高等學校信息工程類“十二五”規劃教材：Xilinx FPGA設計基礎（VHDL版）（附光盤1張） pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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李雲鬆，宋銳，雷傑，杜建超 著

圖書標籤:

• FPGA
• VHDL
• Xilinx
• 信息工程
• 高等教育
• 教材
• 數字電路
• 可編程邏輯
• 設計基礎
• 電子工程

齣版社： 西安電子科技大學齣版社

ISBN：9787560619590

版次：1

商品編碼：10215476

包裝：平裝

叢書名： 高等學校信息工程類“十二五”規劃教材

開本：16開

齣版時間：2008-02-01

用紙：膠版紙

頁數：337

正文語種：中文

附件：光盤

附件數量：1

編輯推薦

　　商品《高等學校信息工程類“十二五”規劃教材：Xilinx FPGA設計基礎（VHDL版）》有兩種印刷封麵，隨機發貨！
　　

內容簡介

　　《高等學校信息工程類“十二五”規劃教材：Xilinx FPGA設計基礎（VHDL版）》係統地介紹瞭Xilinx公司FPGA的結構特點和相關開發軟件的使用方法，詳細描述瞭VHDL語言的語法和設計方法，並深入討論瞭Xilinx FPGA相關硬件的設計問題。
　　全書共分為七章。第1章概要介紹瞭FPGA知識。第2章介紹瞭Xilinx FPGA開發的常用軟件及一般的開發流程。第3章詳細講述瞭VHDL硬件描述語言。第4章討論瞭Xilinx FPGA開發中常用的IP核及其使用方法，並著重描述瞭時鍾管理IP核的參數配置。第3章和第4章的內容是Xilinx FPGA開發的基礎。第5章講述瞭Xilinx FPGA的相關硬件設計方法，並給齣瞭參考電路。第6章和第7章是實驗部分，包括程序設計實驗和FPGA邏輯設計實驗。
　　本書是在Xilinx公司大學計劃的支持下完成的，內容淺顯易懂，簡潔精煉，實驗可操作性強，是Xilinx FPGA開發的入門教材，可作為高等院校電子類和通信類各專業本科生、研究生EDA課程的教材。

目錄

第1章 緒論
1.1 邏輯器件概述
1.2 可編程邏輯器件PLD的發展曆程
1.3 FPGA的特點
1.4 CPLD/FPGA的基本結構
1.4.1 CPLD的基本結構
1.4.2 FPGA 的基本結構
1.4.3 CPLD與FPGA 比較
1.5 Xilinx FPGA産品介紹
1.5.1 Xilinx 公司概述
1.5.2 Xlinx FPGA産品

第2章 開發軟件與開發流程
2.1 開發軟件簡介
2.1.1 ISE開發軟件簡介
2.1.2 ISE9.1i的安裝
2.1.3 ModelSim仿真軟件簡介
2.2 一個簡單的開發項目
2.3 開發軟件使用進階
2.3.1 ISE9.1i集成開發環境界麵
2.3.2 設計輸入
2.3.3 設計綜閤
2.3.4 功能仿真
2.3.5 工程實現
2.3.6 時序仿真
2.3.7 器件配置

第3章 VHDL硬件描述語言
3.1 VHDL的曆史和概況
3.2 VHDL基本設計思想
3.3 VHDL語言設計的基本單元
3.3.1 實體
3.3.2 構造體
3.3.3 配置
3.3.4 包集閤
3.3.5 庫
3.4 VHDL語言的對象和數據類型
3.4.1 VHDL語言的對象類型
3.4.2 VHDL語言的數據類型
3.4.3 不同數據類型之間的轉換
3.5 VHDL語言運算操作符
3.6 VHDL語言的描述語句
3.6.1 有關規則和基本語句
3.6.2 並發描述語句
3.6.3 順序描述語句
3.6.4 其他語句
3.7 VHDL的層次結構設計
3.7.1 參數與參數配置
3.7.2 元件與元件例化
3.7.3 generate語句
3.7.4 子程序（Subprogram）
3.7.5 VHDL的行為級建模與RTL建模
3.8 有限狀態機（FSM）
3.8.1 有限狀態機（FSM）
3.8.2 一個FSM的RTL代碼實例

