Intel FPGA/CPLD設計 基礎篇 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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王欣，王江宏，蔡海寜，王誠，吳繼華 著

圖書標籤:

• FPGA
• CPLD
• Intel
• Verilog
• VHDL
• 數字電路
• 可編程邏輯
• 硬件設計
• 嵌入式係統
• 開發入門

齣版社： 人民郵電齣版社

ISBN：9787115466846

版次：01

商品編碼：12187085

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2017-08-01

用紙：膠版紙

頁數：285

正文語種：中文

編輯推薦

　　Intel公司審校，Intel資-深FAE傾力打造，權v的Intel器件類圖書 　　Intel公司推薦FPGA CPLD培訓教材 　　深入討論Intel FPGA CPLD設計和優化技巧 　　掃碼下載所有實例的完整工程、源代碼和使用說明文件

內容簡介

　　本書結閤作者多年工作經驗，係統地介紹瞭FPGA CPLD的基本設計方法。在介紹FPGA CPLD概念的基礎上，介紹瞭Intel主流FPGA CPLD的結構與特點，並通過豐富的實例講解Quartus II與ModelSim、Synplify Pro等常用EDA工具的開發流程。　　本書所有實例的完整工程、源代碼和使用說明文件，都以雲存儲的方式存放在雲端，讀者可以通過掃描二維碼的方式進行下載。　　本書可作為高等院校通信工程、電子工程、計算機、微電子與半導體等專業的教材，也可作為硬件工程師和IC工程師的實用工具書。

作者簡介

　　王誠：西安電子科技大學 通信與電子信息係統 碩士 高-級工程師 Lattice公司中國區總經理，工作經驗豐富研究領域：擴頻通信、CDMA通信、3G基帶設計、FPGA 數字ASIC設計、優化、驗證取得成果：兩項WCDMA實現技術專利發明人，在一級期刊上發錶多篇CDMA技術論文，發錶數篇國內外FPGA ASIC設計技術研討會論文，編寫圖書《FPGA CPLD設計工具──Xilinx ISE 使用詳解》、《Altera FPGA CPLD設計（基礎篇）》、《Altera FPGA CPLD設計（高-級篇）》 王江宏 西北工業大學 通信與信息係統專業 碩士研究生 畢業後先後加入中興通訊 上海貝爾 Altera Intel工作 主要從事無綫通信設備技術研發， FPGA+ARM技術支持。

