Xilinx FPGA開(kāi)發(fā)實(shí)用教程

第1章　 FPGA開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)介
1.1　可編程邏輯器件基礎(chǔ)
1.1.1　可編程邏輯器件概述
1.1.2　可編程邏輯器件的發(fā)展歷史
1.1.3　PLD開(kāi)發(fā)工具
1.2　FPGA芯片結(jié)構(gòu)
1.2.1　FPGA工作原理與簡(jiǎn)介
1.2.2　FPGA芯片結(jié)構(gòu)
1.2.3　軟核、硬核以及固核的概念
1.3　基于FPGA的開(kāi)發(fā)流程
1.3.1　FPGA設(shè)計(jì)方法概論
1.3.2　典型FPGA開(kāi)發(fā)流程
1.3.3　基于FPGA的SOC設(shè)計(jì)方法
1.4　Xilinx公司主流可編程邏輯器件簡(jiǎn)介
1.4.1　Xilinx FPGA芯片介紹
1.4.2　Xilinx PROM芯片介紹
1.5　本章小結(jié)
第2章　Verilog HDL語(yǔ)言基礎(chǔ)
2.1　Verilog HDL語(yǔ)言簡(jiǎn)介
2.1.1　Verilog HDL語(yǔ)言的歷史
2.1.2　Verilog HDL的主要能力
2.1.3　Verilog HDL和VHDL的區(qū)別
2.1.4　Verilog HDL設(shè)計(jì)方法
2.2　Verilog HDL基本程序結(jié)構(gòu)
2.3　Verilog HDL語(yǔ)言的數(shù)據(jù)類(lèi)型和運(yùn)算符
2.3.1　標(biāo)志符
2.3.2　數(shù)據(jù)類(lèi)型
2.3.3　模塊端口
2.3.4　常量集合
2.3.5　運(yùn)算符和表達(dá)式
2.4　Verilog HDL語(yǔ)言的描述語(yǔ)句
2.4.1　結(jié)構(gòu)描述形式
2.4.2　數(shù)據(jù)流描述形式
2.4.3　行為描述形式
2.4.4　混合設(shè)計(jì)模式
2.5　Verilog代碼書(shū)寫(xiě)規(guī)范
2.5.1　信號(hào)命名規(guī)則
2.5.2　模塊命名規(guī)則
2.5.3　代碼格式規(guī)范
2.5.4　模塊調(diào)用規(guī)范
2.6　Verilog常用程序示例
2.6.1　Verilog基本模塊
2.6.2　基本時(shí)序處理模塊
2.6.3　常用數(shù)字處理算法的Verilog實(shí)現(xiàn)
2.7　本章小結(jié)
第3章　基于Xilinx芯片的HDL語(yǔ)言高級(jí)進(jìn)階
3.1　面向硬件電路的設(shè)計(jì)思維
3.1.1　面向硬件的程序設(shè)計(jì)思維
3.1.2　“面積”和“速度”的轉(zhuǎn)換原則
3.1.3　同步電路的設(shè)計(jì)原則
3.1.4　模塊劃分的設(shè)計(jì)原則
3.2　優(yōu)秀的HDL代碼風(fēng)格
3.2.1　代碼風(fēng)格的含義
3.2.2　通用代碼風(fēng)格的介紹
3.2.3　專(zhuān)用代碼風(fēng)格的簡(jiǎn)要說(shuō)明
3.3　Verilog建模與調(diào)試技巧
3.3.1　雙向端口的使用和仿真
3.3.2　阻塞賦值與非阻塞賦值
3.3.3　輸入值不確定的組合邏輯電路
3.3.4　數(shù)學(xué)運(yùn)算中的擴(kuò)位與截位操作
3.3.5　利用塊RAM來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)延遲
3.3.6　測(cè)試向量的生成
3.4　Xilinx公司原語(yǔ)的使用方法
3.4.1　計(jì)算組件
3.4.2　時(shí)鐘組件
3.4.3　配置和檢測(cè)組件
3.4.4　吉比特收發(fā)器組件
3.4.5　I/O端口組件
3.4.6　處理器組件
3.4.7　RAM/ROM組件
3.4.8　寄存器和鎖存器
3.4.9　移位寄存器組件
