(1)入门必读,速成高手;听音阅书,赢在起点
(2)可能会成为FPGA史上备受推崇的可以听的入门书
本书由至芯科技在各大高校的授课内容整理而来,是为初学者量身定制的FPGA入门教材,从基础的软件安装、工具使用、语法解释、设计方法、常用IP,到最后的设计技巧及大量的进阶实验,内容环环相扣,为读者建立了一个比较清晰的学习脉络。设计思路及方法为本书重点强调的内容,它作为一条主线贯穿始终,希望读者学习时注意体会。只有掌握了正确的学习和设计方法,读者才可能在数字逻辑设计的领域越走越远。本书没有收录过多烦琐的理论,一切从实战出发,按照一套相对高效的设计方法直接切入一个个小的项目,深入浅出。希望以此可以培养广大读者的设计能力,我们不但要知道某个逻辑可以这样写,更重要的还必须清楚为什么这样写,这样写有什么优势或劣势,还有没有优化空间等。与本书配套的视频已保存在网络云中,读者可在下载后参考学习。本书内容由浅入深,适合广大可编程逻辑器件的初学者作为入门和进阶的教材,也适合作为电子信息、计算机等专业本科生、研究生,以及具有一定电子专业知识背景的电子工程师的参考用书。
王建飞:芯航线品牌创始人,至芯科技金牌讲师,多所高校的外聘专业讲师,拥有丰富的教学经验。
雷斌:至芯科技创始人,拥有多年FPGA教学管理经验和FPGA就业工作推荐经验,在FPGA业界拥有广泛人脉。
第1章 没有金刚钻,不揽瓷器活 1
1.1 Quartus II 15.0――温婉简约编译器 1
1.1.1 写在前面的话 1
1.1.2 Altera Quartus II 15.0安装 1
1.2 ModelSim 10.3d――独具慧眼仿真工 7
1.3 级联调试――标准设计势必行 7
第2章 工欲善其事,必先利其器 31
2.1 工程规范――我的地盘,你说了算 31
2.2 初识流水灯――很傻很天真 31
2.2.1 项目需求 31
2.2.2 相关技术介绍 31
2.2.3 硬件设计 32
2.2.4 顶层架构设计 32
2.2.5 端口描述 33
2.2.6 代码解释 33
2.3 测试文件――一切都似曾相识 39
第3章 谆谆教诲莫相忘,字字珠玑记心头 41
3.1 赋值语句――你是我的最爱 41
3.1.1 写在前面的话 41
3.1.2 非阻塞赋值语句 41
3.1.3 阻塞赋值语句 43
3.2 关系运算符――心中永远的痛 45
3.2.1 写在前面的话 45
3.2.2 关系运算符的种类 45
3.2.3 关系运算符的使用意义 45
3.2.4 关系运算符与算数运算符优先级 45
3.3 if-else 与 case――永远的欢喜冤家 45
3.3.1 写在前面的话 45
3.3.2 if-else 条件分支语句 46
3.3.3 case分支控制语句 50
3.3.4 case语句和if-else语句的区别 52
3.4 缩减运算符――就这样变没了 52
3.4.1 写在前面的话 52
3.4.2 工程实例 52
3.5 移位运算符――性子总是这么直 54
3.5.1 写在前面的话 54
3.5.2 移位运算符实例 55
3.6 位拼运算符――聪慧灵秀惹人妒 57
3.6.1 写在前面的话 57
3.6.2 代码实例 57
第4章 会当凌绝顶,设计Top-Down 59
4.1 层次化设计方法――心中永远的女神 59
4.1.1 写在前面的话 59
4.1.2 层次化设计框图示例 59
4.1.3 层次化设计实例 60
4.2 层次化设计技巧――巧夺天工砖瓦匠 65
4.2.1 写在前面的话 65
4.2.2 电平触发 65
4.2.3 尖峰脉冲 66
第5章 内涵丰富本领多,谁与争锋IP核 68
5.1 锁相环――速度,你说了算 68
5.1.1 写在前面的话 68
5.1.2 项目需求 68
