FPGA實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練精粹

目  錄

第1章  FPGA基本情況介紹    1
1.1  FPGA簡(jiǎn)史    1
1.1.1  FPGA與ASIC    1
1.1.2  FPGA與CPLD    4
1.1.3  Altera與Xilinx    5
1.1.4  Verilog與VHDL    6
1.2  FPGA芯片（Xilinx）介紹    8
1.2.1  FPGA的基本結(jié)構(gòu)    8
1.2.2  軟核、硬核及固核    12
1.2.3  7系列FPGA簡(jiǎn)介    13
1.3  FPGA的應(yīng)用領(lǐng)域    17
1.3.1  機(jī)器學(xué)習(xí)    17
1.3.2  5G無(wú)線(xiàn)    19
1.3.3  嵌入式視覺(jué)    20
1.3.4  工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)    21
1.3.5  云計(jì)算    22
1.3.6  FPGA硬件加速平臺(tái)    23
1.4  總結(jié)    23
第2章  FPGA設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)    24
2.1  軟件下載及安裝    24
2.1.1  ISE下載及安裝    24
2.1.2  ModelSim下載及安裝    28
2.1.3  Vivado下載及安裝    29
2.1.4  ISE關(guān)聯(lián)ModelSim    32
2.1.5  Vivado關(guān)聯(lián)ModelSim    36
2.1.6  UE（UltraEdit）的安裝和配置    40
2.2  Verilog基本語(yǔ)法介紹    44
2.2.1  發(fā)展歷史    44
2.2.2  語(yǔ)言設(shè)計(jì)思路    45
2.2.3  語(yǔ)言要素    46
2.2.4  數(shù)據(jù)類(lèi)型    47
2.2.5  流程控制    50
2.2.6  語(yǔ)言描述方法    52
2.2.7  邏輯門(mén)級(jí)描述    56
2.2.8  晶體管級(jí)描述    57
2.2.9  邏輯綜合編輯    58
2.2.10  可綜合代碼    58
2.2.11  不可綜合結(jié)構(gòu)類(lèi)型    58
2.2.12  高級(jí)功能編輯    59
2.3  FPGA開(kāi)發(fā)流程    60
2.3.1  設(shè)計(jì)流程    60
2.3.2  典型FPGA開(kāi)發(fā)流程與注意事項(xiàng)    61
2.4  總結(jié)    63
第3章  FPGA初級(jí)設(shè)計(jì)    64
3.1  呼吸燈設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)    64
3.1.1  需求分析    64
3.1.2  流程    64
3.1.3  時(shí)序圖    65
3.1.4  時(shí)序圖寄存器分析    66
3.1.5  源碼展示    67
3.1.6  仿真文件    68
3.1.7  仿真結(jié)果分析    69
3.1.8  約束文件    70
3.1.9  擴(kuò)展訓(xùn)練    70
3.2  流水燈設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)    70
3.2.1  需求分析    70
3.2.2  流程    71
3.2.3  時(shí)序圖    71
3.2.4  時(shí)序圖寄存器分析    72
3.2.5  源碼展示    73
3.2.6  仿真文件    74
3.2.7  仿真結(jié)果分析    74
3.2.8  擴(kuò)展訓(xùn)練    75
3.3  按鍵控制LED設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)    75
3.3.1  需求分析    75
3.3.2  流程    75
3.3.3  時(shí)序圖    75
3.3.4  時(shí)序圖寄存器分析    76
3.3.5  源碼展示    77
3.3.6  仿真文件    79
3.3.7  仿真結(jié)果分析    80
3.3.8  擴(kuò)展訓(xùn)練    81
3.4  自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)    81
3.4.1  需求分析    81
3.4.2  流程    81
3.4.3  時(shí)序圖    82
3.4.4  時(shí)序圖寄存器分析    84
3.4.5  源碼展示    87
3.4.6  仿真文件    87
3.4.7  仿真結(jié)果分析    89
3.4.8  擴(kuò)展訓(xùn)練    90
3.5  總結(jié)    90
第4章  FPGA中級(jí)設(shè)計(jì)    91
4.1  串口通信設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)    91
4.1.1  需求分析    91
4.1.2  UART協(xié)議簡(jiǎn)介    91
4.1.3  流程圖    93
4.1.4  源碼分析    94
4.1.5  仿真測(cè)試    97
4.2  VGA設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)    99
4.2.1  需求分析    99
4.2.2  VGA原理簡(jiǎn)介    99
4.2.3  源碼展示分析    103
4.2.4  仿真結(jié)果分析    106
4.2.5  擴(kuò)展訓(xùn)練    107
4.3  VGA顯示圖像    107
4.3.1  需求分析    107
4.3.2  流程    107
4.3.3  時(shí)序圖    108
4.3.4  調(diào)用RAM模塊IP核步驟    108
4.3.5  擴(kuò)展訓(xùn)練    110
4.4  Sobel算子實(shí)現(xiàn)    110
4.4.1  需求分析    110
4.4.2  Sobel算子詳解    110
4.4.3  Sobel算子流程    112
4.4.4  Sobel算子時(shí)序圖    113
4.4.5  核心代碼展示和分析    114
4.5  總結(jié)    120
第5章  FPGA高級(jí)設(shè)計(jì)    121
5.1  DDR3理論講解和實(shí)踐部分    121
5.1.1  DDR3工作流程    121
5.1.2  DDR3的一些基本概念    123
5.1.3  文檔研讀    128
5.1.4  DDR3的IP核測(cè)試    133
5.1.5  總結(jié)    139
5.2  PCI-e理論講解和實(shí)踐    139
5.2.1  理論講解    139
5.2.2  擴(kuò)展和未來(lái)方向    144
5.2.3  硬件協(xié)議摘要    144
5.2.4  RIFFA簡(jiǎn)介    147
5.2.5  RIFFA使用之FPGA端    150
5.2.6  RIFFA使用之PC端    157
5.3  總結(jié)    159
第6章  FPGA高級(jí)綜合設(shè)計(jì)    160
6.1  System Generator介紹及安裝    160
6.2  System Generator工具的基本使用方法    166
6.2.1  System Generator中的庫(kù)    167
6.2.2  System Generator中的數(shù)據(jù)類(lèi)型    174
6.2.3  System Generator自動(dòng)代碼生成    174
6.3  System Generator實(shí)例    175
6.3.1  FIR濾波器實(shí)例    176
6.3.2  FFT實(shí)例    193
6.3.3  數(shù)字正交解調(diào)（DDC）實(shí)例    199
6.4  HLS介紹及安裝    211
6.5  HLS工具的基本使用方法    213
6.6  HLS實(shí)例——基于HLS的Sobel邊緣檢測(cè)    214
6.6.1  再次出現(xiàn)的Sobel算子    214
6.6.2  MATLAB仿真實(shí)現(xiàn)邊緣檢測(cè)    216
6.6.3  HLS實(shí)現(xiàn)圖像邊緣檢測(cè)    216
6.7  總結(jié)    224