具体描述
FPGA/CPLD以其强大的功能，开发过程短，投资少，可反复修改，保密性好，开发工具智能化等特点，成为当今硬件设计的首选方式之一。Xilinx ISE是由顶级FPGA供应商Xilinx提供的高级FPGA/CPLD设计环境，为所有Xilinx的FPGA与CPLD提供支持。《基于Xilinx ISE 的FPAG/CPLD设计与应用》旨在向读者介绍ISE强大的开发功能，通过实例来强化读者的理解和使用。《基于Xilinx ISE 的FPAG/CPLD设计与应用》立足工程实践，循序渐进地介绍了Xilinx ISE开发的基本过程和方法，内容翔实、系统、全面，并通过大量的工程实例说明软件的功能和应用方法。
《基于Xilinx ISE 的FPAG/CPLD设计与应用》图文并茂，讲解深入浅出，通俗易懂。《基于Xilinx ISE 的FPAG/CPLD设计与应用》适合从事FPGA/CPLD设计开发的技术人员阅读，也可作为高等学校相关专业的教学用书。
电子设计之钥： FPGA/CPLD 快速上手指南 开启硬件加速新纪元，掌握数字逻辑核心技术 您是否曾对那些在电子产品中悄然实现强大功能的芯片感到好奇？它们是如何在微小的空间内处理海量数据，实现高速运算和灵活控制的？答案就在于FPGA（现场可编程门阵列）和CPLD（复杂可编程逻辑器件）——这两类强大的可编程逻辑器件，正在深刻地改变着电子设计的格局，从消费电子到工业自动化，从通信基站到人工智能硬件，它们的身影无处不在。 如果您渴望深入了解这些令人着迷的技术，希望亲手设计并实现复杂的数字电路，那么本书将是您不可或缺的学习伙伴。本书并非冗长的理论堆砌，而是聚焦于实践，以一种系统性、由浅入深的教学方式，引导您从零开始，逐步掌握FPGA/CPLD的设计与应用。我们相信，通过本书的学习，您将能够自信地驾驭数字逻辑的世界，将您的创新想法转化为真实的硬件系统。 为什么选择FPGA/CPLD？ 与传统的ASIC（专用集成电路）相比，FPGA和CPLD的最大优势在于其“可编程性”。这意味着您可以根据实际需求，在设计完成后，通过烧录程序来定义芯片的内部逻辑功能。这种灵活性极大地缩短了产品开发周期，降低了研发成本，使得原型开发和快速迭代成为可能。 FPGA： 拥有庞大的逻辑单元和丰富的资源（如RAM、DSP模块等），能够实现极其复杂的数字系统，在高性能计算、信号处理、人工智能等领域展现出强大的实力。其高度的并行处理能力，使其成为突破传统CPU性能瓶颈的理想选择。 CPLD： 结构相对简单，逻辑容量适中，更侧重于控制逻辑和接口功能。它具有非易失性存储器，掉电后逻辑配置不会丢失，这使其在启动电路、接口控制等应用中表现出色，并具备更快的响应速度和更低的功耗。 掌握FPGA/CPLD的设计，意味着您将拥有直接与硬件打交道的强大能力，能够实现诸如高速数据采集、自定义通信协议、嵌入式系统硬件加速、甚至构建您自己的微处理器核心等一系列令人兴奋的项目。 本书将带您领略怎样的精彩旅程？ 本书将以实践为导向，以清晰易懂的语言，带领您一步步揭开FPGA/CPLD设计的神秘面纱。我们摒弃了晦涩难懂的理论概念，转而聚焦于实际操作和核心技能的培养。 第一部分：数字逻辑基础与硬件描述语言的魅力 在正式进入FPGA/CPLD的世界之前，扎实的数字逻辑基础是必不可少的。我们将从最基本的逻辑门（AND、OR、NOT、XOR等）和组合逻辑电路（编码器、译码器、加法器等）讲起，帮助您建立起对数字信号处理的直观认识。 接着，您将接触到FPGA/CPLD设计中最重要的工具—— 硬件描述语言（HDL）。本书将重点介绍 Verilog HDL，它是目前业界应用最广泛的HDL之一。您将学习： Verilog HDL 的基本语法： 模块定义、端口声明、信号类型、数据类型等。 组合逻辑的建模： 如何使用`assign`语句和`always`块来描述组合逻辑电路。 时序逻辑的建模： 理解触发器、寄存器、计数器的工作原理，并学习如何使用`always`块和时钟信号来描述时序逻辑。 常用的设计模块： 学习如何实例化和使用常见的逻辑模块，如多路选择器、译码器、比较器等。 状态机（Finite State Machine, FSM）的设计： 掌握有限状态机的概念，并学习如何使用Verilog HDL来描述和实现同步和异步状态机，这是设计复杂控制逻辑的核心。 我们将通过大量的代码示例，让您在编写代码的过程中理解每一个语句的含义，并观察其对应的硬件实现。 