5.1.3 操作步骤 68
5.1.4 顶层架构设计 73
5.1.5 端口功能 73
5.1.6 代码解释 73
5.1.7 仿真结果分析 75
5.2 ROM――只有你最慷慨 75
5.2.1 写在前面的话 75
5.2.2 项目需求 75
5.2.3 操作步骤 75
5.2.4 顶层架构设计 80
5.2.5 模块功能介绍 80
5.2.6 模块端口和内部连线描述 80
5.2.7 代码解释 80
5.2.8 仿真分析 83
5.3 RAM――有入有出,公平合理 84
5.3.1 写在前面的话 84
5.3.2 项目需求 84
5.3.3 操作步骤 84
5.3.4 顶层架构设计 86
5.3.5 模块功能介绍 86
5.3.6 模块端口和内部连线描述 87
5.3.7 代码解释 87
5.2.8 仿真分析 90
5.4 FIFO――重中之重缓存器 91
5.4.1 写在前面的话 91
5.4.2 项目需求 91
5.4.3 操作步骤 91
5.4.4 顶层架构设计 94
5.4.5 模块功能介绍 95
5.4.6 模块端口和内部连线描述 95
5.4.7 代码解释 95
5.4.8 仿真分析 100
5.5 移位寄存器――你是我的骄傲 101
5.5.1 写在前面的话 101
5.5.2 功能要求 102
5.5.3 操作步骤 103
5.5.4 顶层架构设计 105
5.5.5 模块功能介绍 105
5.5.6 模块端口和内部连线描述 105
5.5.7 代码解释 106
5.5.8 仿真分析 110
第6章 基础项目我在行,信手拈来显聪慧 111
6.1 二选一之战――我只是个新兵 111
6.1.1 写在前面的话 111
6.1.2 项目需求 111
6.1.3 系统架构 111
6.1.4 模块功能介绍 111
6.1.5 顶层模块端口描述 111
6.1.6 代码解释 112
6.1.7 仿真分析 113
6.1.8 二选一数据寄存 114
6.2 三态门之战――机关算尽太聪明 116
6.2.1 写在前面的话 116
6.2.2 项目需求 116
6.2.3 系统架构 117
6.2.4 模块功能介绍 117
6.2.5 顶层模块端口描述 117
6.2.6 代码解释 117
6.2.7 仿真分析 119
6.3 串并转换――你无处不在 120
6.3.1 写在前面的话 120
6.3.2 需求分析 120
6.3.3 顶层框架设计 120
6.3.4 顶层模块端口介绍 121
6.3.5 代码实现 121
6.4 generate语句――呵呵,你就会偷懒 125
6.4.1 写在前面的话 125
6.4.2 基本概念 126
6.4.3 generate_for语句 126
6.2.4 generate_if语句 132
6.4.5 generate_case语句 133
6.5 边沿检测――如此高大上 135
6.5.1 写在前面的话 135
6.5.2 电路原理分析 135
6.5.3 顶层框架结构 136
6.5.4 顶层模块端口介绍 136
6.5.5 代码实现 136
6.5.6 仿真波形分析 138
6.6 按键消抖―且看老夫手段 139
6.6.1 写在前面的话 139
6.6.2 基于尖峰脉冲的按键消抖 139
6.6.3 项目需求 139
6.6.4 误区排除 139
6.6.5 设计思路 140
6.6.6 系统框架 140
6.6.7 顶层端口描述 141
6.6.8 代码解释 141
6.6.9 仿真分析 144
第7章 没有标准的方法,但见可行的技巧 146
7.1 异步复位同步释放――高端神秘你最帅 146
7.1.1 写在前面的话 146
7.1.2 基本概念 146
7.1.3 代码举例 146
7.1.4 异步复位同步释放电路 148