3.4.10　Slice/CLB組件
3.5　本章小結(jié)
第4章　ISE開(kāi)發(fā)環(huán)境使用指南
4.1　ISE套件的介紹與安裝
4.1.1　ISE簡(jiǎn)要介紹
4.1.2　ISE功能簡(jiǎn)介
4.1.3　ISE軟件的安裝
4.1.4　ISE軟件的基本操作
4.2　基于ISE的代碼輸入
4.2.1　新建工程
4.2.2　代碼輸入
4.2.3　代碼模板的使用
4.2.4　Xilinx IP Core的使用
4.3　基于ISE的開(kāi)發(fā)流程
4.3.1　基于Xilinx XST的綜合
4.3.2　基于ISE的仿真
4.3.3　基于ISE的實(shí)現(xiàn)
4.3.4　基于ISE的芯片編程
4.3.5　功耗分析以及XPower的使用
4.4　約束文件的編寫(xiě)
4.4.1　約束文件的基本操作
4.4.2　UCF文件的語(yǔ)法說(shuō)明
4.4.3　管腳和區(qū)域約束語(yǔ)法
4.4.4　管腳和區(qū)域約束編輯器PACE
4.5　ISE與
第三方軟件
4.5.1　Synplify Pro軟件的使用
4.5.2　ModelSim軟件的使用
4.5.3　Synplify Pro、ModelSim和ISE的聯(lián)合開(kāi)發(fā)流程
4.5.4　ISE與MATLAB的聯(lián)合使用
4.6　Xilinx FPGA芯片底層單元的使用
4.6.1　Xilinx全局時(shí)鐘網(wǎng)絡(luò)的使用
4.6.2　DCM模塊的使用
4.6.3　Xilinx內(nèi)嵌塊存儲(chǔ)器的使用
4.6.4　硬核乘加器的使用
4.7　本章小結(jié)
第5章　FPGA配置電路及軟件操作
5.1　FPGA配置電路綜述
5.1.1　Xilinx FPGA配置電路綜述
5.1.2　Xilinx FPGA常用的配置管腳
5.1.3　Xilinx FPGA配置電路分類(lèi)
5.2　JTAG電路的原理與設(shè)計(jì)
5.2.1　JTAG電路的工作原理
5.2.2　Xilinx JTAG下載線
5.3　FPGA的常用配置電路
5.3.1　主串模式——最常用的FPGA配置模式
5.3.2　SPI串行Flash配置模式
5.3.3　從串配置模式
5.3.4　字節(jié)寬度外部接口并行配置模式
5.3.5　JTAG配置模式
5.3.6　System ACE配置方案
5.4　iMPACT軟件使用
5.4.1　iMPACT綜述與基本操作
5.4.2　使用iMPACT創(chuàng)建配置文件
5.4.3　使用iMPACT配置芯片
5.4.4　FPGA配置失敗的常見(jiàn)問(wèn)題
5.5　從配置PROM中讀取用戶數(shù)據(jù)
5.5.1　從PROM中引導(dǎo)數(shù)據(jù)簡(jiǎn)介
5.5.2　硬件電路設(shè)計(jì)方法
5.5.3　軟件操作流程
5.6　本章小結(jié)
第6章　在線邏輯分析儀ChipScope的使用
6.1　ChipScope介紹
6.1.1　ChipScope Pro簡(jiǎn)介
6.1.2　ChipScope Pro軟件的安裝
6.1.3　ChipScope Pro的使用流程
6.2　ChipScope Core Generator使用說(shuō)明
6.2.1　ChipScope Pro核的基本介紹
6.2.2　ChipScope核的生成流程
6.3　ChipScope Core Inserter使用說(shuō)明
6.3.1　Core Inserter的用戶界面
6.3.2　Core Inserter的基本操作
6.4　ChipScope Pro Analyzer使用說(shuō)明
6.4.1　ChipScope 分析儀的用戶界面
6.4.2　ChipScope Analyzer的基本操作
6.5　在ISE中直接調(diào)用ChipScope的應(yīng)用實(shí)例
6.5.1　在工程中添加ChipScope Pro文件
6.5.2　在ChipScope Pro中完成下載和觀察
6.6　本章小結(jié)
