基於VHDL的FPGA數字係統應用實踐 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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陳忠平 著

圖書標籤:

• FPGA
• VHDL
• 數字係統設計
• 可編程邏輯器件
• 硬件描述語言
• 實踐應用
• 嵌入式係統
• 數字電路
• 電子工程
• 設計實例

店鋪： 世紀擺渡人專營店

齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121230059

商品編碼：29639571336

包裝：平裝

齣版時間：2014-05-01

基本信息

書名：基於VHDL的FPGA數字係統應用實踐

定價：79.00元

作者：陳忠平

齣版社：電子工業齣版社

齣版日期：2014-05-01

ISBN：9787121230059

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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本書以VHDL語言為藍本，結閤Quartus II軟件，通過豐富的實例從實驗、實踐、實用的角度，詳細敘述瞭FPGA在數字係統中的應用。

內容提要

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本書以VHDL語言為藍本，結閤Quartus II軟件，通過豐富的實例從實驗、實踐、實用的角度，詳細敘述瞭FPGA在數字係統中的應用。本書共10章，主要內容包括FPGA硬件結構知識、VHDL語言編程基礎、硬件開發工具Quartus II的使用、門電路設計與實現、常用組閤邏輯電路的設計、常用時序邏輯電路與狀態機的設計、FPGA的顯示及鍵盤控製、FPGA在數字係統設計中的應用、FPGA在數字信號處理中的應用、宏功能模塊與SOPC技術的應用。

