基本信息
- 作者： 蔡述庭、陈平、棠潮、吴泽雄
- 丛书名： 电子设计与嵌入式开发实践丛书
- 出版社：清华大学出版社
- ISBN：9787302372110
- 上架时间：2014-10-15
- 出版日期：2014 年10月
- 开本：16开
- 版次：1-1
- 所属分类：计算机 > 计算机控制与仿真 > 电路设计 > 综合
内容简介
书籍
计算机书籍
本书描述了从电路到系统的FPGA设计方法、流程、技巧以及工具使用，内容涵盖了FPGA设计流程、硬件描述语言Verilog HDL、基础电路设计、逻辑综合、Synplify与DC工具使用、测试平台的撰写以及ModelSim的使用； 并对CORDIC算法、CPRI协议及数字直放站的FPGA实现进行了阐述； 随后通过一个电机控制实例来描述FPGA系统级的设计过程； 接着介绍了DO254标准在FPGA设计中的应用。为了便于读者实践操作，书中给出了丰富的FPGA设计实验，包括基础实验和基于Qsys、SOPC的综合实验，同时介绍了Vivado HLS工具的使用。本书实例丰富，且贴近实际开发，书中给出的源代码都经过了实际项目的检验，读者可在清华大学出版社网站下载相关的源代码。
本书可作为电子、通信、自动化、计算机科学与技术等相关专业的高年级本科生及研究生的教学用书，也可作为从事FPGA设计工作的工程师的参考图书。
计算机书籍
本书描述了从电路到系统的FPGA设计方法、流程、技巧以及工具使用，内容涵盖了FPGA设计流程、硬件描述语言Verilog HDL、基础电路设计、逻辑综合、Synplify与DC工具使用、测试平台的撰写以及ModelSim的使用； 并对CORDIC算法、CPRI协议及数字直放站的FPGA实现进行了阐述； 随后通过一个电机控制实例来描述FPGA系统级的设计过程； 接着介绍了DO254标准在FPGA设计中的应用。为了便于读者实践操作，书中给出了丰富的FPGA设计实验，包括基础实验和基于Qsys、SOPC的综合实验，同时介绍了Vivado HLS工具的使用。本书实例丰富，且贴近实际开发，书中给出的源代码都经过了实际项目的检验，读者可在清华大学出版社网站下载相关的源代码。
本书可作为电子、通信、自动化、计算机科学与技术等相关专业的高年级本科生及研究生的教学用书，也可作为从事FPGA设计工作的工程师的参考图书。
目录
第1章FPGA设计概论
1.1FPGA芯片结构与特点
1.2FPGA工作原理
1.3FPGA主要器件
1.3.1Xilinx
1.3.2Altera
1.4FPGA设计流程
1.5FPGA开发工具
1.6FPGA应用
第2章硬件描述语言Verilog HDL
2.1Verilog HDL的基本规范
2.1.1标识符
2.1.2转义标识符
2.1.3空白符
2.1.4注释
2.2数据类型
2.2.1逻辑值
2.2.2线网
2.2.3寄存器
2.2.4数字的表示
1.1FPGA芯片结构与特点
1.2FPGA工作原理
1.3FPGA主要器件
1.3.1Xilinx
1.3.2Altera
1.4FPGA设计流程
1.5FPGA开发工具
1.6FPGA应用
第2章硬件描述语言Verilog HDL
2.1Verilog HDL的基本规范
2.1.1标识符
2.1.2转义标识符
2.1.3空白符
2.1.4注释
2.2数据类型
2.2.1逻辑值
2.2.2线网
2.2.3寄存器
2.2.4数字的表示
前言