第7章　基于FPGA的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)
7.1　數(shù)字信號(hào)概述
7.1.1　數(shù)字信號(hào)的產(chǎn)生
7.1.2　采樣定理
7.1.3　數(shù)字系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)
7.2　離散傅里葉變換基礎(chǔ)
7.2.1　離散傅里葉變換
7.2.2　頻域應(yīng)用
7.2.3　FFT/IFFT IP Core的使用
7.3　XtremeDSP模塊功能介紹
7.4　乘累加結(jié)構(gòu)的FIR濾波器
7.4.1　單乘法器MAC FIR濾波器
7.4.2　對(duì)稱(chēng)MAC FIR濾波器
7.4.3　MAC FIR濾波器IP Core的使用
7.5　半并行/并行FIR濾波器
7.5.1　并行FIR濾波器
7.5.2　半并行FIR濾波器
7.5.3　FIR Compiler IP Core的使用
7.6　多通道FIR濾波器
7.6.1　濾波器組的基本概念
7.6.2　多通道FIR濾波器的基本原理
7.6.3　多通道FIR濾波器組的FPGA實(shí)現(xiàn)
7.7　本章小結(jié)
第8章　基于System Generator的DSP系統(tǒng)開(kāi)發(fā)技術(shù)
8.1　System Generator的簡(jiǎn)介與安裝
8.1.1　System Generator簡(jiǎn)介
8.1.2　System Generator的主要特征
8.1.3　System Generator軟件的安裝和配置
8.2　System Generator入門(mén)基礎(chǔ)
8.2.1　System Generator開(kāi)發(fā)流程簡(jiǎn)介
8.2.2　Simulink基礎(chǔ)
8.2.3　AccelDSP軟件工具
8.3　基于System Generator的DSP系統(tǒng)設(shè)計(jì)
8.3.1　System Generator快速入門(mén)
8.3.2　System Generator中的信號(hào)類(lèi)型
8.3.3　自動(dòng)代碼生成
8.3.4　編譯MATLAB設(shè)計(jì)生成FPGA代碼
8.3.5　子系統(tǒng)的建立和使用
8.4　基于System Generator的硬件協(xié)仿真
8.4.1　硬件協(xié)仿真平臺(tái)的介紹與平臺(tái)安裝
8.4.2　硬件協(xié)仿真的基本操作
8.4.3　共享存儲(chǔ)器的操作
8.5　System Generator的高級(jí)應(yīng)用
8.5.1　導(dǎo)入外部的HDL程序模塊
8.5.2　設(shè)計(jì)在線調(diào)試
8.5.3　系統(tǒng)中的多時(shí)鐘設(shè)計(jì)
8.5.4　軟、硬件聯(lián)合開(kāi)發(fā)
8.5.5　FPGA設(shè)計(jì)的高級(jí)技巧
8.5.6　設(shè)計(jì)資源評(píng)估
8.6　開(kāi)發(fā)實(shí)例： 基于FIR濾波器的協(xié)仿真實(shí)例
8.7　本章小結(jié)
第9章　基于FPGA的可編程嵌入式開(kāi)發(fā)技術(shù)
9.1　可編程嵌入式系統(tǒng)（EDK）介紹
9.1.1　基于FPGA的可編程嵌入式開(kāi)發(fā)系統(tǒng)
9.1.2　Xilinx公司的解決方案
9.2　Xilinx嵌入式開(kāi)發(fā)系統(tǒng)組成介紹
9.2.1　片內(nèi)微處理器軟核MicroBlaze
9.2.2　片內(nèi)微處理器PowerPC
9.2.3　常用的IP核以及設(shè)備驅(qū)動(dòng)
9.2.4　系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案
9.3　EDK軟件基本介紹
9.3.1　EDK的介紹與安裝