目錄

第1章FPGACPLD簡介11．1可編程邏輯設計技術簡介11．1．1可編程邏輯器件發展簡史11．1．2可編程邏輯器件分類21．2FPGA帶來的優勢21．3FPGACPLD的基本結構31．3．1FPGA的基本結構31．3．2CPLD的基本結構71．3．3FPGA和CPLD的比較91．4FPGACPLD的設計流程101．5FPGACPLD的常用開發工具141．6下一代可編程邏輯設計技術展望181．6．1下一代可編程邏輯器件硬件上的四大發展趨勢181．6．2下一代EDA軟件設計方法發展趨勢231．7小結271．8問題與思考27第2章AlteraFPGACPLD的結構282．1Altera高密度FPGA282．1．1主流高端FPGA──StratixVEGXGTGS282．1．2內嵌10Gbits高速串行收發器的FPGA──StratixIVGT502．1．3內嵌高速串行收發器的中端FPGA──ArriaIIGX532．2Altera低成本FPGA532．3Altera的CPLD器件592．4小結622．5問題與思考62第3章AlteraQuartusII開發流程633．1QuartusII軟件綜述633．1．1QuartusII軟件的功能633．1．2QuartusII軟件的用戶界麵653．2設計輸入683．2．1設計輸入方式703．2．2設計規劃713．2．3設計輸入文件實例713．2．4設計約束733．3綜閤793．3．1使用QuartusII軟件集成綜閤793．3．2控製綜閤793．3．3綜閤實例843．3．4第三方綜閤工具853．4布局布綫863．4．1設置布局布綫參數863．4．2布局布綫實例903．4．3增量布局布綫913．4．4反標保留分配913．5仿真923．5．1建立矢量源文件923．5．2仿真實例953．6編程與配置963．6．1建立編程文件963．6．2器件編程和配置983．7案例分析：濾波器的設計1003．7．1第1個濾波器1003．7．2第2個濾波器：插入流水1033．7．3第3個濾波器：對稱結構1053．7．4第4個濾波器：脈動濾波器（SystolicFilter）1063．7．5第5個濾波器：對稱反嚮結構脈動濾波器1073．7．6案例總結1093．8小結1093．9問題與思考109第4章Altera的IP工具1104．1IP的概念和Altera的IP1104．1．1IP的概念1104．1．2Altera可提供的IP1114．1．3AlteraIP在設計中的作用1134．2使用Altera的基本宏功能1144．2．1定製基本宏功能1154．2．2實現基本宏功能1194．2．3設計實例1224．3使用Altera的IP核1254．3．1定製IP核1254．3．2實現IP核1294．3．3設計實例1304．4小結1314．5問題與思考131第5章QuartusII的常用輔助設計工具1325．1IO分配驗證1325．1．1IO分配驗證功能簡介1335．1．2IO分配驗證流程1335．1．3用於IO分配驗證的輸入1365．1．4運行IO分配驗證1375．2功率分析1395．2．1Excel-based功率計算器1395．2．2Simulation-based功率估算1415．3RTL閱讀器1425．3．1RTL閱讀器簡介1425．3．2RTL閱讀器用戶界麵1435．3．3原理圖的分頁和模塊層次的切換1445．3．4過濾原理圖1455．3．5將原理圖中的節點定位到源設計文件1475．3．6在原理圖中查找節點或網綫1475．3．7使用RTL閱讀器分析設計中的問題1485．4SignalProbe及SignalTapII邏輯分析器1485．4．1SignalProbe1485．4．2SignalTapII1515．5時序收斂平麵布局規劃器（TimingClosureFloorplan）1575．5．1使用TimingClosureFloorplan分析設計1585．5．2使用TimingClosureFloorplan優化設計1645．6ChipEditor底層編輯器1645．6．1ChipEditor功能簡介1645．6．2使用ChipEditor的設計流程1655．6．3ChipEditor視圖1665．6．4資源特性編輯器1685．6．5ChipEditor的一般應用1725．7工程更改管理（ECO）1725．7．1ECO簡介1735．7．2ECO的應用範圍1735．7．3ECO的操作流程1745．7．4使用ChangeManager查看和管理更改1755．7．5ECO驗證1765．8小結1765．9問題與思考176第6章編程與配置1776．1配置AlteraFPGA1776．1．1配置方式1776．1．2主動串行（AS）1836．1．3被動串行（PS）1866．1．4快速被動並行（FPP）1886．1．5被動並行異步（PPA）1896．1．6JTAG配置方式1916．1．7ByteBlasterII下載電纜1926．1．8配置芯片1946．2配置文件和軟件支持1946．2．1軟件支持1946．2．2配置文件1966．3單闆設計及調試注意事項1996．3．1配置的可靠性2006．3．2單闆設計要點2006．3．3調試建議2016．4小結2036．5問題與思考203第7章第三方EDA工具2047．1第三方EDA工具綜述2047．1．1NativeLink與WYSIWYG2047．1．23種EDA工具的使用流程2057．1．3QuartusII支持的第三方工具2057．2仿真的概念與ModelSim仿真工具2077．2．1仿真簡介2077．2．2仿真的切入點2087．2．3ModelSim仿真工具的不同版本2107．2．4ModelSim的圖形用戶界麵2107．2．5ModelSim的基本仿真步驟2217．2．6使用ModelSim進行功能仿真2267．2．7使用ModelSim進行時序仿真2307．2．8ModelSim仿真工具高級應用2327．3綜閤的概念與SynplifySynplifyPro綜閤工具2427．3．1SynplifySynplifyPro的功能與特點2427．3．2SynplifyPro的用戶界麵2487．3．3SynplifyPro綜閤流程2517．3．4SynplifyPro的其他綜閤技巧2727．4小結2847．5問題與思考284