第4章 Xilinx IP核
4.1 Xilinx的IP介紹
4.2 Xilinx IP配置工具及使用方法
4.3 時鍾管理IP
4.3.1 DCM模塊
4.3.2 DCM的使用方法

第5章 FPGA的配置和電源設計
5.1 FPGA的配置
5.1.1 FPGA的配置引腳
5.1.2 FPGA的配置模式
5.1.3 FPGA的配置流程
5.1.4 FPGA的配置電路
5.2 FPGA的電源設計
5.2.1 FPGA的電源指標
5.2.2 FPGA的功耗估計
5.2.3 FPGA的電源解決方案

第6章 VHDL程序設計實驗
6.1 實驗一 層次化工程的創建
6.2 實驗二 仿真測試平颱的創建
6.3 實驗三 存儲器和記錄類型實驗
6.4 實驗四 n比特計數器及RTL驗證實驗
6.5 實驗五 比較器實驗
6.6 實驗六 算術邏輯單元實驗
6.7 實驗七 狀態機實驗
6.8 實驗八 計數器實驗
6.9 實驗九 IP核應用實驗
6.10 實驗十 數字時鍾管理IP核實驗

第7章 FPGA邏輯設計實驗
7.1 實驗一 熟悉Xilinx開發工具
7.2 實驗二 結構體生成嚮導和PACE
7.3 實驗三 全局時鍾約束實驗
7.4 實驗四 綜閤技巧實驗
7.5 實驗五 IP核生成實驗
7.6 實驗六 Chipscope調試實驗

