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內容簡介

　　深入淺齣玩轉FPGA(第3版)【博客藏經閣叢書】

　　本書收集整理瞭作者在FPGA項目實踐中的經驗點滴。書中既有常用FPGA設計方法和技巧的探討,引領讀者掌握FPGA設計的精髓;也有很多生動的項目案例分析,幫助讀者加深對重要知識點的理解,並且這些案例大都以特定的工程項目為依托,有一定的藉鑒價值。此外,本書還有多個完整的項目工程實例,讓讀者從係統角度理解FPGA的開發流程。本書從工程實踐齣發,旨在引領讀者學會如何在FPGA的開發設計過程中發現問題、分析問題並解決問題。本書的主要讀者對象為電子、計算機、控製及信息等相關專業的在校學生、從事FPGA/CPLD開發設計的電子工程師以及所有電子設計製作的愛好者們。

目錄

第一部分 基礎普及
筆記1 初識FPGA
一、關於FPGA的一些基本概念
二、關於FPGA的基本結構
筆記2 應用領域
一、邏輯黏閤與實時控製
二、信號采集處理與協議實現
三、原型驗證係統、片上係統與其他應用
筆記3 開發流程
一、需求分析到模塊劃分
二、設計輸入到綜閤優化
三、實現到時序收斂
四、仿真測試到闆級調試

第二部分 基本語法
筆記4 語法學習的經驗之談
筆記5 可綜閤的語法子集
一、模塊聲明類語法：module…endmodule
二、端口聲明：input，output，inout
三、參數定義：parameter
四、信號類型：wire，reg等
五、比較判斷：if…else，case…default…endcase
六、循環語句：for
七、任務定義：taskendtask
八、連續賦值：assign，問號錶達式（？：）
九、always模塊
十、運算操作符
十一、賦值符號：＝和＜＝
筆記6 代碼書寫規範
一、代碼書寫規範
二、標識符
三、格式
四、注釋
筆記7 代碼風格
一、代碼風格概述
二、寄存器電路的設計方式
三、同步以及時鍾的設計原則
四、雙嚮引腳的控製代碼
五、提升係統性能的代碼風格

第三部分 設計技巧與思想
筆記8 漫談狀態機設計
一、狀態機的基本概念
二、3種不同狀態機寫法
筆記9 復位設計
一、異步復位與同步復位
二、復位與亞穩態
三、異步復位、同步釋放
四、PLL配置後的復位設計
筆記10 FPGA重要設計思想及工程應用
一、速度和麵積互換原則
二、乒乓操作及串／並轉換設計
三、流水綫設計
四、邏輯復製與模塊復用
五、模塊化設計
六、時鍾設計技巧
筆記11 基於FPGA的跨時鍾域信號處理
一、同步設計思想
二、單嚮控製信號檢測
三、專用握手信號
四、搞定亞穩態
五、藉助於存儲器

第四部分 仿真測試
筆記12 簡單的Testbench設計
一、Testbench概述
二、基本Testbench的搭建
筆記13 Testbench書寫技巧
一、封裝有用的子程序
二、關於變量的定義
三、HDL的並行性
四、結構化Testbench
五、讀／寫紊亂狀態
六、防止同時調用task
筆記14 測試用例設計
一、模擬串口自收發通信
二、乘法器全覆蓋測試
三、可重用MCU讀／寫設計

第五部分 時序分析
筆記15 時序分析基礎
一、基本的時序分析理論
二、時鍾、建立時間和保持時間
三、基本時序路徑分析
四、reg2reg路徑的時序分析
筆記16 reg2pin時序分析案例
筆記17 pin2reg時序分析案例
筆記18 基於TimeQuest的時序分析
一、從Technology Map Viewer分析Clock Setup Slack
二、基於TimeQuest的reg2reg之Tb分析
三、添加時序例外
四、多周期約束的基本用法
五、QuartusⅡ流水綫均衡負載設置實例
六、讀SRAM時序約束分析
七、源同步接口的時序模型
八、recovery時序優化一例
九、基於Chip Planner的時序優化一例

第六部分 實踐經驗與感悟
筆記19 係統架構思想
一、FPGA到底能做什麼
二、DMA無處不在
三、圖片顯示速度測試報告
四、仲裁邏輯設計要點
五、硬件加速：用起來很美
六、數據吞吐量預估一例
七、秒殺FPGA片間通信
八、FPGA+CPU：並行處理大行其道
筆記20 實踐應用技巧
一、被綜閤掉的寄存器
二、Vcrilog中宏定義位寬帶來的問題
三、Verilog代碼可移植性設計
四、Cyclone器件全局時鍾盡在掌控
五、CycloneⅢ原型開發調試
六、M4K使用率
七、榨乾FPGA片上存儲資源
八、存儲器實現方式轉換
九、關於MAXⅡ上電和復位的一點討論
十、基於A1tera FPGA的LVDS配置實例
十一、用FPGA的差分輸入實現A／D轉換
十二、守株待兔，收效顯著
筆記21 闆級調試
一、復用引腳，陷阱多多
二、EPCS芯片的信號完整性問題
三、都是I／O弱上拉惹的禍
四、被忽略的硬件常識——I／O電氣特性
五、PLL專用輸齣引腳帶來的反思
六、毛刺濾波的一些方法
七、基於FPGA的LVDS差分阻抗設計應用實例
八、使用FPGA時鍾展頻技術搞定RE測試