9.3.2　EDK設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)流程
9.3.3　EDK的文件管理架構(gòu)
9.4　XPS軟件的基本操作
9.4.1　XPS的啟動(dòng)
9.4.2　利用BSB創(chuàng)建新工程
9.4.3　XPS的用戶界面
9.4.4　XPS的目錄結(jié)構(gòu)與硬件平臺(tái)
9.4.5　在XPS加入IP Core
9.4.6　在XPS中定制用戶設(shè)備的IP
9.4.7　XPS中IP Core API函數(shù)的查閱和使用方法
9.5　XPS軟件的高級(jí)操作
9.5.1　XPS的軟件輸入
9.5.2　XPS中的設(shè)計(jì)仿真
9.5.3　將EDK設(shè)計(jì)作為ISE設(shè)計(jì)的子系統(tǒng)
9.5.4　XPS對(duì)嵌入式操作系統(tǒng)的支持
9.5.5　XPS工程的實(shí)現(xiàn)和下載
9.5.6　在線調(diào)試工具XMD的使用
9.5.7　XPS中ChipScope的使用
9.5.8　軟件平臺(tái)SDK的使用
9.6　EDK開(kāi)發(fā)實(shí)例——DDR SDRAM接口控制器
9.6.1　DDR SDRAM工作原理
9.6.2　DDR SDRAM控制器的EDK實(shí)現(xiàn)
9.6.3　DDR SDRAM控制器的調(diào)試
9.7　本章小結(jié)
第10章　基于FPGA的高速數(shù)據(jù)連接技術(shù)
10.1　高速數(shù)據(jù)連接功能簡(jiǎn)介
10.1.1　高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋尘?br />10.1.2　Xilinx公司高速連接功能的解決方案
10.2　實(shí)現(xiàn)吉比特高速串行I/O的相關(guān)技術(shù)
10.2.1　吉比特高速串行I/O的特點(diǎn)和應(yīng)用
10.2.2　吉比特串行I/O系統(tǒng)的組成
10.2.3　吉比特串行I/O的設(shè)計(jì)要點(diǎn)
10.3　基于Rocket I/O高速串行技術(shù)
10.3.1　Rocket I/O技術(shù)簡(jiǎn)介
10.3.2　Aurora協(xié)議
10.3.3　Rocket I/O硬核模塊的體系結(jié)構(gòu)
10.3.4　Rocket I/O的時(shí)鐘設(shè)計(jì)方案
10.3.5　Rocket I/O的開(kāi)發(fā)要素
10.3.6　Rocket I/O IP Core的使用
10.4　基于Xilinx FPGA的千兆以太網(wǎng)控制器的開(kāi)發(fā)
10.4.1　千兆以太網(wǎng)技術(shù)
10.4.2　基于FPGA的千兆以太網(wǎng)MAC控制器實(shí)現(xiàn)方案
10.4.3　Xilinx 千兆以太網(wǎng)MAC IP Core
10.5　本章小結(jié)
第11章　時(shí)序分析原理以及時(shí)序分析器的使用
11.1　時(shí)序分析的作用和原理
11.1.1　時(shí)序分析的作用
11.1.2　靜態(tài)時(shí)序分析原理
11.1.3　時(shí)序分析的基礎(chǔ)知識(shí)
11.2　Xilinx FPGA中的時(shí)鐘資源
11.2.1　全局時(shí)鐘資源
11.2.2　第二全局時(shí)鐘資源
11.3　時(shí)序約束
11.3.1　使用約束文件添加時(shí)序約束
11.3.2　使用約束編輯器添加時(shí)序約束
11.4　ISE時(shí)序分析器
11.4.1　時(shí)序分析器簡(jiǎn)介
11.4.2　時(shí)序分析器的文件類(lèi)型
11.4.3　時(shí)序分析器的調(diào)用與用戶界面
11.4.4　時(shí)序分析器的基本使用方法
11.4.5　提高時(shí)序性能的手段
11.5　本章小結(jié)
縮略語(yǔ)
參考文獻(xiàn)