:2017年12月01日 页  数:355 装  帧:平装 ISBN:9787302474272 ●第1章FPGA开发入
●1.1FPGA基础入门
●1.2FPGA的优势在哪里
●1.3FPGA应用领域
●1.4FPGA开发流程
●第2章实验平台“勇敢的芯”板级电路详解
●2.1板级电路整体架构
●2.2电源电路
●2.3复位与时钟电路
●2.3.1关于FPGA器件的时钟
●2.3.2关于FPGA器件的复位
●2.3.3实验平台电路解析
●2.4FPGA下载配置电路
●2.5SRAM接口电路
●2.6ADC／DAC芯片电路
●2.7UART接口电路
●2.8RTC接口电路
●2.9导航按键电路
●2.10VGA显示接口电路
●2.11蜂鸣器、数码管、流水灯、拨码开关电路
●部分目录

内容简介

勇敢的芯伴你玩转Xilinx FPGA（电子设计与嵌入式开发实践丛书）使用Xilinx公司的Spartan 6 FPGA器件，由浅入深地读者从板级设计、基础入门实例、FPGA片内资源应用实例和综合进阶实例等方面，玩转FPGA逻辑设计。本书基于特定的FPGA实验平台，既有足够的理论知识深度作支撑，也有丰富的例程进行实践学习，并且穿插着笔者多年FPGA学习和开发过程中的经验和技巧。 吴厚航 编著 吴厚航，有近10年的FPGA工程实践经历，擅长记录、分析并总结FPGA开发中的经验与技巧，也很好乐于分享。活跃于各大电子技术网站的FPGA社区或版块，多年来笔耕不辍、风雨无阻，不断地发表FPGA相关文章，其总点击量超过300万。著有多本FPGA技术相关图书，其诙谐的文字、贴近读者实际需求的知识点与经验技巧分享，赢得了广大读者的一致认可。 Foreword

前言



FPGA技术在当前的电子设计领域越来越火热，虽然它的成本还是高高在上，但是它给电子系统所带来的不可限量的速度和带宽以及在灵活性、小型性方面的优势，越来越为对性能要求高、偏重定制化需求的开发者所青睐。因此，越来越多的电子工程师和电子专业在校学生希望能够掌握这门技术。而一门电子技能的掌握，单凭几本初级入门教材是很困难的。笔者结合自身的学习经历，为广大学习者量身打造了基于低成本、高性价比的Xilinx Spartan 6 FPGA器件的硬件开发学习平台。基于这个平台，配套本教材的各种基础概念阐释和例程讲解，相信可以帮助读者快速掌握这一门新技术。