第七部分 項目案例
筆記22 DIY邏輯分析儀
一、背景介紹
二、功能需求及模塊劃分
三、數據采集、觸發及存儲
四、基於VGA的顯示界麵設計
筆記23 DIY數碼相框
一、背景介紹
二、功能需求及模塊劃分
三、SPI接口控製
四、SD卡數據存儲結構與FAT16文件係統
五、SD卡初始化及讀操作
六、SDRAM控製器設計
七、BMP格式圖片顯示

第八部分 網絡雜文
筆記24 苦練基本功
一、datasheet要看原版
二、開發工具要熟練
三、焊接功底要紮實
四、不要厭煩寫文檔
筆記25 永遠忠於年輕時的夢想
筆記26 年輕正當時
筆記27 FPGA工程師：持守夢想or屈於現實
參考文獻

前言/序言

　　時光荏苒,歲月如梭,轉眼間,本書第1版齣版至今已是第7個年頭。翻看當當網的硬件圖書子類年度暢銷榜,《深入淺齣玩轉FPGA》居然也是常年占據前8的位置。對於這樣一本專業性很強的技術類圖書,原本就很小眾,竟也能夠取得如此成績,實屬不易。而在特權同學看來,更多的是一份責任,一份將此書的再版用心做得更好的決心。7年,對於任何人任何事都是一段不短的旅程。而對於特權同學,從年少多夢到腳踏實地,從追求全麵到喜歡專注,從懵懂無畏到學習降卑;對於FPGA的認知,也是從理論到實踐,從錶象到內裏,不敢說自己已經達到瞭怎樣的境界,但至少,還留在瞭這條通往技術聖殿的康莊大道上,不偏左右。所以,7年過去瞭,我還可以繼續以技術的視角去審視過去所寫的文字。除此以外,特權同學也是使盡洪荒之力,意圖將這些年一些新的感悟和總結也躍然紙上,分享給廣大的讀者。尤其是本書的第二部分和第五部分,基礎語法和時序分析方麵的技術點,這分彆是初學者和進階者的難點、痛點,因此書中既有理論的闡釋說明,也有一定的案例解析。全書內容有限,有增必有減,因此某些章節的內容也會有些刪減,但是目的隻有一個,將最精華的部分繼續呈現給讀者。還記得,請EDN編輯部幫忙寫的第1版序言的大標題“寫一本好書吧”,時間在教會我讀懂這句話的真正內涵,它不帶任何的功利色彩,它隻是一種不斷的給予,一種隻知付齣的分享……思緒突然讓我想起瞭一首詩歌,僅以它開頭的幾句話收尾———讓我愛而不受感戴讓我事而不受賞賜讓我盡力而不被人記讓我受苦而不被人睹隻知傾酒不知飲酒……

　　特權同學2017年3月於上海

　　前言

　　FPGA器件的應用是繼單片機之後,當今嵌入式係統開發中最為熱門的關鍵技術之一,在國內也有著很廣泛的應用群體。對於很多還在高校裏深造的學生,甚至一些從未接觸過FPGA的硬件工程師們,都希望能夠掌握這樣一門新技術。而基於FPGA的開發設計與以往的軟件或硬件開發有著很大的不同,Verilog或VHDL等硬件描述語言的使用也有著很多的技巧和方法。如何能夠快速掌握這門技術呢?捷徑是沒有的,需要學習者多花時間和精力。從特權同學個人的學習經曆來看,理論很重要,實踐更重要。理論與實踐結閤過程中更需要多思考,多分析,多總結。在初學時,特權同學也曾買過市場上的FPGA/CPLD實驗闆,開始實踐時也隻是簡單的學會瞭下載配置,對一些通用的外設玩得更嫻熟而已。但是這還遠遠不夠,在實例代碼的學習過程中,特權同學對代碼風格的重要性感受頗深。玩過這些闆子,特權同學重新迴歸理論,開始大量的閱讀Altera和Xilinx官方提供的Handbook和ApplicationNote,從中更是領悟瞭很多的設計技巧和方法,也發現要真刀真槍的做一個FPGA項目也並非易事。在這期間,特權同學參與瞭不少小項目的設計工作,由於沒有高人指點,花瞭很多時間和精力在琢磨,也算是走瞭不少彎路。但是很慶幸,功夫不負有心人,在一大堆英文資料和實際摸索中,一個個設計難點都迎刃而解。FPGA設計的精髓不僅僅是設計輸入,那頂多不過是整個流程中最重要的一部分而已,如何對綜閤與布局布綫結果進行優化、如何更有效進行驗證、如何達到時序收斂等問題都是至關重要的。FPGA開發既簡單又不簡單,還是那句話,設計者要用心去學習、去分析、去感悟、去總結。FPGA設計中也不該有絕對的對和錯,具體問題具體分析纔是最適用的方法。本書收集整理瞭作者在FPGA項目實踐中的經驗點滴。書中既有常用FPGA設計方法和技巧的探討,引領讀者掌握FPGA設計的精髓;也有很多生動的項目案例分析,幫助讀者加深對重要知識點的理解,並且這些案例大都以特定的工程項目為依托,有一定的藉鑒價值。此外,本書還有多個完整的項目工程實例,讓讀者從係統角度理解FPGA的開發流程。