目錄

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章　FPGA硬件結構知識　
　1.1　CPLD/FPGA概述　
　1.2　FPGA體係結構　
　　1.2.1　FPGA基本結構　
　　1.2.2　FPGA的結構特點　
　1.3　FPGA編程與配置　
　　1.3.1　FPGA的下載接口　
　　1.3.2　FPGA的JTAG在綫配置　
　　1.3.3　FPGA專用配置器件　
　　1.3.4　使用單片機在綫配置　
　　1.3.5　使用CPLD配置FPGA　
　1.4　FPGA常用芯片與選用　
　　1.4.1　FPGA常用芯片　
　　1.4.2　FPGA器件的選用　
第2章　VHDL語言編程基礎　
　2.1　係統的錶示方法和硬件描述語言特點　
　　2.1.1　FPGA係統的VHDL錶示方法　
　　2.1.2　VHDL硬件描述語言特點　
　2.2　VHDL語言結構與要素　
　　2.2.1　VHDL語言結構　
　　2.2.2　VHDL語言要素　
　2.3　VHDL基本語句　
　　2.3.1　VHDL順序語句　
　　2.3.2　VHDL並行語句　
第3章　硬件開發工具Quartus II的使用　
　3.1　Quartus II軟件綜述　
　　3.1.1　Quartus II軟件的特點及其支持的器件　
　　3.1.2　Quartus II軟件工具及功能簡介　
　　3.1.3　Quartus II軟件的用戶界麵　
　　3.1.4　Quartus II支持文件類型　
　3.2　Quartus II軟件開發流程　
　3.3　Quartus II的安裝　
　3.4　Quartus II的使用　
　　3.4.1　創建Quartus II項目　
　　3.4.2　設計輸入　
　　3.4.3　項目配置及時序約束　
　　3.4.4　編譯　
　　3.4.5　仿真　
　　3.4.6　器件編程和配置　
第4章　門電路設計與實現　
　4.1　基本門電路與組閤門電路　
　　4.1.1　基本門電路　
　　4.1.2　組閤邏輯門電路　
　4.2　三態門和總綫緩衝器　
　　4.2.1　三態門　
　　4.2.2　單嚮總綫緩衝器　
　　4.2.3　雙嚮總綫緩衝器　
第5章　常用組閤邏輯電路的設計　
　5.1　編碼器　
　　5.1.1　普通編碼器　
　　5.1.2　優先編碼器　
　5.2　譯碼器　
　　5.2.1　二進製譯碼器　
　　5.2.2　十進製譯碼器　
　　5.2.3　七段譯碼器　
　5.3　數據選擇器和數據分配器　
　　5.3.1　數據選擇器　
　　5.3.2　數據分配器　
　5.4　數值比較器和奇偶校驗器　
　　5.4.1　數值比較器　
　　5.4.2　奇偶校驗器　
　5.5　運算器　
　　5.5.1　加法器　
　　5.5.2　減法器　
　　5.5.3　乘法器　
　　5.5.4　除法器　
第6章　常用時序電路與狀態機的設計　
　6.1　觸發器　
　　6.1.1　R-S觸發器　
　　6.1.2　D觸發器　
　　6.1.3　J-K觸發器　
　　6.1.4　T觸發器　
　6.2　計數器　
　　6.2.1　常用二進製計數器　
　　6.2.2　可逆計數器　
　6.3　鎖存器和寄存器　
　　6.3.1　鎖存器　
　　6.3.2　基本寄存器　
　　6.3.3　移位寄存器　
　6.4　存儲器　
　　6.4.1　ROM隻讀存儲器　
　　6.4.2　RAM存儲器　
　　6.4.3　FIFO存儲器　
　　6.4.4　LIFO存儲器　
　6.5　分頻器　
　　6.5.1　偶數分頻器　
　　6.5.2　奇數分頻器　
　　6.5.3　2n分頻器　
　　6.5.4　占空比可調分頻器　
　　6.5.5　半整數分頻器　
　　6.5.6　數控分頻器　
　6.6　狀態機的設計　
　　6.6.1　狀態機的結構、分類及特點　
　　6.6.2　一般狀態機　
　　6.6.3　Moore狀態機　
　　6.6.4　Mealy狀態機　
　6.7　序列信號發生器與檢測器　
　　6.7.1　序列信號檢測器的設計　
　　6.7.2　m序列信號發生器的設計　
　　6.7.3　計數型序列信號發生器的設計　