7.2 任意分频之战――一切都如此简单 155
7.2.1 写在前面的话 155
7.2.2 实现原理 156
7.2.3 系统框架 156
7.2.4 顶层模块端口描述 156
7.2.5 代码分析 156
7.2.6 仿真分析 159
7.3 二进制数转BCD――终极进化 160
7.3.1 写在前面的话 160
7.3.2 基本概念 160
7.3.3 逐步移位法原理 160
7.3.4 设计任务 161
7.3.5 顶层框图设计 161
7.3.6 代码实现 163
7.3.7 仿真分析 165
7.4 BCD转二进制――返璞归真 166
7.4.1 写在前面的话 166
7.4.2 基本概念 166
7.4.3 移位算法原理 166
7.4.4 顶层框架图 166
7.4.5 顶层模块端口介绍 167
7.4.6 代码实现 167
7.4.7 仿真分析 169
7.5 流水线设计之战――效率决定成败 170
7.5.1 写在前面的话 170
7.5.2 流水线的基本概念 170
7.5.3 流水线改造实例 171
7.6 Signaltap 之战――奸细,哪里逃 177
7.6.1 写在前面的话 177
7.6.2 背景知识 178
7.6.3 典型的SignalTap II调试流程 180
7.6.4 SignalTap II调试具体操作步骤 180
7.6.5 具体步骤 181
第8章 进阶首选我当前,乘胜追击势必行 204
8.1 字符状态机之战――进来的,都要审查 204
8.1.1 写在前面的话 204
8.1.2 项目需求 204
8.1.3 解决方案 204
8.1.4 系统架构 204
8.1.5 模块功能介绍 204
8.1.6 顶层模块端口描述 205
8.1.7 代码解释 205
8.1.8 仿真分析 210
8.2 数码管之战――好像胜利的曙光 210
8.2.1 写在前面的话 210
8.2.2 项目需求 210
8.2.3 原理分析 210
8.2.4 单个数码管显示 212
8.2.5 6个数码管显示 215
8.3 PS2之战――键盘原来是这样 221
8.3.1 写在前面的话 221
8.3.2 项目需求 221
8.3.3 原理分析 222
8.3.4 系统架构 223
8.3.5 模块功能介绍 223
8.3.6 顶层模块端口描述 223
8.3.7 用Signaltap II分析波形 223
8.3.8 代码解释 225
8.3.9 仿真分析 232
8.4 矩阵键盘之战――严密的资源整合 233
8.4.1 写在前面的话 233
8.4.2 项目需求 233
8.4.3 矩阵键盘的原理 233
8.4.4 架构设计 235
8.4.5 模块功能介绍 235
8.4.6 顶层模块端口描述 235
8.4.7 代码解释 235
8.4.8 仿真分析 241
8.5 IIC之战――配置离不开你 241
8.5.1 写在前面的话 241
8.5.2 项目需求 242
8.5.3 IIC的原理分析 242
8.5.4 架构设计 246
8.5.5 模块功能介绍 246
8.5.6 顶层模块端口描述 246
8.5.7 代码解释 246
8.5.8 仿真分析 263
8.6 串口通信之战――通信终于畅通了 264
8.6.1 写在前面的话 264
8.6.2 项目需求 265
8.6.3 UART的原理分析 265
8.6.4 系统架构 266
8.6.5 模块功能介绍 268
8.6.6 模块端口和内部连线描述 268
8.6.7 代码解释 268
8.5.8 仿真分析 276
8.7 VGA之战――我型我酷炫 276
8.7.1 写在前面的话 276
8.7.2 什么是VGA 277
8.7.3 VGA接口 277
