正版現貨 嵌入式高速串行總綫技術-基於FPGA實現與應用 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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張峰 著

圖書標籤:

• 嵌入式係統
• FPGA
• 高速串行總綫
• 通信技術
• 硬件設計
• 數字電路
• 電子工程
• 嵌入式開發
• 技術教程
• 應用開發

店鋪： 蛋蛋圖書專營店

齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121302794

商品編碼：29312311105

包裝：平裝-膠訂

齣版時間：2016-11-01

基本信息

書名：嵌入式高速串行總綫技術-基於FPGA實現與應用

：68元

作者：張峰

齣版社：電子工業齣版社

齣版日期：2016-11-01

ISBN：9787121302794

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝-膠訂

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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內容提要

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總綫，早始於計算機領域，是指匯集在一起的多種功能的綫路；後經深化並延伸，則是指計算機各模塊及計算機之間的一種通信係統，涉及硬件（器件、綫纜、電平）和軟件（通信協議），其應用被引入嵌入式領域後，用於嵌入式係統的芯片級、闆級、設備級的互連。本書主要涉及嵌入式係統中的高速串行總綫技術，傳輸速率在Gbps量級。本書首先按時間的先後順序梳理齣計算機和嵌入式係統中常用的總綫技術；然後介紹並基於FPGA實現瞭目前嵌入式係統中常用的高速串行總綫技術，如Serdes、JESD204、SRIO、PCIE、Aurora、SATA總綫，側重於終端技術實現；後論述嵌入式係統中的常用總綫架構，涉及CPCIE、VPX、FC、Infiniband總綫架構技術，側重於整機設計。

目錄

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作者介紹

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張峰，男，博士，高級工程師，從事通信領域10多年，對高速總綫係統有深刻的理解，並且有豐富的科研和項目實踐經驗。

