Xilinx FPGA原理與實(shí)踐：基于Vivado和Verilog HDL

前　言
第1 章　FPGA基礎(chǔ)及電路設(shè)計(jì) 1
?。? １?。疲校牵?基礎(chǔ)及７ 系列ＦＰＧＡ 基本原理 １
　?。? １. １　ＦＰＧＡ 概述 １
　?。? １. ２　ＦＰＧＡ 基本邏輯結(jié)構(gòu) ２
　?。? １. ３?。?系列ＦＰＧＡ ＣＬＢ ４
　　１. １. ４?。?系列ＦＰＧＡ 的ＩＯＢ ８
　　１. １. ５?。?系列ＦＰＧＡ 及７ａ３５ｔｆｔｇ２５６￣１ 特性 ９
?。? ２　ＦＰＧＡ 電路設(shè)計(jì) １１
　?。? ２. １?。疲校牵?的ＢＡＮＫ 電路 １１
　?。? ２. ２　ＬＥＤ 驅(qū)動(dòng)電路 １３
　?。? ２. ３　撥碼開(kāi)關(guān)電路 １３
　?。? ２. ４　按鍵電路 １４
　?。? ２. ５　七段數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)電路 １５
　?。? ２. ６?。郑牵?顯示驅(qū)動(dòng)電路 １７
　?。? ２. ７?。遥樱玻常?驅(qū)動(dòng)電路 １９
　?。? ２. ８　配置電路 ２０
　　１. ２. ９?。兀粒模?接口和擴(kuò)展接口 ２２
　習(xí)題 ２４
第2 章　Verilog HDL 語(yǔ)言與Vivado 25
?。? １?。郑澹颍椋欤铮?ＨＤＬ 基本結(jié)構(gòu) ２５
　?。? １. １　一個(gè)簡(jiǎn)單的組合邏輯實(shí)例 ２５
　?。? １. ２　一個(gè)簡(jiǎn)單的時(shí)序邏輯實(shí)例 ２７
　　２. １. ３　Ｖｅｒｉｌｏｇ ＨＤＬ 結(jié)構(gòu)要求 ２８
　２. ２　數(shù)據(jù)類型及變量、常量 ２９
　?。? ２. １　邏輯值和常量 ３０
　　２. ２. ２　線網(wǎng)型變量ｗｉｒｅ ３０
　?。? ２. ３　寄存器類型ｒｅｇ ３１
　　２. ２. ４　符號(hào)常量 ３２

　?。? ２. ５　存儲(chǔ)器型變量 ３２
?。? ３　運(yùn)算符 ３３
　?。? ３. １　算術(shù)運(yùn)算符 ３３
　?。? ３. ２　邏輯運(yùn)算符 ３３
　?。? ３. ３　按位運(yùn)算符 ３４
　　２. ３. ４　關(guān)系運(yùn)算符 ３４
　?。? ３. ５　等式運(yùn)算符 ３５
　?。? ３. ６　縮減運(yùn)算符 ３５
　?。? ３. ７　移位運(yùn)算符 ３５
　?。? ３. ８　條件運(yùn)算符和拼接運(yùn)算符 ３６
　　２. ３. ９　運(yùn)算符的優(yōu)先級(jí) ３７
?。? ４　語(yǔ)句 ３７
　?。? ４. １　賦值語(yǔ)句、結(jié)構(gòu)說(shuō)明語(yǔ)句、阻塞與非阻塞 ３８
　　２. ４. ２　條件語(yǔ)句 ４１
　?。? ４. ３　循環(huán)語(yǔ)句 ４３
?。? ５　Ｖｉｖａｄｏ 初步 ４６
　?。? ５. １?。郑椋觯幔洌?獲取和安裝 ４７
　?。? ５. ２　Ｖｉｖａｄｏ 主界面 ４７
　習(xí)題 ５０
第3 章　組合邏輯電路與Vivado 進(jìn)階 51
?。? １　我的第一個(gè)工程———多數(shù)表決器 ５１
　?。? １. １　多數(shù)表決器的分析和邏輯實(shí)現(xiàn) ５１
　　３. １. ２　多數(shù)表決器的工程創(chuàng)建 ５２
　　３. １. ３　多數(shù)表決器的Ｖｅｒｉｌｏｇ ＨＤＬ 源文件創(chuàng)建 ５６
　?。? １. ４　多數(shù)表決器的Ｖｅｒｉｌｏｇ ＨＤＬ 代碼實(shí)現(xiàn)及ＲＴＬ 分析 ５８
　?。? １. ５　綜合 ５９
　?。? １. ６　約束 ６０
　?。? １. ７　實(shí)現(xiàn) ６２
　　３. １. ８　仿真 ６３
　?。? １. ９　編程和調(diào)試 ６５
?。? ２?。常?譯碼器設(shè)計(jì)和ＩＰ 核 ７０
　?。? ２. １　譯碼器的實(shí)現(xiàn) ７０
　　３. ２. ２　譯碼器ＩＰ 核生成 ７５
?。? ３　調(diào)用ＩＰ 核實(shí)現(xiàn)多數(shù)表決器 ７８
　　３. ３. １　使用７４ｘ１３８ 實(shí)現(xiàn)多數(shù)表決器的設(shè)計(jì) ７８
　?。? ３. ２　構(gòu)建新工程并調(diào)用ＩＰ 核 ７８
　習(xí)題 ８３
目　　錄Ⅶ　
第4 章　時(shí)序邏輯電路FPGA實(shí)現(xiàn) 84
　４. １　時(shí)鐘同步狀態(tài)機(jī)的設(shè)計(jì) ８４
　?。? １. １　時(shí)鐘同步狀態(tài)機(jī)及其設(shè)計(jì)流程 ８４
　　４. １. ２　時(shí)鐘同步狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)方法構(gòu)建序列發(fā)生器 ８６
　?。? １. ３　狀態(tài)圖直接描述法實(shí)現(xiàn)序列發(fā)生器 ９０
?。? ２　同步計(jì)數(shù)器７４ｘ１６３ 的實(shí)現(xiàn) ９４
?。? ３　移位寄存器的實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用 ９７