8.7.4 VGA显示原理 278
8.7.5 顶层框架 280
8.7.6 顶层模块端口描述 280
8.7.7 代码实现 280
8.7.8 仿真分析 285
8.8 12864液晶之战――心灵的窗口 285
8.8.1 写在前面的话 285
8.8.2 基本概念 285
8.8.3 硬件电路结构 286
8.8.4 官方代码解析 287
8.8.5 项目需求 293
8.8.6 系统架构 293
8.8.7 代码解释 294
8.8.8 仿真分析 305
8.9 DDS――形随心动 305
8.9.1 写在前面的话 305
8.9.2 项目需求 305
8.9.3 项目分析 305
8.9.4 系统架构 306
8.9.5 模块功能介绍 306
8.9.6 顶层端口和内部连线描述 306
8.9.7 波形数据的由来 307
8.9.8 波形发生器(不可调频和调相) 308
8.9.9 波形发生器(不可调频,但可以调相) 312
8.9.10 波形发生器(可以调频,可以调相) 315
8.9.11 最终设计 318
8.10 蜂鸣器之战――奏响凯旋的乐章 322
8.10.1 写在前面的话 322
8.10.2 什么是蜂鸣器 322
8.10.3 设计任务 323
8.10.4 顶层端口介绍 325
8.10.5 代码解释 325
8.10.6 仿真分析 331
本书是由至芯科技推出的FPGA基础入门实验教程。授课内容深入浅出,从最基础的语法到进阶的端口驱动开发,所有的设计都紧紧地围绕着“设计方法”这样的一条主线进行。
本书主要由至芯科技工程师王建飞(笔名为梦翼师兄)和雷斌执笔完成,内容全部取材于至芯科技在各大高校的具体授课内容,设计流程规范、精练。每个项目都给出了具体的设计目的、设计原理、设计思路、系统架构图、各模块端口意义注解及具体模块的代码等。内容详细,可以有效地帮助初学者快速入门FPGA硬件逻辑设计。
本书具有以下特点。
(1)教学题材和教学方法全部来自至芯科技在各大高校的实训内容,设计方法规范,授课题材实战价值高。
(2)教学内容全部以实战形式进行,在动手实现实际项目的过程中掌握常用的语法、设计方法、通用接口及FPGA设计过程中常用到的设计技巧。
(3)本书由至芯科技工程师梦翼师兄编写,在内容编写过程中融入了大量工程实战经验,各代码模块实战价值高,可移植性强,大部分功能模块可以直接应用于其他设计,从而有效缩短二次开发周期。
(4)本书配有梦翼师兄录制的配套高清教学视频,手把手教学,帮助读者提高学习效率。
梦翼师兄根据多年的项目研发和教学经验,将项目设计研发中需要用到的一些开发技巧和学习方法通过项目实战的方式尽可能地体现到每一个实例中。通过本书的学习,读者不但可以掌握常用的FPGA接口和外设驱动方式。更重要的是,通过理解和练习,读者可以建立起一套完整、规范的开发设计流程和方法,助力之后的公司项目开发。
另外,读者可以跟着梦翼师兄录制的配套教学视频进行学习,通过视频,可以看到梦翼师兄如何对一个项目进行构思,以及如何进行基础模块代码的编写。
在此特别感谢黑龙江信息技术职业学院刘春玲老师为本书的编写提出的大量建设性建议以及对内容的编排所做的大量工作。同时,参与编写本书的还有黑龙江信息技术职业学院的李茁老师、安康学院的崔智军老师以及至芯科技的寇飞强、郝旭帅、陈飞龙三位工程师。非常感谢安康学院崔智军老师对本书前4章内容的编写。由于编者水平有限和时间限制,书中难免存在不妥之处,敬请广大读者予以指正和帮助。
