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| 編輯推薦： |
FPGA，即现场可编程门阵列，是指一切通过软件手段更改、配置器件内部连接结构和逻辑单元，完成既定设计功能的数字集成电路。与专用集成电路（ASIC）不同，FPGA是一种半定制电路，就是说用户可通过软件现场进行配置和编程，修改硬件的内部逻辑，从而完成某种特定的功能，且可以反复擦写；只是在计算机上修改和更新程序，使硬件设计工作成为软件开发工作，缩短了系统设计的周期，提高了实现的灵活性并降低了成本。因此，FPGA广受硬件工程师的青睐，并得以迅速发展而成为主流的数字系统电路设计技术。
《FPGA数字系统设计》介绍了FPGA*常用的软件编程语言Verilog HDL，告诉读者如何FPGA建模；给出了目前*的Atlys FPGA开发板的详尽使用说明（包括各个模块的分布和功能介绍）；详细讲解了两种*常用的FPGA的开发工具（ISE和 VIVADO）的使用方法；给出了三个工程项目实践实例，频率计设计与实现、Atlys开发板的AC97固件设计、Linux系统搭建与移植，让读者全方位了解FPGA数字系统设计的步骤、方法和理念。
《FPGA数字系统设计》是FPGA数字系统设计的入门，可作为高等学校的电
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| 內容簡介： |
本书从课堂教学中出现的电子白板技术和人脸识别技术入手，首先对FPGA设计项目进行了概述，介绍了FPGA的工作原理和芯片结构。接着结合硬件描述语言Verilog HDL，论述了FPGA建模的过程，介绍了基于Xilinx Spartan6 LX45的数字电路的Atlys FPGA开发板的组成和功能。随后介绍了ISE和 Vivado这两种FPGA开发工具的使用方法。*后展示了三个基于FPGA技术的数字功能电路设计实例。
本书可作为高等学校电子类、通信类、自动控制类和计算机类的基础实验教材，也可作为数字电路设计工程师和技术人员的参考书。
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| 關於作者： |
高健：南京大学电子科学与工程学院副教授。
庄建军：南京大学电工电子实验中心常务副主任，副教授
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| 目錄：
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第0章FPGA功能与开发简介
0.1 电子白板的设计
0.2 基于FGPA的人脸识别
第1章FPGA简介
1.1 概述
1.1.1 PLD器件与开发工具
1.2 FPGA结构特点
1.2.1 FPGA工作原理
1.2.2 FPGA芯片结构
1.3 FPGA时序设计与分析
1.4 Xilinx公司器件简介
1.4.1 Xilinx FPGA芯片介绍
1.4.2 Xilinx PROM芯片介绍
第2章Verilog语法介绍
2.1 Verilog HDL简介
2.1.1 Verilog HDL的发展历史
2.1.2 Verilog HDL的主要能力
2.2 Verilog HDL基本结构
2.2.1 简单的Verilog HDL例子
2.2.2 Verilog HDL模块的结构
2.2.3 逻辑功能定义
2.3 数据类型及常量、变量
2.3.1 常量
2.3.2 变量
2.3.3 标识符
2.4 运算符及表达式
2.5 语句
2.5.1 赋值语句
2.5.2 条件语句
2.5.3 循环语句
2.5.4 结构说明语句
2.5.5 编译预处理语句
2.5.6 语句的顺序执行与并行执行
2.6 不同抽象级别的Verilog HDL模型
2.6.1 Vorilog HDL门级描述
2.6.2 Vorilog HDL的行为级描述
第3章开发板资源
3.1 Atlys FPGA开发板简介
3.2 Atlys硬件详细细节
3.2.1 主芯片Spartan6 XC6SLX45 CSG324
3.2.2 FPGA配置
3.2.3 电源
3.2.4 FLASH
3.2.5 DDR2 SDRAM
3.2.6 千兆以太网口
3.2.7 HDMI接口
3.2.8 AC97 编码器
3.2.9 板载100MHz时钟
3.2.1 0USB PROG
3.2.1 1USBUART
3.2.1 2USB HID
3.2.1 3GPIO外设
3.2.1 4扩展连接器PMOD
3.2.1 5扩展连接器VHDC
3.2.1 6软件工具
第4章FPGA开发工具
4.1 ISELED灯点亮实验
4.1.1 实验介绍
4.1.2 实验步骤
4.1.3 设计过程
4.2 Vivado逻辑门设计实验
4.2.1 流程建立
4.2.2 HDL代码设计的步骤
4.2.3 电路描述方式： 结构描述语句
4.2.4 设计过程
