FPGA實戰(zhàn)訓練精粹

目  錄

第1章  FPGA基本情況介紹    1
1.1  FPGA簡史    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簡介    13
1.3  FPGA的應用領域    17
1.3.1  機器學習    17
1.3.2  5G無線    19
1.3.3  嵌入式視覺    20
1.3.4  工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)    21
1.3.5  云計算    22
1.3.6  FPGA硬件加速平臺    23
1.4  總結(jié)    23
第2章  FPGA設計基礎知識    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關聯(lián)ModelSim    32
2.1.5  Vivado關聯(lián)ModelSim    36
2.1.6  UE（UltraEdit）的安裝和配置    40
2.2  Verilog基本語法介紹    44
2.2.1  發(fā)展歷史    44
2.2.2  語言設計思路    45
2.2.3  語言要素    46
2.2.4  數(shù)據(jù)類型    47
2.2.5  流程控制    50
2.2.6  語言描述方法    52
2.2.7  邏輯門級描述    56
2.2.8  晶體管級描述    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)類型    58
2.2.12  高級功能編輯    59
2.3  FPGA開發(fā)流程    60
2.3.1  設計流程    60
2.3.2  典型FPGA開發(fā)流程與注意事項    61
2.4  總結(jié)    63
第3章  FPGA初級設計    64
3.1  呼吸燈設計與實現(xiàn)    64
3.1.1  需求分析    64
3.1.2  流程    64
3.1.3  時序圖    65
3.1.4  時序圖寄存器分析    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  擴展訓練    70
3.2  流水燈設計與實現(xiàn)    70
3.2.1  需求分析    70
3.2.2  流程    71
3.2.3  時序圖    71
3.2.4  時序圖寄存器分析    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  擴展訓練    75
3.3  按鍵控制LED設計與實現(xiàn)    75
3.3.1  需求分析    75
3.3.2  流程    75
3.3.3  時序圖    75
3.3.4  時序圖寄存器分析    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  擴展訓練    81
3.4  自動售貨機設計與實現(xiàn)    81
3.4.1  需求分析    81
3.4.2  流程    81
3.4.3  時序圖    82
3.4.4  時序圖寄存器分析    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  擴展訓練    90
3.5  總結(jié)    90
第4章  FPGA中級設計    91
4.1  串口通信設計與實現(xiàn)    91
4.1.1  需求分析    91
4.1.2  UART協(xié)議簡介    91
4.1.3  流程圖    93
4.1.4  源碼分析    94
4.1.5  仿真測試    97
4.2  VGA設計與實現(xiàn)    99
4.2.1  需求分析    99
4.2.2  VGA原理簡介    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  擴展訓練    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  時序圖    108
4.3.4  調(diào)用RAM模塊IP核步驟    108
4.3.5  擴展訓練    110
4.4  Sobel算子實現(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高級設計    121
5.1  DDR3理論講解和實踐部分    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核測試    133
5.1.5  總結(jié)    139
5.2  PCI-e理論講解和實踐    139
5.2.1  理論講解    139
5.2.2  擴展和未來方向    144
5.2.3  硬件協(xié)議摘要    144
5.2.4  RIFFA簡介    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高級綜合設計    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    167
6.2.2  System Generator中的數(shù)據(jù)類型    174
6.2.3  System Generator自動代碼生成    174
6.3  System Generator實例    175
6.3.1  FIR濾波器實例    176
6.3.2  FFT實例    193
6.3.3  數(shù)字正交解調(diào)（DDC）實例    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實例——基于HLS的Sobel邊緣檢測    214
6.6.1  再次出現(xiàn)的Sobel算子    214
6.6.2  MATLAB仿真實現(xiàn)邊緣檢測    216
6.6.3  HLS實現(xiàn)圖像邊緣檢測    216
6.7  總結(jié)    224