073303 吳厚航 編著 宣傳語： Xilinx大學計劃經理作序推薦，Xilinx FPGA零基礎快速入門，基礎概念闡釋、板級設計解析、豐富的Verilog例程講解 編輯推薦： （1）本書基于Xilinx公司的Spartan6 FPGA器件，“理論+實踐”的學習方式。 （2）豐富的例程講解：基礎入門實例、基于FPGA片上資源的應用實例、綜合進階實例。、 （3）提供Xilinx FPGA的一站式入門學習方案：基礎概念闡釋、板級電路解析、開發工具安裝配置、豐富的Verilog例程講解。 作者簡介 吳厚航[網名：特權同學] 有近10年的FPGA工程實踐經歷，擅長記錄、分析并總結FPGA開發中的經驗與技巧，也非常樂于分享�；钴S于各大電子技術網站的FPGA社區或版塊，多年來筆耕不輟、風雨無阻，不斷地發表FPGA相關文章，其總點擊量超過300萬。著有多本FPGA技術相關圖書，其詼諧的文字、貼近讀者實際需求的知識點與經驗技巧分享，贏得了廣大讀者的一致認可。 內 容 簡 介 本書使用Xilinx公司的Spartan 6FPGA器件，由淺入深地引領讀者從板級設計、基礎入門實例、FPGA片內資源應用實例和綜合進階實例等方面，玩轉FPGA邏輯設計。本書基于特定的FPGA實驗平臺，既有足夠的理論知識深度作支撐，也有豐富的例程進行實踐學習，并且穿插著筆者多年FPGA學習和開發過程中的經驗和技巧。 無論對于希望快速掌握Verilog語言進行FPGA開發的初學者，還是希望快速掌握基于Xilinx Spartan 6 FPGA進行開發的設計者，本書都是很好的選擇。 序言 經歷了三十多年的發展，FPGA在人工智能、嵌入式視覺這些新興的領域又一次展示了其可重構、可并行計算的魅力。例如Xilinx最新推出的面向平臺、算法及應用開發的 reVISION 堆棧。該堆棧支持OpenCV等計算機視覺處理，還包括對最廣泛神經網絡的支持（如AlexNet、GoogLeNet、SqueezeNet、SSD 和 FCN），可構建定制神經網絡 (CNN/DNN) 并利用各網絡層預定義優化 CNN 實現方案所需的功能。 而相比于其他技術，FPGA始終被認為是一個入門門檻比較高的技術，為了讓FPGA被更多的開發者使用，Xilinx陸續推出了高層次綜合HLx、SDAccel、SDSoC等開發工具套件，以便讓更多軟件工程師從軟件高層對FPGA進行編程。與此同時，作為全可編程技術的引領者，Xilinx倡導軟件定義、硬件優化的設計理念。通過軟件的方法快速完成原型設計，但在追求差異化時，往往需要在底層硬件上完成獨門設計和優化以獲取更高的性能，更低的資源占用、功耗等。這就需要工程師自底向上，對底層架構、時序優化、接口類型等方面有深入的理解。 自頂向下還是自底向上，在如此多的新技術中，作為新入門者，該從何入手？如果你是軟件愛好者，可以試試高層綜合；如果你是電子愛好者，那可以從硬件底層做起。不論是哪個切入點，千里之行，始于足下，最好的辦法是動手做起來。 Spartan系列作為Xilinx低成本的平臺，非常適合作為入門首選平臺。著名眾籌網站Kickstarter上FPGA項目中選用最多的芯片就是Spartan系列。而對于愿意從底層硬件入手，從底層邏輯門開始搭建整個電子系統的愛好者來講，也屬于電子設計行業中的“斯巴達勇士”。 本書正是一本不可多得的從底層入手的圖書，手把手地從FPGA原理開始介紹，到基本邏輯門設計再到常用的接口設計，通過對這些基礎案例的講解以及設計體會的分享，讓讀者快速掌握Xilinx FPGA開發流程。吳厚航在FPGA領域有多年的開發經驗，同時也是一位非常樂于分享的工程師。與厚航認識很多年，很榮幸他能將其Xilinx的使用經驗進行分享。