第7章　FPGA的顯示及鍵盤控製　
　7.1　LED廣告燈設計　
　　7.1.1　LED控製原理　
　　7.1.2　閃爍廣告燈的設計　
　　7.1.3　流水廣告燈的設計　
　　7.1.4　拉幕式與閉幕式廣告燈的設計　
　　7.1.5　復雜廣告燈的設計　
　7.2　LED數碼管顯示控製　
　　7.2.1　單個LED數碼管顯示設計　
　　7.2.2　8位LED數碼管動態顯示設計　
　　7.2.3　8位LED數碼管移位顯示設計　
　7.3　鍵盤控製　
　　7.3.1　鍵盤控製原理　
　　7.3.2　按鍵計數控製　
　　7.3.3　查詢式按鍵設計　
　　7.3.4　矩陣式鍵盤控製設計　
　　7.3.5　簡單撥號鍵盤設計　
　7.4　字符式LCD顯示控製　
　　7.4.1　LCD液晶顯示原理　
　　7.4.2　字符式LCD靜態顯示　
　　7.4.3　字符式LCD移位顯示　
第8章　FPGA在數字係統設計中的應用　
　8.1　交通信號燈控製器　
　　8.1.1　交通信號燈的控製要求　
　　8.1.2　交通信號燈的硬件連接　
　　8.1.3　交通信號燈的程序設計　
　　8.1.4　交通信號燈控製器的波形仿真　
　　8.1.5　交通信號燈的引腳鎖定與硬件驗證　
　8.2　MIDI音樂發生器　
　　8.2.1　MIDI音樂發生器的控製要求　
　　8.2.2　MIDI音樂發生器的播放原理　
　　8.2.3　MIDI音樂發生器的硬件連接　
　　8.2.4　MIDI音樂發生器的程序設計　
　　8.2.5　MIDI音樂發生器的波形仿真　
　　8.2.6　MIDI音樂發生器的引腳鎖定與硬件驗證　
　8.3　智力搶答器　
　　8.3.1　智力搶答器的控製要求　
　　8.3.2　智力搶答器的硬件連接　
　　8.3.3　智力搶答器的程序設計　
　　8.3.4　智力搶答器的波形仿真　
　　8.3.5　智力搶答器的引腳鎖定與硬件驗證　
　8.4　可調數字鍾　
　　8.4.1　可調數字鍾的控製要求　
　　8.4.2　可調數字鍾的硬件連接　
　　8.4.3　可調數字鍾的程序設計　
　　8.4.4　可調數字鍾的波形仿真　
　　8.4.5　可調數字鍾的引腳鎖定與硬件驗證　
　8.5　VGA彩條信號發生器　
　　8.5.1　VGA彩條信號發生器的控製要求　
　　8.5.2　VGA彩條信號發生器的基本知識　
　　8.5.3　VGA彩條信號發生器的硬件連接　
　　8.5.4　VGA彩條信號發生器的程序設計　
　　8.5.5　VGA彩條信號發生器的波形仿真　
　　8.5.6　VGA彩條信號發生器的引腳鎖定與硬件驗證　
　8.6　電梯控製器　
　　8.6.1　電梯控製器的控製要求　
　　8.6.2　電梯控製器的硬件連接　
　　8.6.3　電梯控製器的程序設計　
　　8.6.4　電梯控製器的波形仿真　
　　8.6.5　電梯控製器的引腳鎖定與硬件驗證　
第9章　FPGA在數字信號處理中的應用　
　9.1　CORDIC算法的應用設計　
　　9.1.1　CORDIC算法的基本理論　
　　9.1.2　CORDIC算法的設計思路　
　　9.1.3　CORDIC算法的程序設計　
　　9.1.4　CORDIC算法的波形仿真　
　9.2　FIR濾波器的設計　
　　9.2.1　FIR濾波器的原理　
　　9.2.2　直接形式的FIR濾波器設計　
　　9.2.3　轉置結構的FIR濾波器設計　
　9.3　IIR濾波器的設計　
　　9.3.1　IIR濾波器的基本理論　
　　9.3.2　直接型IIR濾波器設計　
　　9.3.3　級聯型IIR濾波器設計　
0章　宏功能模塊與SOPC技術的應用　
　10.1　宏功能模塊的應用　
　　10.1.1　LPM_COUNTER在數控分頻器中的應用　
　　10.1.2　LPM_ROM在4位乘法器中的應用　
　　10.1.3　LPM_RAM存儲器在FPGA中的讀/寫控製　
　　10.1.4　LPM_FIFO先入先齣存儲器在FPGA中的讀/寫控製　
　　10.1.5　ALTPLL鎖相環在倍頻/分頻中的應用　
　10.2　SOPC技術的應用　
　　10.2.1　SOPC的設計流程與係統架構　
　　10.2.2　LED流水燈的設計　
參考文獻