附錄A VHDL關鍵字
附錄B VHDL中的運算操作符
附錄C VHDL中的描述語句及用法
附錄D VHDL中的屬性定義
附錄E IEEE的標準庫
參考文獻

前言/序言

《Xilinx FPGA設計基礎（VHDL版）》 內容簡介 本書是高等學校信息工程類“十二五”規劃教材，專注於Xilinx FPGA（現場可編程門陣列）的設計與開發，並以VHDL（VHSIC Hardware Description Language）作為主要的硬件描述語言。本書旨在為讀者提供紮實FPGA設計理論基礎和豐富的實踐經驗，幫助其掌握利用Xilinx FPGA實現數字電路設計和係統開發的核心技能。 第一部分：FPGA與Xilinx FPGA概述 FPGA技術概述： 詳細介紹FPGA的基本原理、結構、優勢以及其在現代電子設計中的重要地位。闡述FPGA與ASIC（專用集成電路）的區彆與聯係，並分析FPGA在原型驗證、小批量生産以及快速産品迭代中的獨特價值。 Xilinx FPGA係列與架構： 深入介紹Xilinx公司不同係列的FPGA産品（如Spartan、Artix、Kintex、Virtex等），分析它們的特性、目標應用以及技術演進。重點講解FPGA內部的核心結構，包括可配置邏輯塊（CLB）、輸入/輸齣塊（IOB）、分布式RAM（Distributed RAM）、塊RAM（Block RAM）、DSP片（DSP Slice）以及時鍾管理單元（MMCM/PLL）等，並闡述它們的功能和工作方式。 Xilinx FPGA設計流程： 梳理完整的FPGA設計流程，從需求分析、設計輸入、綜閤、布局布綫、仿真驗證到生成比特流文件並下載到FPGA芯片的整個過程。介紹Xilinx提供的集成開發環境（IDE）——Vivado（或ISE，根據具體版本確定）的主要功能和操作界麵，為後續章節的設計實踐奠定基礎。 第二部分：VHDL語言在FPGA設計中的應用 VHDL語言基礎： 係統講解VHDL語言的基本語法、數據類型、運算符、信號與變量、進程、並發語句以及順序語句等。從初學者角度齣發，循序漸進地引導讀者理解VHDL作為一種硬件描述語言的特性，以及如何用其描述數字電路的行為和結構。 VHDL語言進階： 深入探討VHDL的實體（Entity）與架構（Architecture）、端口（Port）、配置（Configuration）、組件（Component）和子程序（Procedure/Function）等概念，以及如何利用它們構建模塊化、層次化的設計。講解狀態機（State Machine）的VHDL描述方法，這是實現復雜時序邏輯的關鍵。 時序邏輯設計： 重點講解在VHDL中如何描述同步和異步電路，包括寄存器、計數器、移位寄存器、流水綫邏輯等。分析時序約束（Timing Constraints）的重要性，以及如何通過VHDL代碼和約束文件來優化時序性能。 組閤邏輯設計： 講解如何使用VHDL描述組閤邏輯電路，包括多路選擇器、譯碼器、編碼器、加法器、減法器等。介紹不同描述風格（如數據流、行為級）對綜閤結果的影響。 第三部分：Xilinx FPGA開發工具與實踐 Vivado/ISE設計套件詳解： 詳細介紹Xilinx主流FPGA開發工具Vivado（或ISE）的各項功能，包括項目管理、HDL編輯器、綜閤工具（Synthesis）、實現工具（Implementation - 布局布綫）、仿真器（Simulator）以及配置生成與下載工具。通過實際操作演示，指導讀者如何熟練使用這些工具完成設計。 IP核（Intellectual Property Cores）的使用： 講解IP核的概念及其在FPGA設計中的重要作用。介紹Xilinx提供的常用IP核，如DDR控製器、PCIe接口、Ethernet MAC、DSP Builder等，以及如何通過IP Catalog（或Core Generator）生成和配置這些IP核，並將其集成到自己的設計中。 時序分析與優化： 深入講解FPGA設計中的時序問題，包括建立時間（Setup Time）和保持時間（Hold Time）違例。指導讀者如何利用Xilinx工具提供的時序報告（Timing Report）進行分析，找齣時序瓶頸，並通過代碼優化、約束設置或器件選擇等方法解決時序問題，以滿足係統的高速運行要求。 信號完整性與功耗優化： 介紹FPGA設計中需要考慮的信號完整性問題，如串擾、反射等，並給齣相應的解決方法。同時，探討FPGA的功耗特點，以及如何在設計階段和後期配置中采取措施來降低功耗。 第四部分：FPGA典型應用實例 數字信號處理（DSP）基礎： 介紹FPGA在DSP領域的應用，包括濾波器（FIR、IIR）、FFT（快速傅裏葉變換）、DCT（離散餘弦變換）等算法的FPGA實現。通過實例展示如何利用Xilinx的DSP Slice資源優化算法性能。 通信接口設計： 講解FPGA在通信接口設計中的應用，如UART、SPI、I2C等常用串行通信接口的實現。進一步介紹高速串行接口（如SerDes）的設計與應用。 嵌入式係統集成： 探討如何將FPGA與處理器（如MicroBlaze軟核處理器）集成，構建完整的嵌入式係統。講解Axi總綫協議及其在FPGA內部互聯中的應用。 其他典型應用： 介紹FPGA在圖像處理、視頻編解碼、電機控製、高級驅動等領域的實際應用案例，開闊讀者的設計視野。 附錄 Xilinx FPGA開發闆介紹： （若附帶光盤內容包含開發闆實例，則此部分將介紹開發闆的硬件資源、接口以及使用方法。） 常用VHDL代碼模闆： 提供一些常用的VHDL代碼片段和設計模式，方便讀者參考和使用。 術語錶： 整理FPGA和VHDL設計中常用術語的解釋。 光盤內容 （光盤內容可能包含：） Xilinx Vivado/ISE開發工具的演示版本或安裝指南。 本書介紹的各種FPGA設計實例的完整源代碼（VHDL）。 部分實例的工程文件和仿真波形。 Xilinx官方的參考設計和應用筆記。 與開發闆配套的演示程序和文檔。 本書結構清晰，理論與實踐相結閤，通過豐富的實例講解，力求讓讀者不僅掌握FPGA設計的基礎理論和VHDL語言編程技巧，更能熟練運用Xilinx的開發工具，獨立完成FPGA項目的設計與開發。本書適閤高等院校電子信息工程、計算機科學與技術、自動化等專業本科生、研究生使用，也可作為相關領域工程技術人員的參考書。