第二部分：FPGA/CPLD 开发环境与流程解析 理论学习固然重要，但没有实际的开发环境，一切都将是纸上谈兵。本书将引导您熟悉行业主流的FPGA/CPLD开发工具，并深入解析完整的开发流程： 开发软件的安装与配置： 我们将以易于获取的开源或演示版本的开发工具为例，指导您完成软件的安装和基本配置，让您尽快开始设计。 项目创建与管理： 学习如何创建新的工程，添加源文件，设置约束文件等。 代码综合（Synthesis）： 理解综合过程是如何将HDL代码转化为门级网表，并学习如何通过综合报告来分析设计的资源利用率和时序性能。 电路仿真（Simulation）： 掌握使用仿真工具来验证HDL代码的功能正确性，学习编写测试平台（Testbench）来驱动被测模块，并分析仿真波形。 布局布线（Place & Route）： 了解布局布线过程如何将门级网表映射到FPGA/CPLD的物理资源上，并学习如何优化布局布线结果以满足时序要求。 时序分析（Timing Analysis）： 理解时序约束（Timing Constraints）的重要性，学习如何使用时序分析工具来检查设计的时序是否满足要求，并分析时序违例的原因。 生成比特流文件（Bitstream Generation）： 学习如何生成最终的配置文件，该文件将用于将设计下载到FPGA/CPLD芯片中。 硬件下载与调试： 掌握将设计文件下载到目标开发板的FPGA/CPLD芯片中，并学习如何利用在线逻辑分析仪等工具进行硬件调试，快速定位和解决问题。 我们将强调每一个步骤的关键点和常见误区，帮助您规避不必要的困难，提升开发效率。 第三部分：实战项目：从入门到精通 理论与工具的学习最终是为了实现实际应用。本书将精心设计一系列循序渐进的实战项目，让您将所学知识融会贯通，并在实践中不断成长： 基础GPIO控制： 实现LED闪烁、按键输入检测等最基本的硬件交互。 UART通信接口： 设计一个UART控制器，实现与PC机或其他设备的串行通信，这是嵌入式系统中不可或缺的功能。 SPI/I2C总线接口： 学习如何设计通用的SPI和I2C总线接口，用于连接各种外围传感器和芯片。 数码管显示驱动： 实现多位LED数码管的动态扫描显示，提升您对时序控制的理解。 简单的RAM控制器： 学习如何控制内部RAM进行数据的读写操作。 VGA显示控制器（进阶）： 设计一个简单的VGA显示控制器，可以在显示器上绘制图形或显示文本，这是对时序和并行处理能力的综合考验。 ADC/DAC接口（进阶）： 学习如何与ADC（模数转换器）和DAC（数模转换器）交互，实现模拟信号与数字信号的转换，为更复杂的信号处理应用打下基础。 每一个项目都将从需求分析开始，逐步给出设计思路、Verilog HDL代码实现、仿真验证以及最终的硬件实现步骤。您将不仅仅是复制代码，而是理解设计背后的逻辑和取舍。 第四部分：进阶主题与应用展望 当您掌握了基本的FPGA/CPLD设计技能后，本书还将为您打开更广阔的视野，介绍一些进阶主题： IP核的使用与开发： 了解IP核（Intellectual Property Core）的概念，学习如何调用和集成预先设计的IP核，以加速复杂功能的实现。 时序优化的进阶技巧： 深入探讨如何通过代码结构优化、时序约束的精细调整来提升设计的时序性能。 低功耗设计考虑： 介绍在FPGA/CPLD设计中实现低功耗的一些基本方法。 SoC（System-on-Chip）的概念： 简要介绍将FPGA/CPLD与处理器相结合，构建完整的片上系统。 FPGA/CPLD在现代技术中的应用： 展望FPGA/CPLD在人工智能、边缘计算、5G通信、自动驾驶等前沿领域的应用前景。 本书的特色： 实践驱动，强调动手能力： 每一章都配有丰富的代码示例和项目实践，让您在“做中学”。 由浅入深，循序渐进： 从最基础的概念讲起，逐步深入到复杂的设计技巧。 清晰易懂的语言： 避免使用过多的专业术语，用直观的语言解释复杂的技术。 关注开发流程： 不仅教您写代码，更教您如何完整地完成一个FPGA/CPLD设计项目。 为未来打下坚实基础： 帮助您掌握数字逻辑设计和硬件实现的核心技能，为进一步学习更高级的技术做好准备。 谁适合阅读本书？ 电子工程、计算机科学及相关专业的学生： 课堂理论的有力补充，帮助您将知识转化为实际技能。 硬件爱好者和创客： 渴望将创意变为现实，动手制作更智能、更强大的电子设备。 初入FPGA/CPLD领域的工程师： 系统学习FPGA/CPLD设计流程和常用技巧，快速上手。 希望了解硬件加速原理的技术人员： 了解FPGA/CPLD如何实现高性能计算，为软件优化提供新思路。 准备好踏上这段激动人心的电子设计之旅了吗？ 翻开本书，您将不仅仅是阅读，更是在体验，在创造。让我们一起用代码驱动硬件，用逻辑点亮梦想，开启属于您的FPGA/CPLD设计与应用新篇章！