　　全書的內容可以分為三大塊。第一~五部分,主要是針對FPGA的開發流程,從基礎知識入手,先介紹一些基本概念,然後針對開發流程中最重要的環節,從實踐的角度帶領讀者逐步深入。第六、七部分,以特權同學的項目經曆為基礎,有點滴的經驗和感悟,也有完整的項目實例,希望能夠讓讀者與FPGA的開發與設計有更緊密的接觸。第八部分是特權同學作為一個電子工程師(FPGA工程師)的一些感悟雜文。對於初學者,特權同學可以很負責任地說,想利用這本書一步登天是不可能的。這本書充其量隻能是一本不錯的參考書而已,初學者應該更多的在這些實例中學習如何發現問題、分析問題、解決問題。對於有一定基礎的人,這本書不同於以往的教科書,它從實踐齣發,或許能夠讓你眼前一亮。它不會隻是簡單的嘮叨代碼風格,它會給齣兩個風格迥異的結果讓你去感受;它也不會隻是生搬硬套地先把時序理論敘述一通,再依葫蘆畫瓢地演示開發工具的使用方法,它更是要告訴你為什麼要做時序分析、分析什麼、怎麼分析,列舉一些實例教會大傢如何學以緻用……書中的很多方法和技巧都是經典的用法,並非特權同學突發奇想,當然也有一些是特權同學對自己過往設計的總結整理而歸納齣來的。也許書中的某些內容錶述欠妥,也很期待高人指點。附上特權同學的E-mail:wuhouhang@163.com,也歡迎大傢到百度網盤免費下載(網址:http://pan.baidu.com/s/1mDoPg)。緻謝……感謝夏宇聞老師為本書第2版作序,感謝《EDNChina電子設計技術》的編輯們為本書第1版作序,能得到你們的指點,感覺萬分榮幸。感謝EDN的廖彩雲、黃娜、硃雪薇、王誌華以及網站的所有編輯和領導為廣大電子愛好者提供瞭一個施展纔華的舞颱,感謝RickySu、riple、wind330、yulzhu(硃玉龍)、缺氧(張亞峰)、Bingo(韓彬)等博友曾給予特權同學的幫助以及對本書齣版的支持。感謝好友陳衛東和餘國峰的支持。謹以此書獻給特權同學所有的親戚朋友們,尤其是給瞭特權同學一個健康、溫馨成長環境的父母和一直默默無聞地支持特權同學的妻子。這本書的順利齣版離不開你們。最後,要感謝那本神之於人最美妙最寶貴的奇書———那是聯閤國大廈奠基時置於地下基穴之中稱“唯此書世界纔有和平”的一本書———更是對人類曆史産生著巨大影響的一本書———《聖經》。從小在基督徒傢庭長大的特權同學,研讀《聖經》是每天的必修課,不知道這些年來祂改變瞭特權同學多少,但特權同學清楚地意識到祂將影響特權同學的一生。半導體行業的發展日新月異,也許若乾年後,這本書的內容已不再為人所津津樂道。但是《聖經》所啓示齣的最高標準道德及人生的奧秘纔是值得每個人用心去追求的,確實是一本不容錯過的真正好書。這也正是特權同學選擇以祂為本書的每個部分做小結的原因。特權同學真心地期望這本書的每位讀者在瀏覽過此書後,也能夠輕輕地拿起《聖經》……

　　吳厚航2009年10月第1版初稿2017年3月第3版修改

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很好很好很好很好很好很好

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印刷有問題，有重影

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跟第一版沒什麼區彆,假大空,總是說應該這麼這麼做,從不告訴你具體做法和為什麼這麼做

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好書好書好書，值得一看

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很經典的書，買來好好看

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嗬嗬，看電子版有點纍，弄本書看看，重要的事內容蠻適閤入門學習

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瞭解網絡的必須買，看看代碼，跟蹤下

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此用戶未填寫評價內容

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跟第一版沒什麼區彆,假大空,總是說應該這麼這麼做,從不告訴你具體做法和為什麼這麼做

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