對于勇于接受挑戰的愛好者，那就隨著厚航的分享，一起來發現底層硬件設計和優化的樂趣吧！ Xilinx大學計劃經理陸佳華 2017年9月 Foreword 前言 FPGA技術在當前的電子設計領域越來越火熱，雖然它的成本還是高高在上，但是它給電子系統所帶來的不可限量的速度和帶寬以及在靈活性、小型性方面的優勢，越來越為對性能要求高、偏重定制化需求的開發者所青睞。因此，越來越多的電子工程師和電子專業在校學生希望能夠掌握這門技術。而一門電子技能的掌握，單憑幾本初級入門教材是很困難的。筆者結合自身的學習經歷，為廣大學習者量身打造了基于低成本、高性價比的Xilinx Spartan 6 FPGA器件的硬件開發學習平臺�；谶@個平臺，配套本教材的各種基礎概念闡釋和例程講解，相信可以幫助讀者快速掌握這一門新技術。 本書共分為以下9章。 第1章是基礎中的基礎，講述可編程器件的一些基本概念及其主要應用領域、相比于傳統技術的優勢和開發流程。 第2章從FPGA開發平臺的電路板設計入手，介紹FPGA板級硬件電路設計要點，以及本書配套開發平臺的周邊外圍電路的設計。 第3章從最基礎的0和1開始回顧數字電路的基礎，也會深入探討讀者所關心的可編程器件的內部架構和原理。 第4章講述開發環境的搭建，包括Xilinx FPGA集成開發環境ISE、仿真工具Modelsim、文本編輯器Notepad++以及下載器驅動和UART驅動安裝，幫助讀者快速搞定學習路上遇到的最棘手的“軟”問題。 第5章和第6章完成最基本的工程創建、語法檢查、仿真驗證以及編譯，甚至在線板級調試和代碼固化，帶領學習者初步掌握基于Xilinx ISE的FPGA開發流程。 第7章手把手帶領讀者完成12個最基本的入門實例。 第8章用6個實例幫助讀者熟悉FPGA除了邏輯資源以外的豐富資源，如PLL，可配置為ROM、RAM、FIFO的內嵌存儲器，在線邏輯分析儀ChipScope。 第9章的15個例程，是對前面一些例程的集成整合，力圖通過大量例程實踐，幫助讀者熟練掌握FPGA的基本開發設計。 本書既有對基礎理論知識專門的講解，也有非常詳細的實例演練和講解，更多的是在實踐中傳遞實用的設計技巧和方法，非常適合初學者。 本書配套例程下載鏈接： http://pan.baidu.com/s/1jGjAhEm。 本書配套開發平臺淘寶鏈接： http://myfpga.taobao.com/。 吳厚航（網名： 特權同學） 2017年8月于上海 Contents 目錄 第1章FPGA開發入門 1.1FPGA基礎入門 1.2FPGA的優勢在哪里 1.3FPGA應用領域 1.4FPGA開發流程 第2章實驗平臺“勇敢的芯”板級電路詳解 2.1板級電路整體架構 2.2電源電路 2.3復位與時鐘電路 2.3.1關于FPGA器件的時鐘 2.3.2關于FPGA器件的復位 2.3.3實驗平臺電路解析 2.4FPGA下載配置電路 2.5SRAM接口電路 2.7UART接口電路 2.8RTC接口電路 2.9導航按鍵電路 2.10VGA顯示接口電路 2.11蜂鳴器、數碼管、流水燈、撥碼開關電路 2.12超聲波接口、外擴LCD接口電路 第3章邏輯設計基礎 3.10和1——精彩世界由此開始 3.2表面現象揭秘——邏輯關系 3.3內里本質探索——器件結構 第4章軟件安裝與配置 4.1ISE14.6軟件安裝 4.1.1安裝文件復制與解壓縮 4.1.2虛擬光驅或解壓縮安裝 4.1.3ISE14.6安裝 4.2ModelsimSE 10.1安裝 4.2.1安裝文件復制與解壓縮 4.2.2ModelsimSE安裝 4.3文本編輯器Notepad++安裝 4.4ISE中使用Notepad++的關聯設置 