作为一名对电子工程充满热情但又相对缺乏系统性FPGA知识的工程师,《你好FPGA:一本可以听的入门书》的出现,无疑是雪中送炭。我过去总是觉得FPGA的学习曲线陡峭,需要大量的实践经验和理论积累才能入门,这让我望而却步。市面上虽然有不少FPGA的书籍,但要么过于学术化,要么就是对新手不够友好,总是在关键的入门阶段让人感到困惑。 这本书的“可听性”设计,对我来说是一个巨大的福音。我可以在繁忙的工作之余,利用通勤、出差等碎片化的时间来学习。不需要一直盯着屏幕,只需要戴上耳机,就能进入一个充满魅力的FPGA世界。音频的讲解风格非常亲切自然,不像传统的教科书那样严肃刻板,更像是和一位经验丰富的前辈在轻松交流。 书中对FPGA基本概念的阐述,比如逻辑门、触发器、状态机等,都做得非常到位。它不是简单地罗列定义,而是通过深入浅出的讲解,结合一些非常巧妙的比喻,让我能够真正理解这些概念背后的原理和逻辑。我特别欣赏它在讲解Verilog和VHDL这些硬件描述语言时,并没有上来就堆砌复杂的代码,而是先从语言的“哲学”层面入手,让我明白为什么需要这些语言,以及它们是如何工作的。 这本书的讲解还很有条理,循序渐进。从最基础的数字系统概念,到FPGA的架构,再到如何使用HDL进行设计,每一个环节都衔接得非常流畅。我感觉自己不再是被动地接受信息,而是被引导着去思考,去理解。这本书让我对FPGA的学习充满了信心,我感觉自己终于找到了一个靠谱的入门途径。
评分这本《你好FPGA:一本可以听的入门书》真是让我惊喜连连!作为一个之前对FPGA几乎零基础的爱好者,我一直觉得这个领域高不可攀,充满了晦涩难懂的术语和复杂的原理。市面上很多书要么过于理论化,要么缺乏实践指导,常常让我看了开头就没了继续下去的动力。然而,这本书完全颠覆了我的认知。 首先,它的“可以听”这个概念就非常吸引人。在快节奏的生活中,能够利用碎片时间,比如通勤、运动或者做家务时“听”学习内容,极大地降低了学习门槛,也让我能够更灵活地安排学习计划。我尤其喜欢它将复杂的概念拆解成一个个逻辑清晰、易于理解的音频片段,循序渐进地引导我认识FPGA的方方面面。它不是那种干巴巴的理论讲解,而是更像一位经验丰富的导师,用生动形象的比喻和生活化的语言,将抽象的数字逻辑、硬件描述语言(HDL)等概念娓娓道来。 最让我印象深刻的是,它并没有一开始就抛出大量的代码和电路图,而是先从FPGA是什么、它能做什么、为什么我们现在需要它这些宏观层面入手,建立起我对FPGA的整体认知框架。然后,再慢慢深入到具体的技术细节,比如逻辑门、组合逻辑、时序逻辑等等。这种由浅入深的学习路径,让我能够一点点建立起信心,克服了之前对FPGA的畏惧心理。而且,音频形式让我能够反复听,遇到不理解的地方,可以随时倒回去重听,直到完全弄懂为止,这比翻阅纸质书效率高太多了。
评分作为一名对数字电路和嵌入式系统有浓厚兴趣的业余爱好者,我一直觉得FPGA是一个非常神秘且强大的存在,但相关的学习资源却常常让我感到无从下手。市面上很多FPGA的书籍,要么充斥着大量的公式和图表,让人望而却步,要么就是讲解得过于笼统,缺乏实际操作的指导,很难真正入门。直到我无意中发现了《你好FPGA:一本可以听的入门书》,我才真正找到了一条通往FPGA世界的康庄大道。 这本书最让我眼前一亮的,是它“可以听”的创新设计。我一直习惯于通过阅读来学习,但对于FPGA这样需要理解原理和逻辑的学科,单纯的文字有时确实显得有些枯燥。这本书的音频讲解,让我可以在通勤、运动,甚至是晚上休息的时候,戴上耳机,让知识如同故事般娓娓道来。这种形式极大地提升了我的学习效率,也让我能够将学习融入到更广泛的生活场景中。 我尤其欣赏这本书在讲解FPGA基础概念时,所采用的生动形象的比喻和通俗易懂的语言。例如,在解释“逻辑门”这个基本单元时,作者并没有直接给出复杂的电路图,而是用一个生活中的“是非判断”来类比,让我一下子就抓住了它的核心功能。这种将抽象概念具体化、生活化的讲解方式,让我在轻松愉快的氛围中,就能够理解那些原本可能令人费解的技术原理。 更重要的是,这本书的讲解非常有条理,循序渐进。它不会一开始就抛出复杂的Verilog代码,而是先从FPGA的整体架构、工作原理入手,帮助我建立起对FPGA的宏观认识。然后,再逐步深入到硬件描述语言(HDL)的学习,以及基本的数字逻辑设计方法。这种由简入繁的学习路径,让我能够一步一个脚印地建立起扎实的FPGA基础。这本书让我对FPGA的学习充满了信心,也让我对未来的探索充满期待。