本书共分为以下9章。

第1章是基础中的基础，讲述可编程器件的一些基本概念及其主要应用领域、相比于传统技术的优等

《芯动时光：Xilinx FPGA 奇妙之旅》 一、 开启数字创新的无限可能 在日新月异的科技浪潮中，FPGA（Field-Programmable Gate Array）以其高度的灵活性、可重构性和并行处理能力，正扮演着越来越重要的角色。从高性能计算、人工智能加速，到通信系统、嵌入式设备，乃至物联网的蓬勃发展，FPGA的身影无处不在，为各行各业的创新注入了强大动力。而Xilinx，作为FPGA领域的领军企业，其丰富的产品线和强大的生态系统，更是让无数开发者得以将天马行空的创意转化为现实。 《芯动时光：Xilinx FPGA 奇妙之旅》并非一本枯燥的技术手册，而是一扇通往Xilinx FPGA精彩世界的门户。它将以一种全新、引人入胜的方式，带领您深入探索Xilinx FPGA的奥秘，领略其在现代电子设计中所蕴含的无限潜能。本书的目标是激发您的好奇心，点燃您的创造火花，让您在实践中感受到FPGA的魅力，掌握驾驭Xilinx FPGA的精髓。 二、 循序渐进，构建坚实的FPGA知识体系 我们深知，对于初学者而言，FPGA的世界可能显得复杂而深奥。因此，《芯动时光》的设计理念是“循序渐进，化繁为简”。本书不会一开始就抛出晦涩难懂的理论，而是从最基本、最直观的概念入手，逐步引导您理解FPGA的架构、工作原理以及核心开发流程。 FPGA入门：从“芯”开始 我们将从FPGA的基本概念讲起，阐释它与ASIC、微处理器等其他数字集成电路的区别与联系。 通过生动形象的比喻，帮助您理解FPGA的核心——可编程逻辑单元（LUT、Flip-Flop）、布线资源以及I/O接口的工作方式。 介绍Xilinx不同系列的FPGA器件，如Artix、Kintex、Virtex等，以及它们各自的特点和适用场景，让您对Xilinx的产品家族有一个初步的认识。 硬件描述语言（HDL）：FPGA的“语言” Verilog和VHDL是FPGA开发的两大主流硬件描述语言。本书将选择其中一种（或两种都进行介绍），从最基础的语法结构开始，如数据类型、运算符、赋值语句等，让您快速掌握HDL的编写要领。 我们将重点讲解如何使用HDL来描述数字逻辑，例如组合逻辑（加法器、多路选择器）和时序逻辑（触发器、寄存器）。 通过一系列精心设计的例程，您将学会如何将抽象的逻辑设计转化为具体的HDL代码，并理解代码与硬件电路之间的映射关系。 Xilinx开发工具链：从设计到实现的桥梁 Xilinx提供的Vivado™ Design Suite是进行FPGA开发的核心工具。本书将带领您熟悉Vivado的主要模块和工作流程，包括项目创建、HDL代码编写、综合、实现（布局布线）以及生成比特流文件。 我们将详细介绍各个环节的关键概念，例如综合（Synthesis）的目标和约束，实现（Implementation）中的时序约束（Timing Constraints）和功耗优化。 通过实际操作，您将掌握如何使用Vivado进行设计约束的设置，理解时序收敛的重要性，并学会如何分析和优化设计性能。 三、 实践出真知：在动手操作中提升技能 理论学习固然重要，但FPGA的精髓在于实践。本书将秉持“实践出真知”的原则，提供大量动手实践的机会，让您在解决实际问题的过程中，巩固知识，提升技能。 经典FPGA实验：从简单到复杂 我们将从最基础的LED闪烁、按键控制等实验开始，让您快速体验FPGA的“点亮”过程。 随着内容的深入，我们将逐步引入更复杂的实验，例如： 计数器与分频器： 理解时钟信号的处理和生成。 移位寄存器与状态机： 构建简单的控制逻辑和数据处理单元。 UART通信： 实现FPGA与PC之间的串行通信，为后续的系统集成打下基础。 VGA显示： 学习如何生成图像信号，实现FPGA的图形化输出。 SPI/I2C接口： 掌握与外部传感器、存储器等外设的通信协议。 每一个实验都将包含详细的设计思路、HDL代码实现、Vivado工程的搭建步骤以及结果的验证方法。 集成开发环境（IDE）的深度探索 除了Vivado的基本操作，本书还将带领您探索更高级的工具功能，例如： 仿真（Simulation）： 学习如何使用Vivado Simulator或第三方仿真工具，对HDL代码进行行为级和门级仿真，验证设计的正确性，大大降低硬件调试的难度。 调试（Debugging）： 掌握ILA（Integrated Logic Analyzer）等硬件调试工具的使用，实时监测FPGA内部信号，快速定位和解决硬件问题。 IP核（IP Core）的应用： 了解Xilinx提供的丰富IP核库，学习如何调用和配置预置的IP核，如DDR控制器、PCIe接口、DSP Slice等，极大地提高开发效率。 真实案例分析：拓展视野，激发灵感 本书还将选取一些Xilinx FPGA在实际应用中的经典案例进行剖析，例如： 高性能网络设备中的流量处理。 嵌入式视觉系统中的图像采集与处理。 机器学习推理加速中的并行计算。 通过这些案例，您将有机会了解Xilinx FPGA在不同领域的创新应用，拓展您的技术视野，并从中获得启发，思考如何将FPGA技术应用到您自己的项目中。 四、 打造您的专属“芯”体验 《芯动时光：Xilinx FPGA 奇妙之旅》旨在成为您 FPGA 学习道路上最可靠的伙伴。我们不仅仅提供技术知识，更希望引导您培养独立解决问题的能力，激发您在数字设计领域的无限创意。 不止于“学会”，更在于“会学” 本书不拘泥于某一特定版本或型号的Xilinx FPGA，而是着重于传递通用的设计理念和方法论，让您掌握的知识具备长久的生命力。 我们鼓励读者在学习过程中主动思考，积极尝试，遇到问题不畏惧，通过查阅文档、社区论坛等方式，最终找到解决方案。 从“工程师”到“创客”的蜕变 学习FPGA，不仅是掌握一项技术，更是开启一种创新的思维模式。本书将鼓励您将所学知识融会贯通，将抽象的逻辑转化为解决实际问题的工具。 无论您是电子工程专业的学生，还是有志于探索嵌入式系统、人工智能等前沿领域的开发者，《芯动时光》都将助您一臂之力，让您在数字创新的道路上，迈出坚实而自信的一步。 加入《芯动时光：Xilinx FPGA 奇妙之旅》，与我们一起，用智慧点亮“芯”世界，开启您的FPGA奇妙之旅！