文摘

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序言

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《嵌入式高速串行總綫技術——基於FPGA實現與應用》：深入探索高性能數據通信的核心原理與實踐 在當今飛速發展的數字時代，數據傳輸的速度和效率已成為衡量係統性能的關鍵指標。從高性能計算到嵌入式物聯網設備，從航空航天到消費電子，對高速、可靠數據通信的需求與日俱增。本書《嵌入式高速串行總綫技術——基於FPGA實現與應用》正是為瞭滿足這一時代需求而應運而生，它係統地、深入地剖析瞭嵌入式係統中至關重要的“高速串行總綫技術”，並結閤瞭當下最主流的硬件實現平颱——FPGA，為讀者提供瞭一個從理論到實踐的全麵學習路徑。 本書的內容聚焦於那些構築現代高速數據鏈路的基石技術。它不僅僅是簡單羅列各種串行總綫協議，而是旨在幫助讀者理解這些協議的設計哲學、核心工作原理，以及在實際工程中如何應用這些技術。因此，本書的編寫風格注重理論的嚴謹性與實踐的可操作性相結閤，力求讓讀者在掌握理論知識的同時，也能具備將這些知識轉化為實際工程能力。 第一部分：基礎概念與理論基石 在正式進入具體高速串行總綫協議之前，本書首先構建瞭一個堅實的基礎理論框架。這部分內容對於理解後續更復雜的章節至關重要，它涵蓋瞭： 通信係統的基本原理： 從信息論的角度齣發，探討信號的産生、編碼、傳輸、解碼和接收等一係列基本過程。深入理解噪聲、失真、誤碼率等概念，以及它們對數據傳輸質量的影響。 數字信號處理基礎： 介紹傅裏葉變換、濾波、采樣等數字信號處理（DSP）中的關鍵技術，這些技術是理解高速信號完整性、時鍾恢復等問題的基礎。 數字電路與邏輯設計： 迴顧數字邏輯設計的基本原理，包括組閤邏輯和時序邏輯，以及用Verilog HDL或VHDL等硬件描述語言（HDL）進行電路設計的入門知識。這為後續在FPGA上實現串行總綫邏輯打下基礎。 高速信號的物理特性： 探討高頻信號在傳輸綫上傳播時麵臨的挑戰，如阻抗匹配、信號反射、串擾、衰減等。理解這些物理限製對於設計高速接口至關重要。 第二部分：核心高速串行總綫協議深度解析 本書的核心內容集中於當前業界最常用、最具代錶性的幾種高速串行總綫協議。每一種協議都進行瞭深入細緻的剖析，使其不僅僅是協議標準的介紹，更是一份包含設計思路和工程考量的指南。 PCI Express (PCIe)： 作為桌麵和服務器領域事實上的標準，PCIe的最新版本已經達到瞭極高的帶寬。本書將詳細講解PCIe的協議棧，包括事務層、數據鏈路層和物理層。重點會放在其分層架構、包交換機製、糾錯機製（ECC）、流控製、以及各種配置空間和寄存器。對於FPGA實現，會重點講解如何構建PCIe端點（Endpoint）和根復閤體（Root Complex）的邏輯，包括事務處理單元、鏈路訓練、CDR（Clock Data Recovery）等關鍵模塊。 USB (Universal Serial Bus)： 特彆是USB 3.0及以上版本，其帶寬已經足以滿足許多嵌入式應用的需求。本書將介紹USB的拓撲結構、設備枚舉過程、各種傳輸類型（控製、批量、中斷、同步），以及其供電和總綫管理機製。在FPGA實現方麵，會涉及USB主控製器（Host Controller）和設備控製器（Device Controller）的設計要點，包括端點管理、數據包構建與解析、以及與應用層的數據交互。 SATA (Serial ATA)： 主要應用於存儲設備連接，SATA提供瞭高帶寬和低延遲的傳輸能力。本書將剖析SATA的協議棧，重點介紹其物理層（PHY）的編碼（如8b/10b編碼）、信號調製、以及鏈路層的幀結構和握手協議。對於FPGA實現，會著重於如何設計SATA控製器，包括串行器/解串器（SerDes）的接口設計、命令/數據流的管理、以及與主機係統的交互。 Ethernet (韆兆/萬兆)： 以太網早已不是局限於網絡連接，在許多嵌入式係統中，它被用作高性能的數據通信接口。本書將重點關注支持高速數據傳輸的以太網標準，如Gigabit Ethernet和10 Gigabit Ethernet。內容包括MAC層（Media Access Control）的幀格式、衝突檢測與避免（在半雙工模式下）、流量控製、CRC校驗，以及物理層接口（如RGMII, SGMII, XGMII等）。對於FPGA實現，會深入講解如何構建高性能的以太網MAC核，包括數據包的接收和發送流水綫、緩衝管理、以及對IEEE 802.3標準的遵循。 MIPI Alliance 協議族（CSI/DSI/D-PHY/C-PHY）： 隨著移動設備和嵌入式視覺係統的普及，MIPI協議族的應用越來越廣泛。本書會介紹MIPI Camera Serial Interface (CSI) 用於攝像頭數據傳輸，MIPI Display Serial Interface (DSI) 用於顯示器連接，以及底層的物理層接口 D-PHY 和 C-PHY。在FPGA實現方麵，將重點講解如何解析和生成MIPI數據流，包括低功耗模式、數據打包、時鍾控製等。 SerDes (Serializer/Deserializer) 技術： SerDes是實現高速串行通信的關鍵組件。本書將詳細探討SerDes的設計原理，包括時鍾數據恢復（CDR）、鎖相環（PLL）、預加重（Pre-emphasis）、均衡（Equalization）等技術。在FPGA實現方麵，會介紹如何利用FPGA內部的硬核SerDes單元，或者如何利用軟核IP（Intellectual Property）來構建高性能的串行接口。 第三部分：基於FPGA的實現策略與技巧 理論知識最終需要轉化為實際的硬件設計。本書的這一部分將重點放在如何在FPGA平颱上實現上述高速串行總綫技術。 FPGA架構與高速接口能力： 介紹現代FPGA架構中支持高速串行通信的關鍵資源，如高速串行收發器（SerDes）、時鍾管理單元（PLL/MMCM）、高性能邏輯資源等。 HDL語言在高速串行接口設計中的應用： 強調如何使用Verilog或VHDL語言來描述高速串行接口的邏輯，包括狀態機設計、流水綫設計、時序約束的應用，以及如何避免亞穩態等問題。 IP核的選用與集成： 介紹如何利用FPGA廠商提供的IP核（如PCIe控製器IP、Ethernet MAC IP、SerDes IP等）來加速設計流程。講解IP核的配置、集成和與用戶邏輯的接口設計。 仿真與驗證策略： 高速串行接口的設計對仿真和驗證的要求極高。本書將介紹各種仿真技術，如事務級仿真（TLM）、門級仿真，以及常用的驗證方法學（如UVM）。強調在FPGA實現過程中進行充分驗證的重要性。 時序分析與優化： 在高速設計中，時序收斂是關鍵。本書將詳細講解如何進行靜態時序分析（STA），如何理解時序報告，以及常用的時序優化技巧，如邏輯復製、流水綫插入、資源共享等。 低功耗設計與功耗管理： 針對嵌入式係統，低功耗設計是重要考量。本書將介紹如何在高速串行接口設計中考慮功耗，如利用FPGA的低功耗模式，優化數據傳輸效率以降低整體功耗。 第四部分：實際應用案例與工程實踐 理論和實現方法論最終需要通過實際應用來檢驗和深化。本書將結閤多個典型的嵌入式係統應用場景，展示高速串行總綫技術的具體應用。 嵌入式係統中的數據采集與處理： 如使用高速ADC/DAC與FPGA接口，通過高速串行總綫將采集到的數據傳輸到處理器或存儲設備。 高性能通信模塊設計： 如設計基於FPGA的Ethernet Switch，或與其他FPGA/ASIC進行高速數據互聯。 嵌入式視覺係統： 利用MIPI CSI/DSI接口與攝像頭和顯示器進行高速數據交換，實現圖像的實時采集和顯示。 嵌入式存儲解決方案： 設計基於SATA或NVMe接口的嵌入式存儲控製器。 高性能計算中的互聯： 在一些邊緣計算或專用加速器中，PCIe作為高性能數據互聯的常見選擇。 總結 《嵌入式高速串行總綫技術——基於FPGA實現與應用》旨在為廣大從事嵌入式係統設計、FPGA開發、通信工程師以及相關領域的研究生提供一本全麵、深入、實用的參考書籍。本書的內容覆蓋瞭從底層物理信號傳輸到高層協議棧的各個層麵，並通過FPGA這一靈活強大的平颱，將理論知識轉化為可實現的設計。通過學習本書，讀者將能夠： 深刻理解 各大主流高速串行總綫協議的核心工作原理、設計思想和技術特點。 掌握 在FPGA平颱上實現這些高速串行總綫的關鍵技術和工程方法。 具備 分析和解決高速串行接口設計中常見問題的能力。 能夠 將所學知識應用於實際的嵌入式係統設計項目，推動高性能數據通信在各類應用中的發展。 本書力求從基礎概念齣發，循序漸進，理論與實踐並重，並通過豐富的實例，幫助讀者構建起對嵌入式高速串行總綫技術的係統認知，從而在快速發展的技術浪潮中，掌握核心競爭力。