評分☆☆☆☆☆

在學習FPGA設計時，對數字邏輯基礎的理解至關重要，這直接關係到後續的VHDL編程以及硬件電路的設計。我非常希望這本書能夠在這個部分提供詳實且易於理解的講解。我期待它能從最基本的邏輯門（AND, OR, NOT, XOR等）開始，逐步深入到組閤邏輯和時序邏輯電路的設計原理。對於組閤邏輯，例如編碼器、譯碼器、多路選擇器、加法器等，我希望能看到它們如何用VHDL進行描述，並且最好能配有清晰的邏輯圖和波形圖來輔助理解。對於時序邏輯，例如觸發器（D觸發器、JK觸發器等）、寄存器、計數器、狀態機等，我希望作者能夠詳細解釋它們的工作原理，以及如何在VHDL中正確地建模，特彆是如何處理時鍾信號和復位信號。我還會關注書中對有限狀態機（FSM）的設計講解，因為這是實現復雜數字係統控製邏輯的核心。我期待書中能夠提供不同類型的FSM（如Mealy型和Moore型）的設計方法，以及如何通過狀態轉移圖和狀態錶來輔助VHDL代碼的編寫，並給齣相應的仿真驗證方法，確保設計的正確性。

評分☆☆☆☆☆

在信息工程領域，持續學習和跟進最新的技術發展是至關重要的。因此，我非常關注一本教材的“前瞻性”和“啓發性”。我希望這本書在教授FPGA設計基礎的同時，能夠適當地提及一些FPGA技術在當前和未來信息工程領域的一些熱門應用方嚮，例如人工智能（AI）在FPGA上的加速，以及可重構計算等。通過這些內容的介紹，能夠幫助我瞭解FPGA技術的廣闊前景，激發我對更深入研究的興趣。此外，一本優秀的教材，不應該僅僅停留在理論和工具的講解，更應該能夠培養學生的工程思維和解決問題的能力。我希望書中能夠穿插一些“工程實踐經驗談”，或者一些“設計陷阱”的提醒，例如在VHDL編碼中容易齣現的常見錯誤，以及在實際項目開發中可能遇到的問題和應對策略。這些內容往往是教科書上很難找到的，但卻對提升工程師的實踐能力非常有幫助。如果書中能夠提供一個清晰的、具有層次的學習路徑，並且能夠不斷地引導我去思考、去實踐、去創新，那麼這本書將對我非常有價值。

評分☆☆☆☆☆

我一直在思考，一本優秀的FPGA設計教材，除瞭講解基本概念和工具使用，還應該能夠引導學生進行更具挑戰性的項目實踐。因此，我非常關注書中是否提供瞭能夠激發學習者創造力和解決問題能力的進階項目設計。這些項目可能不局限於單片機功能的復現，而是能夠引導學生去探索更廣泛的應用領域，例如數字信號處理（DSP）在FPGA上的實現，嵌入式係統設計，或者一些特定領域的應用，如圖像處理、通信協議等。我希望這些項目能夠具有一定的難度，能夠促使學生綜閤運用所學的VHDL語言、數字邏輯知識以及Xilinx開發工具，去完成一個完整的設計。書中對這些項目的講解，應該能夠清晰地 outlining 項目的目標、所需實現的具體功能、關鍵的設計難點，以及可能采用的解決方案。最好還能提供一些設計思路的引導，而非直接給齣最終的答案，讓學生有獨立思考的空間。

評分☆☆☆☆☆

在FPGA設計領域，資源使用效率和時序約束是衡量設計質量的重要指標，我非常期待這本書能夠在這個方麵提供有價值的指導。對於資源使用，我希望書中能夠深入講解如何通過VHDL代碼的優化來減少FPGA芯片上邏輯單元（LUTs, Flip-Flops）和存儲單元（BRAMs）的占用。例如，在實現乘法器或除法器時，作者是否會介紹不同的算法和實現結構（如流水綫乘法器），以及它們在資源占用和性能上的權衡。我還希望書中能夠提供一些關於如何有效利用FPGA內部專用資源（如DSP Slice, RAMB）的技巧。在時序約束方麵，我期望書中能夠詳細解釋什麼是時序約束，以及為什麼它對於FPGA設計的成功至關重要。書中應該能夠介紹如何定義時鍾周期、時鍾抖動、輸入輸齣延遲等時序要求，並說明如何使用Xilinx的綜閤和實現工具來設置和檢查這些約束。我希望能夠看到通過對時序約束的閤理設置和代碼的優化，來達到期望的時鍾頻率和滿足建立時間（setup time）和保持時間（hold time）要求。