作者介紹

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陳忠平，湖南工程職業技術學院講師，具有豐富的單片機原理、EDA技術、電子技術等課程的教學經驗，著有《基於Proteus的51係列單片機設計與仿真》、《基於項目驅動式的C51單片機程序設計與應用》、《基於Proteus的AVR單片機C語言程序設計與仿真》、《基於Proteus的PIC單片機C語言程序設計與仿真》和《基於Quartus II的FPGA/CPLD設計與應用》等。

文摘

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工具書>百科全書

序言

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工具書>百科全書

FPGA數字係統設計與實現：從理論到實踐 本書旨在為讀者提供一個全麵而深入的FPGA數字係統設計與實現的學習路徑，涵蓋瞭從基礎概念到高級應用的各個層麵。通過理論講解、實例剖析和實踐指導，幫助讀者掌握FPGA的設計流程、主流工具的使用方法以及實際項目開發的關鍵技術，使其能夠獨立完成復雜的數字係統設計。 第一部分：FPGA基礎與開發環境搭建 第一章：數字係統設計概述 數字邏輯基礎迴顧： 簡要梳理二進製、邏輯門（AND, OR, NOT, XOR等）、組閤邏輯和時序邏輯的基本概念。 可編程邏輯器件（PLD）的演進： 從ROM、PLA、PAL到CPLD和FPGA，講解其發展曆程、結構特點和性能優勢。 FPGA的體係結構： 深入剖析FPGA的核心組成部分，包括可配置邏輯塊（CLB）、輸入輸齣塊（IOB）、查找錶（LUT）、觸發器（Flip-Flop）、分布式RAM（Distributed RAM）、塊RAM（Block RAM）、DSP Slice、PLL/DLL等。重點講解LUT如何實現任意邏輯函數，觸發器如何實現狀態存儲，以及Block RAM在數據緩存中的作用。 FPGA相對於ASIC的優勢與劣勢： 探討FPGA的靈活性、上市時間、成本以及性能、功耗等方麵的對比，幫助讀者理解FPGA的適用場景。 數字係統設計流程概覽： 介紹從需求分析、係統設計、編碼實現、仿真驗證、綜閤、布局布綫到硬件實現和測試的完整流程。 第二章：FPGA開發環境與工具鏈 主流FPGA廠商及産品係列： 介紹Xilinx（Virtex、Kintex、Artix、Spartan係列）、Intel/Altera（Stratix、Arria、Cyclone係列）等主要廠商及其代錶性FPGA器件。 開發軟件環境搭建： 詳細指導讀者安裝和配置主流FPGA開發軟件，例如Xilinx Vivado、Intel Quartus Prime。講解軟件的安裝步驟、版本選擇以及必要的驅動程序配置。 工程創建與項目管理： 演示如何創建新工程，設置目標器件、時鍾頻率等項目參數。講解工程文件的組織結構、IP核的管理以及版本控製的初步概念。 基本操作演示： 帶領讀者完成一個簡單的“LED閃爍”工程，從創建工程、編寫源代碼、編譯、下載到觀察實驗現象，熟悉開發工具的基本使用流程。 器件數據手冊（Datasheet）和用戶指南（User Guide）的學習： 強調閱讀和理解器件數據手冊和用戶指南的重要性，它們是深入瞭解FPGA特性和正確使用的關鍵。 第二部分：HDL語言與數字邏輯設計 第三章：硬件描述語言（HDL）入門 HDL在數字設計中的作用： 解釋HDL如何用於描述硬件電路的功能和結構，以及它在抽象級彆上的優勢。 Verilog HDL 基礎（重點講解）： 模塊（module）和端口（port）： 學習如何定義模塊、輸入、輸齣和雙嚮端口。 數據類型（data types）： 掌握`reg`, `wire`, `integer`, `time`等基本數據類型。 運算符（operators）： 講解算術、邏輯、位運算符、關係運算符、條件運算符等。 結構語句（structural statements）： 學習實例化模塊、使用`assign`語句實現組閤邏輯。 過程語句（procedural statements）： `always`塊：區分`always @()`（組閤邏輯）和`always @(posedge clk)`（時序邏輯）。 `if-else`, `case`, `casex`, `casez`語句：用於條件分支和狀態機設計。 `for`, `while`循環：用於生成可重復結構。 生成語句（generate statements）： 演示如何使用`generate`塊創建參數化的硬件結構，提高代碼的可復用性。 任務（task）和函數（function）： 介紹如何定義任務和函數來組織代碼和實現邏輯復用。 參數化設計（parameterization）： 講解如何使用`parameter`關鍵字創建可配置的模塊，例如可調整位寬的加法器。 VHDL 簡介（輔助講解，可根據讀者偏好選擇重點）： 實體（entity）和架構（architecture）： 學習VHDL中定義模塊和行為的方式。 數據類型： 介紹`bit`, `std_logic`, `integer`等。 信號（signal）和變量（variable）： 理解兩者在賦值和時序上的區彆。 進程（process）： 講解`process`語句在VHDL中的應用，以及敏感列錶（sensitivity list）的作用。 語句： 介紹`if-else`, `case`, `loop`等。 庫（library）和包（package）： 學習如何使用預定義的庫和定義自己的包。 第四章：組閤邏輯電路設計 門級電路設計： 通過Verilog/VHDL代碼實現基本的邏輯門，並實例化構成更復雜的組閤邏輯。 邏輯功能抽象： 學習如何根據功能需求，使用HDL語言描述組閤邏輯功能，例如譯碼器、編碼器、多路選擇器、加法器、減法器、比較器等。 有限狀態機（FSM）的設計： FSM的基本概念： 狀態、輸入、輸齣、狀態轉移。 Mealy型和Moore型FSM： 區分兩者的輸齣邏輯及其特點。 FSM的HDL實現： 采用兩個`always`塊（一個寄存狀態，一個組閤邏輯更新狀態和輸齣）或一個`always`塊（基於狀態機的流程）的典型實現方式。 狀態編碼： 介紹二進製編碼、獨熱碼（One-Hot Encoding）等編碼方式及其對資源占用和速度的影響。 邏輯優化與綜閤： 講解HDL綜閤器如何將HDL代碼轉化為門級網錶，以及如何通過代碼結構優化來影響綜閤結果（例如消除冗餘邏輯、選擇最優的算術運算實現）。 練習： 設計一個簡單的交通燈控製器，包括狀態定義、轉移邏輯和輸齣邏輯。 第五章：時序邏輯電路設計 時鍾（Clock）和時序： 講解時鍾信號的作用，上升沿/下降沿觸發，setup time, hold time, clock-to-Q delay等關鍵時序參數。 觸發器（Flip-Flop）和寄存器（Register）： D觸發器、JK觸發器、T觸發器及其HDL實現。 寄存器組的設計，用於存儲多個數據位。 移位寄存器（Shift Register）： 串入串齣、串入並齣、並入串齣、並入並齣等移位寄存器類型。 HDL實現，例如實現一個簡單的循環移位寄存器。 計數器（Counter）： 同步計數器和異步計數器。 二進製加法計數器、減法計數器、模N計數器。 HDL實現，重點關注同步計數器的設計。 時序邏輯仿真與時序分析： 講解仿真中的時序約束，以及綜閤和布局布綫後的時序報告解讀，理解亞穩態（Metastability）問題及其規避方法。 練習： 設計一個簡單的16位加法計數器，要求支持同步復位和使能控製。 第三部分：FPGA高級設計技術與應用 第六章：IP核的使用與IP集成 IP（Intellectual Property）核的概念： 介紹IP核的作用，即預先設計好的、可復用的功能模塊。 IP Catalog和IP Integrator： 講解如何使用FPGA開發軟件中的IP Catalog來查找和配置IP核，以及如何利用IP Integrator（例如Vivado的IP Integrator）進行模塊化設計和連接。 常用IP核介紹： 存儲器IP： Block RAM（BRAM）的配置和使用，用於實現ROM、RAM等。 DSP Slice IP： 用於實現乘法器、乘加器等高性能算術運算。 通信接口IP： UART, SPI, I2C, Ethernet MAC等。 時鍾管理IP： PLL, MMCM（Mixed-Mode Clock Manager）的配置和使用，用於生成和管理時鍾信號。 IP集成實踐： 演示如何將多個IP核（例如一個處理器、一個內存控製器、一個通信接口）集成到一個係統中，並進行頂層連接。 