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我是一名对硬件开发充满好奇心的学生，一直对FPGA的强大能力和无限可能性感到着迷，但又觉得FPGA的学习门槛很高。《勇敢的芯伴你玩转Xilinx FPGA》的书名，像是给我注入了一剂强心针，它传递的是一种“有伴同行”的安心感，以及“轻松掌握”的积极信号。“玩转”这个词，更是点燃了我学习的热情，让我觉得FPGA不再是遥不可及的难题，而是一场可以享受的探索。我期望这本书能够带我走进Xilinx的FPGA世界，从最基础的概念讲起，比如什么是逻辑门，什么是组合逻辑和时序逻辑，以及它们在FPGA中的实现方式。然后，我希望这本书能够带领我熟悉Xilinx的开发流程，包括选择合适的FPGA型号、使用Vivado进行项目设计、编写Verilog或VHDL代码、进行功能仿真和时序仿真，以及最终将设计下载到FPGA开发板上。我尤其期待书中能够包含一些趣味性强、易于上手的实验项目，例如设计一个简单的电子琴、实现一个贪吃蛇游戏，或者制作一个简单的数码管时钟。我希望这些项目能够引导我逐步掌握FPGA设计的关键技术，并培养我的逻辑思维能力和问题解决能力。最终，我希望通过这本书，能够让我真正地感受到FPGA带来的创造乐趣，并且能够独立地完成一些小型的FPGA项目。

评分☆☆☆☆☆

作为一名多年在嵌入式领域摸爬滚打的工程师，转战FPGA领域是一个必然的趋势，因为FPGA的灵活性和并行处理能力是传统MCU无法比拟的。然而，FPGA的学习曲线确实不容小觑，尤其是在Xilinx这个巨头面前，其庞大的生态系统和复杂的开发工具链总是让人望而却步。《勇敢的芯伴你玩转Xilinx FPGA》这个书名，在我看来，带着一种“破局”的意味。我期望这本书不仅仅是介绍Xilinx的开发流程，更重要的是，它能提供一种“思维方式”。我希望能看到作者如何将抽象的硬件描述语言（HDL）转化为具体的硬件实现，如何理解时序约束对性能的影响，以及如何进行高效的逻辑综合和布局布线。我特别关注的是书中是否能提供一些关于“设计优化”的策略，比如如何提高时钟频率，如何减少资源占用，如何避免功耗过大等。此外，在当今的AI浪潮下，FPGA在加速计算方面扮演着越来越重要的角色，我希望这本书能触及到一些更高级的应用，比如如何利用FPGA实现一些基础的DSP算法，或者如何将其应用于嵌入式视觉处理。如果书中能够结合一些实际项目，比如设计一个简单的图像采集和处理系统，或者实现一个高速数据接口，那将是极具价值的。我期待这本书能让我摆脱“知其然不知其所以然”的状态，真正做到“玩转”Xilinx FPGA。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计就透露着一种活力和亲和力，那个Q版的芯（Xilinx的“芯”字拆开寓意）的形象，配色明亮，瞬间就抓住了我的眼球。作为一名刚踏入FPGA领域不久的学生，我对各种复杂的概念和工具感到有些畏惧，但这本书的书名“勇敢的芯伴你玩转Xilinx FPGA”给了我极大的信心。它没有用那种冷冰冰的技术术语堆砌，而是强调“玩转”这个词，让我觉得学习FPGA可以是一件有趣且不那么枯燥的事情。我期待这本书能够以一种循序渐进的方式，从最基础的原理讲起，比如FPGA到底是什么，它和传统的微处理器有什么区别，为什么我们需要它。然后，它应该会带领我熟悉Xilinx的开发环境，比如Vivado，我听说那是进行FPGA开发必不可少的工具，我希望它能清晰地介绍软件的安装、界面布局、常用功能以及如何开始一个简单的工程。再往后，我希望能看到一些基础的HDL（硬件描述语言）的讲解，例如Verilog或VHDL，如何用它们来描述逻辑电路，如何进行仿真验证。当然，最吸引我的还是“玩转”这个承诺，这意味着我希望这本书里能有很多实际的例子，从简单的LED闪烁，到更复杂的计数器、状态机，甚至是一些基础的通信接口的实现。这样，我才能真正地将学到的知识付诸实践，而不是停留在理论层面。这本书的出现，对我来说就像是找到了一位耐心的向导，能够带领我在FPGA的海洋中自由航行。