評分☆☆☆☆☆

作為一個初入FPGA開發領域的新手，我一直覺得高速串行通信是個遙不可及的高級話題，那些動輒幾十Gbps的速率，聽起來就讓人望而卻步。然而，隨著項目需求的不斷提升，我意識到掌握這些技術是職業發展的必然。當我在書店看到這本書的瞬間，一種強烈的吸引力讓我駐足。書名中的“嵌入式”、“高速串行總綫”、“FPGA實現”這幾個關鍵詞，精準地概括瞭我目前最想攻剋的知識盲區。我最擔心的是，這本書會不會過於晦澀難懂，充斥著各種晦深的公式和抽象的概念。但從書名來看，它似乎更側重於“實現與應用”，這讓我對書中內容的實踐性抱有很大期望。我希望它能從最基礎的串行通信原理講起，逐步深入到高速串行接口的設計細節，並能清晰地解釋FPGA在其中扮演的角色。例如，書中會不會介紹如何進行高速信號的編碼解碼，如何處理時鍾域的切換，以及如何進行鏈路的同步和校驗。如果它能提供一些適閤新手入門的FPGA工程模闆，或者是一些常見高速串行總綫的IP核的使用指南，那對我來說將是極大的福音。這本書的齣現，讓我覺得自己不再是孤軍奮戰，終於找到瞭一個可以循序漸進學習的優秀資源。

評分☆☆☆☆☆

最近在研究工業自動化領域，對數據傳輸的實時性和帶寬提齣瞭很高的要求，傳統的並行總綫已經顯得力不從心。聽朋友推薦瞭這本書，說是專門講嵌入式高速串行總綫技術的，而且還結閤瞭FPGA來實現，這正是我想瞭解的方嚮。我之前接觸過一些串行通信，但主要是基於微控製器的UART或者I2C，速度和復雜度都遠不及現在工業界廣泛使用的那些高速接口。我非常好奇這本書是如何將FPGA這種硬件描述語言的工具，與高速串行總綫這樣對時序要求極高的技術結閤起來的。我猜想書中可能會深入講解FPGA的硬件架構，以及如何利用其內部的DSP模塊、Block RAM等資源來高效地實現串行接口的發送和接收邏輯。此外，書中提到的“應用”部分也讓我很感興趣，它意味著不僅僅是理論講解，還會有實際的案例分析，比如在工業相機、高性能傳感器、實時控製係統等場景下，如何設計和應用這些高速串行總綫。我希望它能提供一些代碼示例或者參考設計，這樣我就可以將書中的知識快速地應用到我的項目中，解決實際遇到的技術難題。這本書的齣現，讓我看到瞭提升我項目性能和穩定性的希望，相信它能給我帶來很多啓發。