评分我一直对电子设计领域充满好奇,尤其对FPGA这种能够实现高度定制化硬件的强大工具非常感兴趣,但苦于找不到合适的入门途径。很多关于FPGA的书籍,不是讲得太深奥,就是太理论化,让我感觉难以入手。直到我遇到了《你好FPGA:一本可以听的入门书》,我才意识到,原来学习FPGA也可以如此轻松愉快。 这本书最吸引我的地方,就是它“可以听”的特色。我一直认为,学习 FPGA 这种偏向实践的学科,需要大量的动手操作和理论对照,但这本书的音频形式,让我可以彻底改变以往的学习模式。我可以在开车、跑步,甚至做家务的时候,戴上耳机,让知识“流淌”进我的耳朵。这种“碎片化”的学习方式,让我能够更有效地利用时间,克服了之前因为时间精力有限而无法深入学习的难题。 更让我惊喜的是,作者在音频讲解中,运用了非常多生动形象的比喻和贴切的生活化例子,将原本抽象、晦涩的数字逻辑、硬件描述语言(HDL)等概念,解释得通俗易懂。例如,在讲解组合逻辑时,作者用一个生活中的“开关组合”来比喻,让我一下子就理解了它的工作原理。这种深入浅出的讲解方式,极大地降低了学习门槛,让我这个零基础的读者也能够轻松跟上。 而且,这本书的讲解非常有逻辑性,从FPGA的基本原理、架构,再到如何使用HDL进行设计,每一步都讲解得非常清晰。它不是简单地罗列技术术语,而是循序渐进地引导读者去理解FPGA的设计思想和实现过程。我感觉自己不是在死记硬背,而是在真正地理解和掌握FPGA的核心知识。这本书无疑是我FPGA学习之旅的完美起点。
评分我之前尝试过几本FPGA的入门教材,说实话,很多都让我头疼不已。要么上来就是一堆公式和图表,要么就是枯燥乏味的理论堆砌,看得我云里雾里,感觉自己离掌握FPGA的精髓越来越远。直到我偶然发现了《你好FPGA:一本可以听的入门书》,才真正打开了我通往FPGA世界的大门。 这本书最独特的地方在于它的“听”这个维度。我一直以为学习FPGA只能是埋头苦读,盯着屏幕敲代码。但这本书的音频讲解,完全改变了我的学习方式。我可以在上下班的地铁上、午休的间隙,甚至是晚上躺在床上,戴上耳机,就能跟着老师的讲解一步步深入。那些原本听起来像天书一样的概念,经过作者生动有趣的阐述,瞬间变得鲜活起来。 我记得有一次,书中讲解 Verilog 语法时,作者用了一个非常贴切的比喻,将HDL比作一种新的“语言”,教会我们如何“对话”硬件。这种形象的比喻,让我一下子就理解了HDL的本质,不再觉得它是个难以逾越的障碍。而且,音频的节奏把握得非常好,不会太快也不会太慢,给足了思考和消化的时间。即使是初学者,也能跟上节奏,不会感到压力。 更重要的是,这本书的讲解不仅仅停留在理论层面,它还巧妙地穿插了一些实际应用的例子,让我能够感受到FPGA在现实世界中的强大力量,比如在通信、医疗、自动驾驶等领域的应用。这极大地激发了我学习的兴趣和动力,让我看到了FPGA技术的广阔前景。我迫不及待地想通过这本书,掌握这门改变世界的技艺。
评分要是VHDL版本就更好了
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评分听基础的一本书,适合初学者
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评分好
评分好好学习下!希望有用!
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