《數字邏輯電路與FPGA/CPLD原理》 一、 聚焦底層，奠定堅實基礎： 本書旨在為讀者構建一個全麵而深入的數字邏輯電路理論框架，為理解和掌握FPGA/CPLD這類現代數字集成電路設計工具打下堅實的基礎。我們不會直接跳入復雜的硬件描述語言（HDL）編程，而是從最根本的數字邏輯原理齣發，逐層遞進，確保讀者真正理解信號在電路中是如何被處理和轉換的。 數字信號的本質與編碼： 首先，我們將從最基礎的“0”和“1”開始，深入探討數字信號的含義、錶示方法以及常見的編碼方式，例如二進製、格雷碼、BCD碼等。理解這些基礎概念對於後續所有數字電路的設計至關重要，它們是信息得以在電子係統中準確傳遞的基石。我們將通過生動的例子和圖示，幫助讀者直觀地理解這些抽象的概念。 基本邏輯門電路： 接下來，我們將逐一介紹最基本的邏輯門電路：與門（AND）、或門（OR）、非門（NOT）、與非門（NAND）、或非門（NOR）、異或門（XOR）和同或門（XNOR）。我們會詳細講解它們各自的邏輯功能、真值錶，並提供其在實際電路中的實現方式（例如，使用晶體管）。理解這些門電路的功能，就像學習字母一樣，是構建任何復雜數字電路的起點。 組閤邏輯電路的設計與分析： 在掌握瞭基本邏輯門的功能後，我們將進入組閤邏輯電路的學習。這類電路的輸齣僅取決於當前的輸入，不包含記憶功能。我們將學習如何使用布爾代數、卡諾圖（Karnaugh Map）等方法來簡化邏輯錶達式，從而設計齣高效、精簡的組閤邏輯電路。我們會涵蓋多種典型的組閤邏輯電路，如編碼器、譯碼器、數據選擇器（Multiplexer）、數據分配器（Demultiplexer）、加法器、減法器、比較器等。通過大量的實例分析，讀者將能夠獨立完成從需求分析到電路設計的整個流程。 序 列邏輯電路的奧秘： 與組閤邏輯電路不同，時序邏輯電路的輸齣不僅取決於當前輸入，還依賴於電路的曆史狀態，即它具有記憶功能。我們將深入講解觸發器（Flip-Flop）和寄存器（Register）的工作原理，包括D觸發器、JK觸發器、T觸發器等，並分析它們在存儲數據和構建狀態機中的作用。 狀態機的設計與應用： 狀態機是實現復雜序列邏輯控製的核心。我們將詳細講解有限狀態機（Finite State Machine, FSM）的概念，包括米利（Mealy）型和摩爾（Moore）型狀態機的區彆和設計方法。通過分析實際應用場景，如交通燈控製器、序列檢測器等，讀者將學會如何設計和實現各種功能的狀態機，從而有效地控製數字係統的行為。 時序分析與同步設計： 在高速數字電路設計中，時序問題至關重要。我們將介紹建立時間（Setup Time）和保持時間（Hold Time）等關鍵時序參數，並講解如何進行時序分析，以確保電路的穩定運行。同時，我們將強調同步設計的重要性，介紹時鍾信號的作用以及如何在設計中閤理地使用時鍾，避免亞穩態等問題。 存儲器的工作原理： 存儲器是數字係統中不可或缺的一部分。我們將探討不同類型的存儲器，如寄存器文件、SRAM、ROM等，並簡要介紹它們的組織結構和讀寫操作原理。雖然本書不深入講解具體存儲器的製造工藝，但會提供必要的原理知識，幫助讀者理解它們在係統中的作用。 二、 強調實踐，連接理論與應用： 理論知識的掌握是基礎，但將理論應用於實際是檢驗學習成果的關鍵。本書將通過以下方式，將理論與實踐緊密結閤，幫助讀者建立從原理到應用的橋梁。 模塊化設計思想： 我們將貫穿始終地強調模塊化設計思想。任何復雜的數字係統都可以被分解成更小的、可管理的模塊。學習如何獨立設計和測試這些模塊，然後將它們集成起來，是高效、可靠係統設計的核心能力。 代碼風格與規範： 雖然本書不直接提供HDL代碼，但我們會潛移默化地引導讀者形成良好的邏輯描述習慣，例如使用規範的命名約定、清晰的邏輯結構等。這些習慣對於後續的學習和實際項目開發都至關重要。 電路仿真與驗證的重要性： 我們將反復強調仿真驗證在數字電路設計流程中的地位。在實際硬件實現之前，通過仿真工具對設計的邏輯功能和時序進行嚴格驗證，是發現和修正錯誤的最有效手段。我們將引導讀者理解仿真的意義，為後續接觸仿真工具打下思想基礎。 從邏輯到硬件的過渡： 本書將清晰地闡述數字邏輯電路設計如何一步步轉化為最終的物理硬件。我們將解釋邏輯綜閤（Logic Synthesis）的基本概念，即如何將抽象的邏輯描述映射到FPGA/CPLD的物理資源上。讀者將瞭解到，我們所設計的邏輯門、觸發器等，最終都會在FPGA/CPLD芯片內部找到對應的物理單元。 三、 學習路徑與讀者對象： 本書的目標讀者是所有希望深入理解數字邏輯電路原理，並為未來學習FPGA/CPLD硬件描述語言（如Verilog或VHDL）以及實際硬件設計打下堅實基礎的工程師、學生和技術愛好者。 零基礎入門： 對於沒有接觸過數字電路的初學者，本書將提供一個循序漸進的學習路徑，從最基本概念講起，確保每個人都能跟上。 鞏固與深化： 對於已經接觸過部分數字電路知識的讀者，本書將幫助他們梳理概念，填補知識空白，深化對關鍵原理的理解。 為FPGA/CPLD設計鋪路： 本書是學習FPGA/CPLD設計的“前奏麯”。在掌握瞭本書的知識後，讀者將能更輕鬆、更深入地理解HDL語言的語法和語義，並能更有效地進行實際的FPGA/CPLD開發。 四、 本書的獨特價值： 市麵上不乏直接介紹FPGA/CPLD開發的書籍，但本書的獨特價值在於其對“基礎篇”的堅守和專注。我們相信，隻有牢固掌握瞭底層數字邏輯的原理，纔能真正理解FPGA/CPLD的設計思想，纔能在麵對復雜的項目時遊刃有餘，而不是停留在“語法學習”的層麵。本書將幫助讀者： 建立“芯片內部思維”： 理解FPGA/CPLD的內部結構，知道自己編寫的邏輯代碼最終會在芯片中如何被映射和實現。 培養“問題診斷能力”： 當電路齣現問題時，能夠從最基本的邏輯原理層麵去分析和定位。 實現“設計效率飛躍”： 深刻理解瞭原理，可以更高效地選擇閤適的設計方法，避免走彎路。 為“高級主題”做好準備： 為未來學習更復雜的數字係統設計、嵌入式係統、SoC（System-on-Chip）設計等高級主題奠定不可動搖的基礎。 《數字邏輯電路與FPGA/CPLD原理》將是一段充實而富有成效的學習旅程，它將帶你走進數字世界的精妙之處，讓你不僅能“使用”工具，更能“理解”工具背後的邏輯，為你在數字集成電路設計領域的發展鋪就一條堅實而光明的道路。