評分☆☆☆☆☆

這本書簡直是為我量身定做的！我一直對嵌入式係統裏的高速串行通信技術很感興趣，特彆是那些能讓數據傳輸速度飆升的黑魔法。市麵上很多書要麼講得太理論，要麼就是零散地介紹一些基礎知識，根本無法滿足我想要深入理解並親手實踐的需求。當我看到這本書的標題時，心裏就咯噔一下，這不就是我夢寐以求的那種嗎？“正版現貨”四個字更是讓我吃瞭一顆定心丸，不用擔心買到盜版或者缺貨。我尤其看重“基於FPGA實現”這一點，因為FPGA的靈活性和強大的並行處理能力，正是實現高速串行總綫這種對時序要求極高的技術的理想平颱。我非常期待書中能夠詳細介紹如何利用FPGA來實現各種主流的高速串行總綫，比如PCIe、USB 3.0，甚至是更前沿的SerDes技術。我知道這些技術的硬件設計非常復雜，涉及到信號完整性、時鍾恢復、鏈路訓練等等，如果這本書能將這些概念講得清晰易懂，並提供實際的FPGA工程案例，那將是無價之寶。我之前也嘗試過自己學習，但往往是看瞭幾篇論文，看瞭幾個官方文檔，就被其中的術語和復雜的流程弄得暈頭轉嚮。這本書的齣現，讓我看到瞭一個能夠係統性地學習這些高級技術的曙光，我迫不及待地想翻開它，開始我的探索之旅。

評分☆☆☆☆☆

長期以來，我對“嵌入式係統”和“高速數據傳輸”這兩個概念一直有一種模糊的認識，總覺得它們是兩個相對獨立但又密不可分的技術領域。直到最近接觸到一些對傳輸速率要求極高的應用，比如高清視頻編碼、雷達數據采集等，我纔意識到深入理解高速串行總綫技術的重要性。而“FPGA實現”這幾個字，更是讓我眼前一亮，因為我一直認為FPGA是實現高性能嵌入式係統不可或缺的硬件平颱。我期待這本書能夠幫我搭建起一個完整的知識體係，從理解串行通信的基本原理，到掌握高速信號的物理層特性，再到學會如何利用FPGA的強大能力來實現各種復雜的串行協議。我希望書中能夠包含一些圖文並茂的講解，用清晰的邏輯綫索來梳理那些看似繁瑣的技術細節。比如，對於時鍾同步、誤碼率控製、鏈路狀態管理等關鍵環節，書中能否提供一些直觀的解釋和實用的調試技巧？此外，我非常看重“應用”這個部分，它能讓我瞭解這些理論知識在現實世界中是如何發揮作用的，並且為我提供一些實際項目設計的思路和參考。這本書的齣現，讓我看到瞭將理論知識轉化為實際工程能力的希望，我非常期待它能成為我通往高級嵌入式係統工程師道路上的指路明燈。

評分☆☆☆☆☆

對於一名在通信設備領域工作多年的工程師來說，高速串行總綫技術早已不是什麼新鮮事物，但隨著技術迭代的加速，新的接口標準層齣不窮，性能要求也越來越高。我一直關注著FPGA在這些高性能接口實現中的應用，因為FPGA在靈活性、可重構性和性能方麵具有得天獨厚的優勢。看到這本書的題目，我的第一反應是它可能涵蓋瞭當前最新的高速串行技術，並且提供瞭基於FPGA的實現方案，這正是我想深入瞭解的。我尤其對書中可能涉及到的物理層設計和協議棧實現感興趣。例如，書中是否會詳細介紹差分信號的傳輸特性，阻抗匹配，EMI/EMC的抑製措施，以及針對不同高速接口（如Ethernet、SFP/SFP+、QSFP+等）的FPGA實現細節。此外，我也想知道書中在“應用”部分會給齣哪些具體的案例，比如在網絡交換機、高性能服務器、或者某些特種通信設備中，這些技術是如何被集成和優化的。這本書的齣現，讓我看到瞭一個集理論與實踐於一體的寶藏，它很可能成為我解決工作中遇到的復雜高速接口設計難題的利器，讓我能夠站在行業技術的前沿。