4.5ISE與Modelsim聯合仿真庫編譯 4.5.1操作系統確認 4.5.2Xilinx庫編譯 4.6ISE與Modelsim聯合仿真關聯設置 4.6.1modelsim.ini內容復制與粘貼 4.6.2ISE設置 4.7PlatformCable USB驅動安裝 4.8串口芯片驅動安裝 4.8.1驅動安裝 4.8.2設備識別 勇敢的芯伴你玩轉Xilinx FPGA 第5章基于仿真的第一個工程實例 5.1新建工程 5.2Verilog源碼文件創建與編輯 5.2.1Verilog源碼文件創建 5.2.2Verilog源碼文件編輯 5.3Verilog語法檢查 5.4Modelsim仿真驗證 5.4.1ISE基本設置 5.4.2測試腳本創建與編輯 5.4.3調用Modelsim仿真 第6章基于板級調試的第二個工程實例 6.1PWM蜂鳴器驅動之功能概述 6.1.1功能概述 6.1.2設計源碼 6.2PWM蜂鳴器驅動之引腳分配 6.2.1工程移植 6.2.2PlanAhead引腳分配 6.2.3腳本直接引腳分配 6.3PWM蜂鳴器驅動之綜合、實現與配置文件產生 6.4PWM蜂鳴器驅動之FPGA在線下載配置 6.4.1開啟iMPACT 6.4.2初始化下載線纜 6.4.3下載配置 6.5PWM蜂鳴器驅動之FPGA配置芯片固化 6.5.1PROM燒錄文件生成 6.5.2固化PROM 6.6PWM蜂鳴器驅動之復位與FPGA重配置功能 6.6.1復位功能 6.6.2在線重配置功能 6.6.3配置狀態指示燈 第7章基礎入門實例 7.1蜂鳴器開關實例 7.1.1功能簡介 7.1.2代碼解析 7.1.3打開工程 7.1.4下載配置操作 7.2流水燈實例 7.2.1功能簡介 7.2.2代碼解析 7.2.3下載配置 7.338譯碼器實驗 7.3.1功能簡介 7.3.2代碼解析 7.3.3板級調試 7.4按鍵消抖與LED開關實例 7.4.1按鍵消抖原理 7.4.2功能簡介 7.4.3代碼解析 7.4.4板級調試 7.5經典模式流水燈實驗 7.5.1功能簡介 7.5.2代碼解析 7.5.3板級調試 7.6基于PLL分頻計數的LED閃爍實例 7.6.1PLL概述 7.6.2功能簡介 7.6.3新建IP核文件 7.6.4PLL配置 7.6.5模塊化設計概述 7.6.6模塊化設計實踐 7.6.7代碼解析 7.6.8板級調試 7.7數碼管驅動實例 7.7.1數碼管驅動原理 7.7.2功能概述 7.7.3代碼解析 7.7.4板級調試 7.8SRAM讀寫測試 7.8.1SRAM讀寫時序解讀 7.8.2功能簡介 7.8.3代碼解析 7.8.4Xilinx庫設置 7.8.5功能仿真 7.8.6FPGA在線配置 7.8.7觸發采樣波形 7.9UARTloopback測試 7.9.1功能概述 7.9.2代碼解析 7.9.3板級調試 7.10VGA驅動ColorBar顯示 7.10.1VGA概述 7.10.2功能簡介 7.10.3代碼解析 7.10.4板級調試 7.11LCD基本驅動實例 7.11.1LCD驅動時序 7.11.2功能簡介 7.11.3代碼解析 7.11.4裝配 7.11.5板級調試 7.12LCD字符顯示驅動 7.12.1字符取模 7.12.2ROM初始化文檔創建 7.12.3新建源文件 7.12.4IP選擇 7.12.5ROM配置 7.12.6功能簡介 7.12.7代碼解析 7.12.8板級調試 第8章FPGA片內資源應用實例 8.1基于ChipScope的超聲波測距調試 8.1.1超聲波測距原理 8.1.2功能簡介 8.1.3代碼解析 8.1.4硬件裝配 8.1.5ChipScope源文件創建 8.1.6ChipScope配置 