評分☆☆☆☆☆

我最初接觸《Intel FPGA/CPLD設計 基礎篇》是被它“基礎篇”的字樣吸引，以為隻是簡單介紹一些基本概念。然而，深入閱讀後，我發現它在某些章節的講解上，似乎超越瞭“基礎”的範疇，觸及瞭一些更深層次的原理。例如，書中關於FPGA/CPLD的配置過程，包括JTAG接口的配置以及通過SRAM和Flash進行配置的區彆，如果能夠詳細闡述，將幫助我理解器件上電後是如何被“編程”的。我還特彆關注書中對於可編程邏輯陣列（PLA）、可編程陣列邏輯（PAL）以及通用陣列邏輯（GAL）等早期的可編程邏輯器件的簡要介紹，這有助於我理解FPGA/CPLD是如何從這些基礎概念發展而來的，並建立更完整的曆史視角。此外，如果書中能夠對一些常見的FPGA/CPLD的封裝類型，如BGA、QFP等，進行簡單的說明，並提及它們在PCB設計和信號完整性方麵的一些基本考慮，這將對我後續進行實際硬件設計有所裨益。當然，最後如果能夠提供一些關於FPGA/CPLD在不同應用領域，如嵌入式係統、通信、工業控製、汽車電子等方麵的簡要案例分析，讓我能夠對這項技術有一個更廣闊的認識，那將是對這本書一個非常好的補充。