现场可编程逻辑阵列（Field Programmable Gate Array，FPGA）器件广泛应用于汽车电子、多媒体广播、计算机和存储、消费电子、工业、医疗、军事、航空航天、通信、测量等领域。FPGA既广泛使用在通信基站、大型路由器等高端网络设备中，也使用在显示器(电视)、投影仪等日常家用电器里，FPGA已经从最早的只应用于辅助功能和胶合逻辑（连接各种功能块以及集成电路的逻辑电路）的简单器件，发展到现今成为众多产品的核心器件。使用FPGA器件，可以使开发时间缩短1/2～1/3，因此FPGA成为实现“少量多品种”和“产品周期短”市场中不可缺少的器件之一。
针对FPGA器件的使用和开发离不开EDA工具的支持，因此，一般FPGA器件厂商也会提供相应的EDA开发工具，比如Altera公司的Quartus Ⅱ/Qsys开发平台、Xilinx公司的ISE/Vivado开发平台。其他公司器件都有自己的开发工具，但开发流程基本保持一致。熟悉这些工具对FPGA的开发无疑是基础和重要的，因此本书的结尾部分主要侧重于通过一些实验来让大家了解和熟悉Quartus与Vivado工具的使用。
一般而言，使用FPGA有两个层次： 电路级和系统级。简单来说，电路级侧重于在FPGA上实现某些功能电路，或者实现信号处理算法，如FFT、CORDIC、OFDM，或者实现通信系统中部分通信协议，如基站与射频覆盖设备中用得最广泛的通用公众无线接口协议（CPRI）。系统级这里主要是指FPGA中使用CPU，如Nios Ⅱ、MicroBlaze、ARM、PowerPC等软核、硬核，构成一个比较大的SoC系统，在此基础上可以进一步进行软件应用开发。
因此，本书的编写也主要遵从这个思路，系统描述了从电路到系统的FPGA设计方法、流程、技巧以及工具使用。
第1章简要介绍了FPGA设计概论。
第2章对硬件描述语言Verilog HDL进行了简单介绍。
第3章对使用Verilog HDL对包括加法器在内的基础电路设计进行了概述。
第4章主要介绍了逻辑综合的概念以及Synplify、DC工具。
第5章主要介绍了测试平台的撰写以及行为级仿真工具ModelSim的使用。
第6章描述了在通信调制中使用较多的CORDIC算法。
第7章对无线通信系统中的CPRI等协议进行了阐述，并详述了其FPGA实现。
第8章描述了通信系统直放站中数字接口电路部分的FPGA设计。
第9章通过一个电机控制实例来描述FPGA系统级的设计过程，以Nios Ⅱ为核心处理
器来搭建一个SoC系统。
由于FPGA器件的广泛应用，对于FPGA器件组成的系统的测试与认证也成了非常重要的一个课题，故第10章介绍了航空航天领域的一个硬件系统设计标准DO254，侧重介绍其适应于FPGA器件的流程与准则。
为了便于读者实践操作，第11章给出了丰富的FPGA设计实验，包括基础实验和基于Qsys、SOPC的综合实验，如μClinux在Nios Ⅱ上的移植； 还特别介绍了Vivado HLS工具的使用。HLS作为一种目前商业化的高层次综合工具，对系统级设计人员及算法设计人员都具有非常大的吸引力。书中给出的源代码都经过了实际项目的检验，读者可在清华大学出版社网站下载相关的源代码。
本书可作为电子、通信、自动化、计算机科学与技术等相关专业的高年级本科生及研究生的教学用书，也可作为从事FPGA设计工作的工程师的参考图书。
在编写本书的过程中，引用了大量参考文献，对此表示感谢。书中不少资料来自Altera和Xilinx公司，Altera大学计划负责人陈卫中博士和Xilinx大学计划负责人谢凯年博士均为本书的编写提供了大量资料与帮助，对两位致以谢意。感谢清华大学出版社的工作人员为本书顺利出版所付出的辛勤劳动。本科生张骏盛对Vivado HLS实验进行了验证，研究生李静园、林卓胜为本书提供了相关协助，谢志才、林燕云同学对本书亦有贡献，一并表示感谢。