8.1.7ChipScope調試 8.2FPGA片內ROM實例 8.2.1功能概述 8.2.2代碼解析 8.2.3ROM初始化文檔創建 8.2.4新建源文件 8.2.5IP選擇 8.2.6ROM配置 8.2.7Xilinx庫設置 8.2.8功能仿真 8.2.9FPGA在線調試 8.2.10觸發采樣波形 8.3FPGA片內RAM實例 8.3.1功能概述 8.3.2代碼解析 8.3.3新建源文件 8.3.4IP選擇 8.3.5RAM配置 8.3.6功能仿真 8.3.7FPGA在線調試 8.4FPGA片內FIFO實例 8.4.1功能概述 8.4.2代碼解析 8.4.3新建源文件 8.4.4IP選擇 8.4.5FIFO配置 8.4.6功能仿真 8.4.7FPGA在線調試 8.5FPGA片內異步FIFO實例 8.5.1功能概述 8.5.2代碼解析 8.5.3新建源文件 8.5.4IP選擇 8.5.5FIFO配置 8.5.6功能仿真 8.5.7FPGA在線調試 8.6FPGA片內ROM FIFORAM聯合實例之功能 8.6.1功能概述 8.6.2代碼解析 8.6.3功能仿真 8.6.4FPGA在線調試 第9章綜合進階實例 9.1基于數碼管顯示的超聲波測距回響脈寬計數 9.1.1功能簡介 9.1.2代碼解析 9.1.3板級調試 9.2基于均值濾波處理的超聲波測距回響脈寬計數 9.2.1功能簡介 9.2.2濾波算法與實現 9.2.3代碼解析 9.2.4板級調試 9.3基于進制換算的超聲波測距結果顯示 9.3.1功能簡介 9.3.2距離計算公式實現 9.3.3進制換算實現 9.3.4代碼解析 9.3.5乘法器IP核創建、配置與例化 9.3.6除法器IP核創建、配置與例化 9.3.7板級調試 9.4倒車雷達實例 9.4.1倒車雷達應用背景 9.4.2功能簡介 9.4.3代碼解析 9.4.4板級調試 9.5基于SRAM批量讀寫的UARTbulk測試 9.5.1功能概述 9.5.2代碼解析 9.5.3板級調試 9.6基于數碼管顯示的RTC讀取 9.6.1RTC芯片解析 9.6.2功能簡介 9.6.3代碼解析 9.6.4板級調試 9.7基于UART發送的RTC讀取 9.7.1功能簡介 9.7.2代碼解析 9.7.3板級調試 9.8基于UART收發的RTC讀寫 9.8.1功能簡介 9.8.2代碼解析 9.8.3板級調試 9.9基于UART控制的VGA多模式顯示 9.9.1功能簡介 9.9.2代碼解析 9.9.3板級調試 9.10基于LED顯示的D/A輸出驅動實例 9.10.1D/A芯片概述 9.10.2功能簡介 9.10.3代碼解析 9.10.4板級調試 9.11基于按鍵調整和數碼管顯示的D/A輸出實例 9.11.1功能簡介 9.11.2代碼解析 9.11.3板級調試 9.12波形發生器 9.12.1功能簡介 9.12.2代碼解析 9.12.3IP核CORDIC配置與例化 9.12.4Xilinx庫設置 9.12.5功能仿真 9.12.6板級調試 9.13基于數碼管顯示的A/D采集實例 9.13.1A/D芯片接口概述 9.13.2功能簡介 9.13.3代碼解析 9.13.4板級調試 9.14A/D和D/A聯合測試 9.14.1功能簡介 9.14.2代碼解析 9.14.3板級調試 9.15RTC時間的LCD顯示和UART設置 9.15.1功能簡介 9.15.2代碼解析 9.15.3板級調試 圖書購買： https://item.taobao.com/item.htm?spm=a230r.1.14.35.12193d41yiZwLP&id=561314127388&ns=1&abbucket=1#detail |