評分☆☆☆☆☆

數據通路和控製通路是構成數字係統不可或缺的兩大部分，我希望在本書中能夠看到關於它們清晰且深入的講解。對於數據通路，我期望書中能夠詳細介紹如何使用VHDL來描述各種數據處理單元，比如算術邏輯單元（ALU）、寄存器堆、多級流水綫等。書中應該能夠體現齣如何將基本的邏輯元件組閤起來，形成能夠執行特定算術或邏輯運算的數據路徑。我特彆關注的是，作者是否能夠提供不同復雜度的ALU設計案例，並解釋其內部結構和VHDL實現。同時，我希望書中關於數據通路的內容，能夠與後續的時序邏輯和狀態機設計緊密結閤，展示數據如何在時鍾周期內被有效地傳輸和處理。對於控製通路，我期待書中能夠詳細闡述如何通過狀態機或其他控製邏輯，來協調數據通路的各個單元，確保它們按照預定的順序和條件進行工作。我希望書中能夠提供清晰的狀態轉移圖和控製信號時序圖，來展示控製信號如何驅動數據通路完成相應的操作，例如加載數據、執行運算、輸齣結果等。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀設計，尤其是封麵的配色和排版，給我留下瞭相當深刻的印象。整體呈現齣一種嚴謹又不失活力的學術氣息，深藍色的主色調輔以亮橙色的點綴，仿佛預示著枯燥理論與創新實踐的碰撞。封麵上“高等學校信息工程類‘十二五’規劃教材”的字樣，立刻點明瞭其定位，對於我這種正在信息工程專業摸索的學生而言，這是一種信任的背書，意味著其內容經過瞭教育界的權威篩選和認可，很可能具有較高的教學價值和前瞻性。書名“Xilinx FPGA設計基礎（VHDL版）”則直接指明瞭學習的核心內容，對於我來說，FPGA是電子信息領域一個非常重要的技術方嚮，而Xilinx又是業界翹楚，學習其設計基礎，並以VHDL作為開發語言，是非常實用的技能。我還注意到封麵上特彆標注瞭“附光盤1張”，這在我看來是極具吸引力的，我一直認為紙質書的知識性與光盤上的配套資源（如仿真工具、例程、實驗指導等）相結閤，是提升學習效率的最佳模式，能夠極大地彌補純理論書籍在實踐操作上的不足。封麵的整體視覺效果，使得這本書在眾多教材中脫穎而齣，讓我對接下來的內容充滿瞭期待，希望它能如其設計般，既有紮實的理論基礎，又有豐富的實踐指導。

評分☆☆☆☆☆

當我翻開這本書的扉頁，首先映入眼簾的是前言部分。通常，前言會交代編寫本書的背景、目的、特色以及編寫團隊的學術背景。我特彆關注的是它是否清晰地闡述瞭為何選擇VHDL作為主要的硬件描述語言，以及它在FPGA設計領域當前的地位和優勢。一個優秀的教材，在前言中就應該能夠給讀者一個明確的學習方嚮和動力。我期望看到的是，作者能夠結閤當前信息工程技術的發展趨勢，以及行業對FPGA人纔的需求，來論證學習FPGA設計和VHDL的重要性。此外，前言也應該對教材的整體結構和內容安排做一個大緻的介紹，讓讀者對全書有一個宏觀的認識。例如，它是否按照從基礎概念到高級應用的順序展開？是否包含瞭必要的理論推導和工程實踐案例？作者是否強調瞭在學習過程中需要注意的關鍵點和可能遇到的難點？一本好的前言，不僅是作者與讀者之間的溝通橋梁，更能幫助讀者在閱讀初期就建立起對教材的信心和明確的學習規劃，從而更有針對性地投入學習。我期待這本書的前言能夠做到這一點，為我後續的學習打下良好的基礎。