第5章FPGA数字系统综合专题
5.1 专题一： 频率计设计与实现
5.1.1 明确设计目标
5.1.2 顶层模块设计
5.1.3 秒信号发生器的设计与实现
5.1.4 中断信号产生模块的设计
5.1.5 多路器和PicoBlaze的输入端口
5.1.6 串口和PicoBlaze的输出端口
5.1.7 6PicoBlaze的软件设计
5.1.8 验证
5.2 专题二： Atlys开发板的AC97固件设计
5.2.1 设计任务
5.2.2 滤波器简述
5.2.3 FPGA架构
5.2.4 FPGA设计流程
5.3 专题三： Linux系统搭建与移植
5.3.1 Zedboard简述
5.3.2 生成Linux启动引导文件boot.b in
5.3.3 编译Linux内核
5.3.4 制作ramdisk根文件系统
5.3.5 测试系统,控制GPIO
5.3.6 为Linaro Ubuntu配置硬件
5.3.7 编译Linux内核
5.3.8 生成设备树devicetree
5.3.9 给SD卡分区
5.3.1 0拷贝Linaro Ubuntu文件系统
5.3.1 1连接计算机屏幕,启动测试Ubuntu
参考文献
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| 內容試閱：
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FPGA即现场可编程门阵列，是指一切通过软件手段更改、配置器件内部连接结构和逻辑单元，完成既定设计功能的数字集成电路。与专用集成电路（ASIC）不同，FPGA是一种半定制电路，就是说用户可通过软件现场进行配置和编程，修改硬件的内部逻辑，从而完成某种特定的功能，且可以反复擦写； 只是在计算机上修改和更新程序，使硬件设计工作成为软件开发工作，缩短了系统设计的周期，提高了实现的灵活性并降低了成本。因此，FPGA广受硬件工程师的青睐，并得以迅速发展而成为主流的数字系统电路设计技术。
本书的主要内容如下：
导言部分对FPGA设计项目做了简介，以电子白板教学和人脸识别为例展示了FPGA的系统设计过程及优势。
第1章主要介绍了FPGA的背景，包括可编程逻辑器件（PLD）的分类与开发工具； 介绍了FPGA的芯片结构和常见模块的功能； 同时介绍了Xilinx FPGA的几种通用芯片，如Spartan系列和Virtex系列等。
第2章主要介绍了Verilog HDL这种最常见的硬件描述语言，介绍了Verilog HDL发展历史、主要能力及基本结构； 通过对Verilog HDL中数据类型及常量，变量、运算符及表达式、语句及不同抽象级别的Verilog HDL模型的详细论述，展示了Verilog HDL进行系统建模的能力。
第3章介绍了Digilent公司推出的基于Xilinx Spartan6 LX45的数字电路的Atlys FPGA开发板，介绍了Atlys FPGA的主要参数、各个模块的组成及功能。最后提到了Digilent公司的一种调试工具Adept，通过Adept可以对FPGA、FLASH进行编程、校验开发板和拓展IO口。
第4章分别通过点亮LED灯和设计简单逻辑门这两个实验，直观、具体地介绍了ISE和Vivado这两种常用FPGA开发工具的完整开发流程。
第5章是整本书的核心所在，旨在让读者通过前面的阅读对FPGA有个基本的了解后能自主构建和实现数字功能电路。分为三个专题（频率计设计与实现、Atlys开发板的AC97固件设计、Linux系统搭建与移植），展示了已经发表的完整的数字系统电路的设计方案、软件仿真和硬件结果。
编者认为，FPGA数字系统设计实验是一门技术性与实践性结合紧密的应用课程，应以切实的实验基础为基石，致力于提高学生的实践能力与理论基础。本书是在南京大学电工电子实验中心教师多年来反复实践的教学经验基础上编写而成的，符合学生的认识规律，深入结合课堂理论教学与实验实践，充分调动学生的主动性与积极性，增强了学生的实验兴趣和系统设计能力。
本书由高健负责全书的统筹规划和文字润饰。导言及第1章由高健和庄建军完成，第2章由郑江完成，第3章由高健和郑江完成，第4章由高健、司峻峰完成，第5章中5.1节由戚海峰完成，5.2节由高健完成，5.3节由高健和庄建军完成。
本书的撰写得到了Xilinx大学计划亚太区经理陆佳华先生的大力支持和帮助，为本书的编写提供了大量资料和硬件平台，同时也离不开本科生蒋双鹤、王奕杰和研究生陆佑铭以及各位师生在编写过程中的积极协助，向各位致以衷心的谢意。
需要说明的是，由于本书涉及的FPGA的相关原始资料均为美国发行，为方便教学和方便读者后期阅读扩展资料，本书中的电路图及符号仍采用美标，特此申明。
由于FPGA技术发展迅速，编者水平有限，书中难免有不妥之处，敬请读者提出宝贵意见，以便于本书的修订和完善。
编著者2019年7月于南京大学
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