评分☆☆☆☆☆

说实话，当我第一次看到《勇敢的芯伴你玩转Xilinx FPGA》这个书名的时候，我脑子里闪过的是“又一本堆砌技术手册的书？”。毕竟，FPGA开发这个领域，很容易就变得晦涩难懂，充满了各种参数、时序、约束。但让我感到意外的是，这本书的排版和语言风格，似乎有意避开了那种枯燥的技术文档的风格。封面的卡通形象和“玩转”这个词，都暗示着一种轻松愉快的学习氛围。我希望能从这本书中获得的是一种“上手”的能力，而不是仅仅了解理论。比如，当我看到一个Xilinx的FPGA开发板时，我希望能知道如何快速地让它“动”起来，如何通过这本书提供的指导，实现一些基础的硬件功能。我设想这本书会从最常见的Xilinx系列FPGA开始介绍，比如Artix-7或者Zynq系列，它们在业界有着广泛的应用。然后，它应该会详细讲解如何将这些芯片集成到实际的开发板上，如何连接外围设备，以及最重要的，如何通过软件实现对这些硬件的控制。我特别希望书中能够包含一些实际的“案例研究”，不仅仅是简单的逻辑门电路，而是更贴近实际应用的场景，比如如何用FPGA实现一个简单的数码管显示，或者如何进行GPIO的读写操作。当然，调试是FPGA开发中最让人头疼的部分，我希望这本书能够分享一些实用的调试技巧和工具的使用方法，帮助我快速定位和解决问题。我期待这本书能让我觉得，FPGA开发不再是遥不可及的，而是触手可及的。

评分☆☆☆☆☆

一直以来，对于FPGA的学习，我总感觉缺少一个清晰的脉络和实操的指引。《勇敢的芯伴你玩转Xilinx FPGA》这个书名，以一种充满鼓励和陪伴的姿态，触动了我。“玩转”这个词，更是让我看到了学习FPGA的乐趣所在，而非仅仅是枯燥的技术堆砌。我希望这本书能够从零开始，为完全没有FPGA基础的读者，搭建一个坚实的学习平台。它应该会深入浅出地介绍Xilinx FPGA的基本结构和工作原理，比如LUT、FF、BRAM等核心单元的功能，以及它们是如何构成整个芯片的。我非常期待书中能够详细讲解Xilinx的开发套件，尤其是Vivado，如何进行工程的创建、HDL代码的编写、仿真、综合、实现以及比特流的生成。更重要的是，我希望能看到书中包含大量贴合实际的例程，从最简单的“Hello, World”（比如点亮LED）开始，逐步深入到更复杂的数字逻辑设计，如状态机、移位寄存器、FIFO等。我希望这些例程能够配以详细的解释，说明每一步操作的意义以及背后的硬件原理。此外，如果书中能够指导我如何连接一些常用的外部接口，例如UART、SPI、I2C等，并给出相应的FPGA设计，那将极大地提升我的实践能力。我想要的是一种能够让我自己动手，独立完成FPGA项目学习体验。