　?。? ３. １?。罚矗保梗?的實(shí)現(xiàn) ９７
　?。? ３. ２　使用７４ｘ１９４ＩＰ 核實(shí)現(xiàn)１１００１ 序列發(fā)生器 １００
　習(xí)題 １０４
第5 章　FPGA基本實(shí)踐 105
?。? １　流水燈實(shí)踐 １０５
　?。? １. １　流水燈的關(guān)鍵設(shè)計(jì) １０５
　　５. １. ２　流水燈工程的Ｖｉｖａｄｏ 實(shí)現(xiàn) １０６
?。? ２　數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示實(shí)踐 １１１
　?。? ２. １　數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示原理分析 １１１
　?。? ２. ２　數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示設(shè)計(jì) １１２
　　５. ２. ３　數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示工程的Ｖｉｖａｄｏ 實(shí)現(xiàn) １１３
　?。? ２. ４　數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示ＩＰ 核設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) １１７
　　５. ２. ５　調(diào)用ＩＰ 核實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)顯示 １２０
?。? ３　ＶＧＡ 顯示的實(shí)現(xiàn) １２３
　?。? ３. １?。郑牵?顯示基本原理 １２３
　?。? ３. ２?。郑牵?顯示設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) １２５
　習(xí)題 １３２
第6 章　FPGA綜合實(shí)踐 133
?。? １　電子秒表的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) １３３
　?。? １. １　按鍵消抖 １３３
　?。? １. ２　秒表綜合設(shè)計(jì) １３６
　６. ２?。眨粒遥?串行接口設(shè)計(jì)及通信實(shí)現(xiàn) １４２
　　６. ２. １　異步串行接口原理分析 １４２
　?。? ２. ２　波特率及其他時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生模塊設(shè)計(jì) １４３
　?。? ２. ３　串行發(fā)送程序設(shè)計(jì) １４５
　?。? ２. ４　串行接收程序設(shè)計(jì) １４８
　?。? ２. ５　串行通信頂層程序設(shè)計(jì) １５２
　?。? ２. ６　串行通信功能測(cè)試 １５３
　習(xí)題 １５５
Ⅷ?。兀椋欤椋睿?ＦＰＧＡ 原理與實(shí)踐———基于Ｖｉｖａｄｏ 和Ｖｅｒｉｌｏｇ ＨＤＬ
第7 章　FPGA 進(jìn)階——XADC、BRAM原理及電壓表、示波器設(shè)計(jì) 156
?。? １?。兀粒模?基本結(jié)構(gòu)及寄存器 １５６
　?。? １. １　ＸＡＤＣ 邏輯結(jié)構(gòu) １５６
　?。? １. ２　ＸＡＤＣ 對(duì)外連接說(shuō)明 １５６
　?。? １. ３　ＸＡＤＣ 端口 １５９
　?。? １. ４?。兀粒模?狀態(tài)寄存器和控制寄存器 １６０
　　７. １. ５　操作模式 １６６
　?。? １. ６?。兀粒模?操作時(shí)序 １６７
?。? ２　應(yīng)用ＸＡＤＣ 實(shí)現(xiàn)多路電壓采集及顯示 １６８
　　７. ２. １　生成ＸＡＤＣ ＩＰ 核實(shí)例 １６８
　?。? ２. ２　使用ＸＡＤＣ ＩＰ 核實(shí)現(xiàn)ＸＡＤＣ 序列模式訪問(wèn)模塊 １７１
　?。? ２. ３?。? Ｄ 序列采集和顯示實(shí)現(xiàn) １７５
　?。? ２. ４　序列采集及顯示測(cè)試 １７９
?。? ３　應(yīng)用ＸＡＤＣ 及ＢＲＡＭ 實(shí)現(xiàn)多通道示波器 １８１
　?。? ３. １　塊存儲(chǔ)器ＢＲＡＭ 原理 １８１
　?。? ３. ２　塊內(nèi)存生成ＩＰ 的使用和仿真驗(yàn)證 １８６
　?。? ３. ３　多通道示波器的設(shè)計(jì)思路 １９２
　?。? ３. ４　顯示內(nèi)存設(shè)計(jì)及其訪問(wèn)模塊構(gòu)建及仿真 １９３
　?。? ３. ５　波形發(fā)生器模塊設(shè)計(jì)及仿真 １９６
　?。? ３. ６　ＶＧＡ 顯示驅(qū)動(dòng)模塊設(shè)計(jì)及仿真 ２０２
　?。? ３. ７　加入邏輯分析儀模塊及頂層模塊實(shí)現(xiàn) ２０６
　?。? ３. ８　功能測(cè)試 ２０９
　習(xí)題 ２０９
附錄 211
　附錄Ａ?。悖罚幔常担簦妫簦纾玻担叮?引腳說(shuō)明 ２１１
　附錄Ｂ　口袋實(shí)驗(yàn)板資源 ２１８
　附錄Ｃ　實(shí)驗(yàn)或課程設(shè)計(jì)教學(xué)安排 ２２９
　附錄Ｄ　分章節(jié)代碼匯總 ２３０
　附錄Ｅ?。?型實(shí)驗(yàn)板參考約束文件 ２３２
參考文獻(xiàn) 236