評分☆☆☆☆☆

我對書中關於FPGA內部架構和時序分析的深度和準確性有著很高的期望。FPGA的本質是將大量的邏輯門和可編程互連資源集成在一塊芯片上，理解其內部架構對於編寫高效且符閤硬件特性的VHDL代碼至關重要。我希望書中能夠詳細介紹Xilinx FPGA的組成部分，例如邏輯單元（CLBs）、輸入輸齣塊（IOBs）、時鍾管理單元（CMTs）以及各種硬核IP（如RAMB, DSP Slice）的結構和工作原理。特彆是，我對書中對CLB內部結構（LUTs, Flip-Flops, Muxes）的講解非常感興趣，它直接決定瞭VHDL代碼如何被映射到硬件。在時序分析方麵，我期望書中能夠深入講解亞穩態（metastability）的産生原因、影響以及在FPGA設計中如何避免或緩解。我希望能夠看到關於同步器（synchronizer）設計的詳細說明，例如兩級D觸發器同步器。此外，對於時序約束和時序報告的解讀，我也期望書中能夠提供詳細的指導，教會我如何分析時序報告，識彆時序違例（timing violations），並采取相應的措施進行優化，以滿足設計要求的最高時鍾頻率。

評分☆☆☆☆☆

對於FPGA設計流程的各個環節，我期望這本書能夠提供一個全麵且實踐導嚮的介紹。我關注的重點在於，書中是否能夠詳細講解從代碼編寫、仿真驗證、綜閤、實現（布局布綫）到比特流生成和下載到FPGA闆卡的整個流程。對於VHDL代碼編寫，除瞭基本的語法，我希望能夠看到良好的編碼風格和可讀性強的代碼示例，強調模塊化設計和層次化結構。在仿真驗證方麵，我期待書中能夠介紹如何編寫測試平颱（testbench）來對VHDL模塊進行功能驗證，並展示如何使用工具（如ModelSim）來分析仿真波形，找齣設計中的邏輯錯誤。對於綜閤和實現過程，我希望書中能夠解釋這兩個階段的作用，以及它們之間可能存在的相互影響。例如，綜閤是將RTL代碼映射到目標FPGA的邏輯原語，而實現則是將邏輯電路映射到FPGA芯片的具體物理位置和連接。書中是否會提及一些常用的綜閤和實現策略，以及如何根據設計需求進行選擇？我希望通過這本書，能夠清晰地理解整個設計流程，並掌握使用Xilinx工具鏈完成FPGA項目設計的關鍵步驟。

評分☆☆☆☆☆

我對於書中提供的Xilinx FPGA開發闆和配套軟件的使用指導非常感興趣。Xilinx作為FPGA領域的領軍企業，其開發工具鏈（如Vivado）功能強大但同時也相對復雜。我希望本書能夠對Vivado等開發軟件進行一個係統性的介紹，從軟件的安裝、工程的創建，到如何導入VHDL源文件、設置約束文件，再到如何進行綜閤、實現和生成比特流文件。特彆地，我希望書中能夠提供一些實際操作的截圖和詳細的步驟說明，讓初學者能夠快速上手。此外，光盤中附帶的示例代碼和工程文件對我來說至關重要。我期望這些代碼能夠覆蓋教材中講解的各個知識點，並且能夠直接在開發闆上運行，實現各種功能。例如，從簡單的LED閃爍，到數碼管顯示，再到更復雜的模塊，如UART通信、SPI接口等。通過親手編譯、下載和調試這些示例，我能夠更好地理解VHDL代碼與硬件實現的對應關係，加深對FPGA工作原理的認識。

評分☆☆☆☆☆

但是紙張的顔色發黃，像舊書

評分☆☆☆☆☆

活動價格，十分實惠。

評分☆☆☆☆☆

東西還不錯呢東西還不錯呢

評分☆☆☆☆☆

正版圖書印刷清晰值得擁有

評分☆☆☆☆☆

價格有點高瞭，其他還好

評分☆☆☆☆☆

這本書是學習VHDL語言的好材料，如果光盤裏麵帶著ISE9.1軟件就好瞭。我感覺整本書編排還有待改進，首先應該講一些VHDL語言常用的東西，然後再講仿真開發。

評分☆☆☆☆☆

包裝很好，送貨很快，很滿意

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