評分☆☆☆☆☆

說實話，我拿到這本書的時候，內心是帶著一絲忐忑的。我一直認為FPGA/CPLD的設計門檻很高，需要深厚的數字邏輯基礎和硬件描述語言（HDL）功底。我之前嘗試過一些在綫教程，但總感覺斷斷續續，缺乏係統性。這次選擇《Intel FPGA/CPLD設計 基礎篇》，是希望能夠在一個相對權威的平颱上，將我的知識碎片進行整閤，並且能夠獲得一些“硬核”的乾貨。我特彆關注書中是否會深入剖析Verilog或者VHDL這兩種主流HDL語言的核心語法和編程技巧，因為這直接關係到我能否有效地描述和實現硬件邏輯。我希望書中能夠講解如何使用HDL語言進行模塊化設計，如何進行行為級仿真和時序仿真，以及如何根據仿真結果進行代碼的調試和優化。此外，對於FPGA/CPLD器件的選擇，我也希望書中能有基礎的指導，比如不同係列器件的特點、適用場景以及如何根據項目需求進行初步選型。例如，對於初學者來說，瞭解一下MAX係列和Cyclone係列等常見CPLD/FPGA的定位和區彆，以及它們在性能、功耗和成本上的權衡，將非常有價值。書中若能提供一些關於開發闆的介紹和使用說明，也會大大降低讀者的上手難度。畢竟，光有理論，沒有實踐，很難真正掌握這項技術。我期待這本書能夠填補我在這些方麵的空白，讓我能夠信心滿滿地邁齣FPGA/CPLD設計的第一步，而不是僅僅停留在“看懂”代碼的層麵。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵和標題就透著一股紮實的工業風，拿到手的時候感覺份量十足，紙質也相當不錯，拿在手裏有種踏實感。我一直對FPGA和CPLD這類可編程邏輯器件很感興趣，但苦於沒有閤適的入門資料。市麵上很多資料要麼過於理論化，要麼就是堆砌代碼，讀起來讓人摸不著頭腦。看到《Intel FPGA/CPLD設計 基礎篇》這個標題，就覺得它可能是我想找的那一本。我尤其看重它“基礎篇”的定位，希望能從最根本的概念講起，幫助我建立起完整的知識體係。我期待它能詳細講解FPGA/CPLD的內部架構，比如LUT、FF、DSP Slice這些關鍵組成部分是如何工作的，以及它們在實現邏輯功能時扮演的角色。同時，我也希望書中能對Quartus Prime這款Intel官方的開發軟件有全麵的介紹，包括其安裝、工程創建、代碼編輯、綜閤、適配、時序分析以及比特流生成等整個流程。瞭解這些基本操作是上手FPGA/CPLD設計的關鍵一步。另外，一個好的基礎入門書籍，通常會包含一些經典的、易於理解的設計實例，能夠讓讀者在理論學習的同時，也能動手實踐，加深理解。例如，實現一個簡單的LED閃爍、按鍵消抖、串口通信或者基本的計數器設計，這些都是非常具有代錶性的入門級項目，能夠幫助新手快速建立信心。我希望這本書能在這方麵有所體現，通過清晰的代碼示例和詳細的步驟解析，引導讀者一步步完成設計，從而對FPGA/CPLD的設計流程有一個直觀的認識。

評分☆☆☆☆☆

我本來對《Intel FPGA/CPLD設計 基礎篇》這本書的期望不高，覺得市麵上這類入門讀物都大同小異。但翻開之後，我還是被其中一些細節吸引瞭。書中對FPGA/CPLD的時序約束和時序分析部分，似乎講解得比較透徹。我一直覺得，在FPGA/CPLD設計中，時序是決定項目成敗的關鍵因素之一，很多新手往往容易忽略這一點，導緻設計在實際運行中齣現各種意想不到的問題。這本書能否清晰地解釋什麼是時鍾域、什麼是建立時間和保持時間，以及如何通過時序約束文件（SDC）來指導綜閤和適配工具生成滿足性能要求的設計，這對我來說非常重要。我還希望書中能夠介紹如何利用Quartus Prime中的時序報告工具，來識彆潛在的時序違例，並且提供一些常用的時序優化技巧，例如如何調整代碼邏輯、如何使用流水綫技術來提高時序性能，或者如何選擇閤適的時鍾頻率和分支。這些實踐性的內容，對於我這種想要將理論知識轉化為實際應用的設計者來說，是極其寶貴的。此外，這本書如果能涵蓋一些關於功耗優化和麵積優化的基礎策略，那更是錦上添花瞭。瞭解如何通過閤理的代碼結構和器件選擇來降低功耗，以及如何用最小的邏輯資源實現特定的功能，都是非常實用的設計經驗。

評分☆☆☆☆☆

這本《Intel FPGA/CPLD設計 基礎篇》給我最深的印象是它在講解FPGA/CPLD設計流程時，似乎引入瞭一些比較高級的概念，但又以一種非常易於理解的方式呈現。例如，它提到瞭一些關於IP核（Intellectual Property Cores）的使用和集成。對於初學者來說，從零開始編寫所有邏輯可能會非常耗時且容易齣錯。如果書中能夠介紹一些Intel提供的常用IP核，比如AXI總綫接口、DDR控製器、PCIe接口等，並且講解如何將其集成到自己的設計中，那麼將極大地提高開發效率。我還希望書中能夠對不同類型的IP核進行分類和介紹，說明它們的用途和適用場景。另外，關於驗證和調試方麵，我希望能看到書中提供一些有用的方法和工具。除瞭基本的仿真，可能還包括一些硬件調試的技巧，比如如何使用SignalTap II邏輯分析儀來在綫觀察信號，如何進行在綫仿真和硬件調試。這些內容對於我來說至關重要，因為很多時候，設計在仿真器裏跑得好好的，但在實際硬件上卻問題百齣，這時候就需要強大的調試工具來定位問題。如果書中能夠提供一些實際案例，展示如何利用這些工具來解決設計中的疑難雜癥，那將非常有參考價值。