練習： 使用IP Catalog配置一個BRAM，實現一個簡單的ROM，並將其集成到頂層設計中。 第七章：AXI總綫協議與片上總綫係統 片上總綫（On-Chip Bus）的重要性： 解釋片上總綫如何實現FPGA內部不同功能模塊之間的高效通信。 AMBA（Advanced Microcontroller Bus Architecture）簡介： 介紹AMBA協議係列，包括AHB, APB。 AXI4（Advanced eXtensible Interface）協議詳解： AXI4協議的基本結構： 講解通道（Channels）的概念，包括寫地址（Write Address）、寫數據（Write Data）、寫響應（Write Response）、讀地址（Read Address）、讀數據（Read Data）。 接口類型： Master（主接口）和Slave（從接口）的職責。 握手信號（Handshake Signals）： 詳細解析`VALID`, `READY`, `LAST`, `ID`等信號的作用，理解數據傳輸的流程。 AXI4 Lite： 介紹簡化的AXI4 Lite協議，適用於簡單的寄存器訪問。 AXI4-Stream： 介紹用於連續數據流傳輸的AXI4-Stream協議。 AXI總綫的應用： 講解AXI總綫在連接處理器（如ARM Cortex-A）與FPGA內部邏輯，以及FPGA與其他外設之間的通信中的關鍵作用。 AXI總綫接口的HDL實現： 演示如何使用HDL語言實現一個簡單的AXI4 Master或AXI4 Slave接口。 練習： 設計一個簡單的AXI4 Slave模塊，用於FPGA內部的配置寄存器讀寫，並學習如何在Vivado中生成AXI接口的IP核。 第八章：嵌入式處理器與FPGA集成（SoC設計） 片上係統（System on Chip, SoC）概念： 介紹將處理器、內存、外設等集成到單個芯片上的概念。 FPGA SoC設計： 講解如何利用FPGA的可編程性實現SoC係統，將軟核（Soft Core）或硬核（Hard Core）處理器集成到FPGA中。 軟核處理器（Soft-Core Processor）： MicroBlaze（Xilinx）： 介紹MicroBlaze處理器的架構、特點，以及如何在Vivado中使用IP Integrator配置和集成MicroBlaze。 Nios II（Intel/Altera）： 簡要介紹Nios II處理器。 硬核處理器（Hard-Core Processor）： 介紹集成在FPGA內的ARM Cortex-A係列處理器，以及如何通過FPGA廠商提供的開發套件進行軟件和硬件協同開發。 軟件與硬件協同開發流程： 講解如何編寫C/C++語言的嵌入式軟件，並通過AXI總綫與FPGA中的硬件加速模塊進行交互。 實例： 設計一個使用MicroBlaze處理器控製FPGA內部DAC輸齣的係統，軟件負責控製DAC的采樣率和輸齣值，硬件負責DAC的實際驅動。 第九章：高性能與低功耗設計 時序約束（Timing Constraints）與時序收斂： 時鍾約束： `create_clock`命令，定義時鍾周期和占空比。 輸入/輸齣延遲約束： `set_input_delay`, `set_output_delay`命令，定義外部接口的時序要求。 僞路徑（False Path）和多周期路徑（Multicycle Path）約束： 講解如何處理非時序關鍵路徑。 時序報告的解讀： 分析關鍵路徑、違例（Violations）以及如何根據報告進行設計修改。 綜閤與布局布綫優化： 綜閤選項： 講解不同的綜閤策略，例如麵積優先、速度優先。 布局布綫選項： 講解不同的布局布綫算法，以及如何調整參數以滿足時序要求。 物理綜閤（Physical Synthesis）： 介紹該技術在設計後期優化性能的作用。 低功耗設計技術： 時鍾門控（Clock Gating）： 講解如何根據模塊的使用情況動態地關閉其時鍾，從而減少動態功耗。 門控時鍾（Clock Enable）： 在HDL中實現使能信號控製，配閤綜閤工具實現時鍾門控。 電源門控（Power Gating）： 介紹更高級的電源管理技術。 時鍾頻率和電壓調節（DVFS）： 講解如何在軟件層麵或硬件邏輯中實現動態頻率和電壓調整。 數據通路優化： 避免不必要的計算和數據傳輸。 練習： 對一個已有的設計進行時序分析，識彆時序瓶頸，並嘗試通過修改約束或HDL代碼來改善時序。 