由于作者水平有限，书中难免会有纰漏之处，敬请专家和读者批评指正，有兴趣的读者可发送邮件到liux@tup.tsinghua.edu.cn。
蔡述庭
针对FPGA器件的使用和开发离不开EDA工具的支持，因此，一般FPGA器件厂商也会提供相应的EDA开发工具，比如Altera公司的Quartus Ⅱ/Qsys开发平台、Xilinx公司的ISE/Vivado开发平台。其他公司器件都有自己的开发工具，但开发流程基本保持一致。熟悉这些工具对FPGA的开发无疑是基础和重要的，因此本书的结尾部分主要侧重于通过一些实验来让大家了解和熟悉Quartus与Vivado工具的使用。
一般而言，使用FPGA有两个层次： 电路级和系统级。简单来说，电路级侧重于在FPGA上实现某些功能电路，或者实现信号处理算法，如FFT、CORDIC、OFDM，或者实现通信系统中部分通信协议，如基站与射频覆盖设备中用得最广泛的通用公众无线接口协议（CPRI）。系统级这里主要是指FPGA中使用CPU，如Nios Ⅱ、MicroBlaze、ARM、PowerPC等软核、硬核，构成一个比较大的SoC系统，在此基础上可以进一步进行软件应用开发。
因此，本书的编写也主要遵从这个思路，系统描述了从电路到系统的FPGA设计方法、流程、技巧以及工具使用。
第1章简要介绍了FPGA设计概论。
第2章对硬件描述语言Verilog HDL进行了简单介绍。
第3章对使用Verilog HDL对包括加法器在内的基础电路设计进行了概述。
第4章主要介绍了逻辑综合的概念以及Synplify、DC工具。
第5章主要介绍了测试平台的撰写以及行为级仿真工具ModelSim的使用。
第6章描述了在通信调制中使用较多的CORDIC算法。
第7章对无线通信系统中的CPRI等协议进行了阐述，并详述了其FPGA实现。
第8章描述了通信系统直放站中数字接口电路部分的FPGA设计。
第9章通过一个电机控制实例来描述FPGA系统级的设计过程，以Nios Ⅱ为核心处理
器来搭建一个SoC系统。
由于FPGA器件的广泛应用，对于FPGA器件组成的系统的测试与认证也成了非常重要的一个课题，故第10章介绍了航空航天领域的一个硬件系统设计标准DO254，侧重介绍其适应于FPGA器件的流程与准则。
为了便于读者实践操作，第11章给出了丰富的FPGA设计实验，包括基础实验和基于Qsys、SOPC的综合实验，如μClinux在Nios Ⅱ上的移植； 还特别介绍了Vivado HLS工具的使用。HLS作为一种目前商业化的高层次综合工具，对系统级设计人员及算法设计人员都具有非常大的吸引力。书中给出的源代码都经过了实际项目的检验，读者可在清华大学出版社网站下载相关的源代码。
本书可作为电子、通信、自动化、计算机科学与技术等相关专业的高年级本科生及研究生的教学用书，也可作为从事FPGA设计工作的工程师的参考图书。
在编写本书的过程中，引用了大量参考文献，对此表示感谢。书中不少资料来自Altera和Xilinx公司，Altera大学计划负责人陈卫中博士和Xilinx大学计划负责人谢凯年博士均为本书的编写提供了大量资料与帮助，对两位致以谢意。感谢清华大学出版社的工作人员为本书顺利出版所付出的辛勤劳动。本科生张骏盛对Vivado HLS实验进行了验证，研究生李静园、林卓胜为本书提供了相关协助，谢志才、林燕云同学对本书亦有贡献，一并表示感谢。
由于作者水平有限，书中难免会有纰漏之处，敬请专家和读者批评指正，有兴趣的读者可发送邮件到liux@tup.tsinghua.edu.cn。
蔡述庭