作者简介
目录信息
第1章 聚焦Xilinx ISE 1.1 Xilinx公司及其产品介绍 1.1.1 Xilinx公司简介 1.1.2 几种CPLD系列芯片的特点 1.1.3 CoolRunnei系列的高级特性 1.1.4 主流FPGA产品 1.2 FPGA/CPLD基本结构与实现原理 1.2.1 FPGA基本结构与实现原理 1.2.2 CPLD基本结构与实现原理 1.2.3 FPGA/CPLD性能特点差异 1.3 系统设计语言——VHDL基本概念与程序结构 1.3.1 概述 1.3.2 VHDL程序基本结构 1.4 HDL编码风格及规则 1.4.1 编码风格 1.4.2 HDL编码指导 1.5 ISE基本操作 1.5.1 ISE的获取 1.5.2 ISE的实现功能 1.5.3 ISE软件运行硬件环境及安装 1.5.4 ISE运行及主界面简介 1.6 本章小结 1.7 思考与练习第2章 基于VHDL语言的设计输入 2.1 新建工程 2.2 手动新建源代码 2.3 利用语言模板创建源代码 2.4 本章小结 2.5 思考与练习第3章 设计仿真 3.1 仿真基本概念 3.1.1 仿真类型 3.1.2 仿真的步骤 3.2 创建测试基准波形文件 3.3 使用Modelsim进行仿真 3.3.1 ModelSim仿真窗口综述 3.3.2 在ISE集成环境中进行功能仿真 3.3.3 利用ModelSim进行时序仿真 3.4 本章小结 3.5 思考与练习第4章 基于原理图与状态机的输入 4.1 原理图设计概述 4.1.1 顶层原理图设计方法 4.1.2 底层原理图设计方式 4.2 利用原理图的设计方法 4.2.1 自顶向下的原理图设计方法 4.2.2 自底向上的原理图设计方法 4.3 实例化计数器 4.3.1 例化VHDL模块 4.3.2 进行原理图连线 4.3.3 给连线添加网络名 4.3.4 给总线添加网络名 4.3.5 添加I/O引脚标记 4.4 状态机输入工具——StateCAD 4.4.1 StateCAD简介 4.4.2 StateCAD用户界面 4.4.3 使用StateCAD设计状态机 4.5 本章小结 4.6 思考与练习第5章 综合与设计实现 5.1 XST概述 5.1.1 XST属性描述及设置方法 5.1.2 XST操作流程 5.2 设计实现 5.2.1 CPLD的设计实现 5.2.2 FPGA的设计实现 5.3 约束 5.3.1 创建UCF文件 5.3.2 UCF文件的语法说明 5.3.3 引脚和区域约束语法 5.3.4 PACE 5.4 IP Core简介 5.4.1 Xilinx IP Core基本操作 5.4.2 DDS模块IP Core的调用实例 5.5 本章小结 5.6 思考与练习第6章 功耗分析与FPGA/CPLD配置 6.1 功耗评估工具——XPower 6.1.1 概述 6.1.2 XPower操作界面 6.1.3 功耗分析 6.2 基于ISE的硬件编程 6.2.1 iMPACT的用户界面 6.2.2 利用iMPACT进行程序下载 6.3 本章小结 6.4 思考与练习第7章 应用实例 7.1 VHDL数字逻辑电路设计试验 7.2 实例一：模可变16位加法计数器 7.3 实例二：多倍次分频器 7.4 实例三：奇偶校验 7.5 实例四：数字频率计VHDL程序与仿真 7.6 实例五：UART VHDL程序与仿真 7.7 实例六：电子时钟VHDL程序与仿真 7.8 本章小结 7.9 思考与练习参考文献
· · · · · · (收起)
· · · · · · (收起)
读后感
评分
评分
评分
评分
评分
用户评价
评分
评分
评分
评分
评分
相关图书
本站所有内容均为互联网搜索引擎提供的公开搜索信息，本站不存储任何数据与内容，任何内容与数据均与本站无关，如有需要请联系相关搜索引擎包括但不限于百度，google,bing,sogou 等
© 2026 book.wenda123.org All Rights Reserved. 图书目录大全 版权所有