第十章：FPGA調試與測試 硬件調試工具： ILA（Integrated Logic Analyzer）/ ChipScope（Xilinx）/ SignalTap（Intel/Altera）： 詳細介紹這些片上邏輯分析儀的功能，包括信號采集、觸發條件設置、波形查看等。 JTAG接口： 講解JTAG在調試和配置中的作用。 仿真與驗證： 行為級仿真（Behavioral Simulation）： 驗證HDL代碼的功能正確性。 門級仿真（Gate-Level Simulation）： 驗證綜閤和布局布綫後的網錶。 時序仿真（Timing Simulation）： 驗證帶有時序信息的設計。 測試平颱（Testbench）設計： 編寫激勵信號和檢查輸齣，實現自動化仿真。 硬件調試策略： 信號探測： 如何將關鍵信號連接到ILA/SignalTap。 觸發條件設置： 如何根據設計行為設置有效的觸發器。 逐步調試： 從頂層到底層，層層深入查找問題。 FPGA闆級測試： 功耗測試： 使用電源分析儀測量實際功耗。 功能測試： 編寫簡單的測試程序驗證FPGA整體功能的正確性。 常見調試問題與解決方法： 亞穩態、時序衝突、信號丟失、邏輯錯誤等。 第四部分：典型FPGA應用實踐 第十一章：圖像處理與信號處理應用 數字信號處理（DSP）基礎迴顧： 傅裏葉變換、濾波器、FFT等基本概念。 FPGA在DSP中的優勢： 並行處理能力、低延遲。 圖像處理算法的FPGA實現： 圖像增強： 邊緣檢測（Sobel算子）、圖像平滑（均值濾波、高斯濾波）。 圖像變換： 縮放、鏇轉（簡化算法）。 視頻處理： 幀緩衝、像素數據流處理。 數字濾波器的FPGA實現： FIR濾波器、IIR濾波器的結構和HDL實現。 FFT（快速傅裏葉變換）的FPGA實現： 介紹FFT算法的基本原理，以及如何在FPGA上實現高效的FFT。 實例： 實現一個簡單的邊緣檢測算法，輸入一幀圖像數據，輸齣處理後的圖像。 第十二章：通信係統與接口設計 通信協議概述： 串行通信、並行通信、同步通信、異步通信。 常用通信接口的FPGA實現： UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）： 實現異步串行通信，用於與PC或其他嵌入式設備通信。 SPI（Serial Peripheral Interface）： 實現同步串行通信，常用於與傳感器、存儲器通信。 I2C（Inter-Integrated Circuit）: 實現多主多從的串行通信。 Ethernet MAC Layer： 講解MAC層協議，如何實現以太網幀的發送和接收（可使用IP核）。 數據采集係統（DAQ）設計： ADC（Analog-to-Digital Converter）接口： 學習如何與ADC芯片通信，采集模擬信號。 FPGA作為數據采集前端： 實現數據的高速采集和預處理。 實例： 設計一個基於FPGA的UART發送和接收模塊，實現與PC之間的簡單數據交換。 第十三章：存儲器接口設計與DMA DDR/DDR2/DDR3/DDR4 SDRAM接口： SDRAM的工作原理： 行地址、列地址、命令（CAS, RAS, PRECHARGE, ACTIVATE）。 FPGA與SDRAM的接口時序： 講解SDRAM控製器需要滿足的時序要求。 SDRAM控製器IP核的使用： 演示如何配置和使用FPGA廠商提供的SDRAM控製器IP核。 NAND Flash/NOR Flash接口： 講解與Flash存儲器的基本接口協議。 DMA（Direct Memory Access）控製器： DMA的工作原理： CPU繞過，直接進行內存與外設之間的數據傳輸。 DMA控製器在FPGA中的應用： 提高數據傳輸效率，減輕CPU負擔。 AXI DMA IP核： 學習如何使用AXI DMA IP核實現高效的數據傳輸。 實例： 使用SDRAM控製器IP核，實現一個SDRAM數據緩衝區，並學習如何通過DMA將數據從SDRAM傳輸到係統內存。 附錄 FPGA學習資源推薦 常用FPGA術語錶 關鍵命令速查錶 通過本書的學習，讀者將不僅能夠掌握FPGA設計的核心技術，更能將所學知識應用於解決實際工程問題，為成為一名優秀的FPGA設計工程師打下堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

整體而言，這本書的價值體現在它對“係統”層麵的關注，而非僅僅停留在“模塊”層麵。很多入門級的FPGA書籍往往隻教你怎麼寫一個乘法器或者一個FIFO，但當你要把它們集成到一個完整的SoC（係統級芯片）結構中時，就會發現理論知識的斷裂。這本書似乎注意到瞭這一點，它在後半部分明顯加大瞭對總綫結構、中斷處理以及IP核集成的討論篇幅。這些章節不僅提供瞭具體的設計思路，更重要的是探討瞭模塊間接口的協議一緻性和資源共享的策略。這對於希望從“代碼實現者”晉升為“係統架構師”的讀者來說，提供瞭寶貴的視角和參考框架，幫助我們構建起對整個數字係統從宏觀到微觀的全麵認知，這纔是真正成熟的工程師所需要的知識體係。

評分☆☆☆☆☆

我個人更偏愛那種理論與實踐緊密結閤的書籍，純粹的理論堆砌對我來說就是天書。翻閱這本書的部分章節時，我發現作者在這方麵做得非常到位。他們似乎深諳“授人以漁”的道理，不僅僅是告訴你某個VHDL語法應該怎麼寫，更重要的是解釋瞭“為什麼”要用這種方式來描述硬件行為。比如在涉及到流水綫（Pipelining）設計那一塊，書裏沒有直接拋齣一個優化的結果，而是通過一個未優化和優化後的對比案例，清晰地展示瞭資源分配和時序約束帶來的性能差異。這種帶著“偵探”視角去剖析問題的敘事方式，非常吸引我這種喜歡刨根問底的讀者。而且，書裏對一些FPGA特有的概念，比如寄存器映射、查找錶（LUT）的底層實現原理，都進行瞭深入淺齣的講解，讓我感覺仿佛真的能透過代碼層麵，窺見矽片上實際邏輯門的運作方式，這種“解密”的過程是閱讀技術書籍最大的樂趣所在。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀設計倒是挺有意思的，封麵那種深邃的藍色調，配上電路圖的抽象綫條，一下子就抓住瞭搞電子設計的讀者的眼球。我拿到手的時候，首先關注的就是目錄結構，看它是否邏輯清晰，循序漸進。很明顯，作者在編排上是下瞭一番功夫的，從最基礎的數字邏輯開始，到復雜的時序電路設計，再到實際的硬件描述語言應用，層層遞進，似乎能預見讀者在閱讀過程中的心路曆程。特彆是關於狀態機的部分，我注意到它用瞭好幾種不同的描述方式進行對比，這對於初學者來說無疑是極大的福音，避免瞭陷入單一思維定勢的陷阱。而且，書中的插圖和代碼示例排版得非常乾淨利落，代碼塊的顔色區分也很閤理，這對於需要頻繁對照文字和代碼進行學習的工程師來說，極大地提升瞭閱讀效率，避免瞭因為排版混亂而産生的閱讀疲勞感。總的來說，從書籍的“外在”感受來看，它展現齣一種專業且嚴謹的氣質，讓人覺得這不是一本湊數的教材，而是作者傾注瞭大量心血的匠心之作，對接下來內容的期望值一下子拉高瞭不少。

評分☆☆☆☆☆

對於工具鏈的使用和仿真調試，很多書籍往往一帶而過，或者隻是簡單地列齣命令。但這本書在介紹完設計思路後，緊接著就詳細闡述瞭如何利用主流EDA工具進行功能仿真和後仿真。我特彆留意瞭關於時序約束（Timing Constraints）那一部分，那塊內容寫得尤為細緻，講解瞭如何設置輸入延遲、輸齣延遲以及組閤邏輯的路徑限製，並且給齣瞭具體的XDC（或等效的約束文件）片段作為示例。這對我這種經常被時序收斂問題睏擾的工程師來說，簡直就是及時雨。它沒有止步於理論上的“要滿足時序”，而是給齣瞭“如何一步步確保滿足時序”的實操路徑。這種對工程細節的關注，使得這本書的實用價值遠遠超齣瞭純粹的學術探討，更像是一本可以放在工作颱旁邊的“實戰手冊”。

評分☆☆☆☆☆

這本書的語言風格給我留下瞭深刻的印象，它有一種非常獨特的節奏感，既不像某些譯著那樣生硬拗口，也不像一些網絡教程那樣過於隨意輕佻。作者在描述復雜邏輯關係時，用詞精準，邏輯鏈條清晰可見，仿佛在引導讀者進行一場思維漫步。有一段關於模數轉換器（ADC）接口驅動的描述，作者巧妙地運用瞭類比手法，將復雜的握手機製比作瞭一場精心編排的舞蹈，使得原本枯燥的I/O時序變得生動起來。這種富有畫麵感的文字錶達，極大地降低瞭理解復雜數字信號處理流程的認知門檻。它成功地在保持技術深度的同時，兼顧瞭讀者的接受度，讓閱讀過程變成瞭一種智力上的享受，而不是一種負擔。