勇敢的芯伴你玩转Xilinx FPGA 吴厚航 清华大学出版社 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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吴厚航 著

图书标签:

• FPGA
• Xilinx
• Verilog
• 数字电路
• 硬件设计
• 可编程逻辑
• 嵌入式系统
• 清华大学出版社
• 吴厚航
• 入门教程
• 实践指南

店铺： 煜城弘毅图书专营店

出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302474272

商品编码：30107027987

包装：平装-胶订

出版时间：2017-12-01

图书基本信息
图书名称	勇敢的芯伴你玩转Xilinx FPGA	作者	吴厚航
定价	59.00元	出版社	清华大学出版社
ISBN	9787302474272	出版日期	2017-12-01
字数		页码
版次	1	装帧	平装-胶订
开本	16开	商品重量	0.4Kg

内容简介

勇敢的芯伴你玩转Xilinx FPGA（电子设计与嵌入式开发实践丛书）使用Xilinx公司的Spartan 6 FPGA器件，由浅入深地读者从板级设计、基础入门实例、FPG内资源应用实例和综合进阶实例等方面，玩转FPGA逻辑设计。本书基于特定的FPGA实验平台，既有足够的理论知识深度作支撑，也有丰富的例程进行实践学习，并且穿插着笔者多年FPGA学习和开发过程中的经验和技巧。无论对于希望快速掌握Verilog语言进行FPGA开发的初学者，还是希望快速掌握基于Xilinx Spartan 6 FPGA进行开发的设计者，本书都是很好的选择。

作者简介

者简介吴厚航 有近10年的FPGA工程实践经历，擅长记录、分析并总结FPGA开发中的经验与技巧，也非常乐于分享。活跃于各大电子技术网站的FPGA社区或版块，多年来笔耕不辍、风雨无阻，不断地发表FPGA相关文章，其总点击量超过300万。著有多本FPGA技术相关图书，其诙谐的文字、贴近读者实际需求的知识点与经验技巧分享，赢得了广大读者的一致认可。

目录

Contents 目录 章FPGA开发入门 1.1FPGA基础入门 1.2FPGA的优势在哪里 1.3FPGA应用领域 1.4FPGA开发流程 第2章实验平台“勇敢的芯”板级电路详解 2.1板级电路整体架构 2.2电源电路 2.3复位与时钟电路 2.3.1关于FPGA器件的时钟 2.3.2关于FPGA器件的复位 2.3.3实验平台电路解析 2.4FPGA下载配置电路 2.5SRAM接口电路 2.6ADC/DAC芯片电路 2.7UART接口电路 2.8RTC接口电路 2.9导航按键电路 2.10VGA显示接口电路 2.11蜂鸣器、数码管、流水灯、拨码开关电路 2.12超声波接口、外扩LCD接口电路 第3章逻辑设计基础 3.10和1——精彩世界由此开始 3.2表面现象揭秘——逻辑关系 3.3内里本质探索——器件结构 第4章软件安装与配置 4.1ISE 14.6软件安装 4.1.1安装文件复制与解压缩 4.1.2虚拟光驱或解压缩安装 4.1.3ISE 14.6安装 4.2Modelsim SE 10.1安装 4.2.1安装文件复制与解压缩 4.2.2Modelsim SE安装 4.3文本编辑器Notepad 安装 4.4ISE中使用Notepad 的关联设置 4.5ISE与Modelsim联合仿真库编译 4.5.1操作系统确认 4.5.2Xilinx库编译 4.6ISE与Modelsim联合仿真关联设置 4.6.1modelsim.ini内容复制与粘贴 4.6.2ISE设置 4.7Platform Cable USB驱动安装 4.8串口芯片驱动安装 4.8.1驱动安装 4.8.2设备识别 勇敢的芯伴你玩转Xilinx FPGA 第5章基于仿真的个工程实例 5.1新建工程 5.2Verilog源码文件创建与编辑 5.2.1Verilog源码文件创建 5.2.2Verilog源码文件编辑 5.3Verilog语法检查 5.4Modelsim仿真验证 5.4.1ISE基本设置 5.4.2测试脚本创建与编辑 5.4.3调用Modelsim仿真 第6章基于板级调试的第二个工程实例 6.1PWM蜂鸣器驱动之功能概述 6.1.1功能概述 6.1.2设计源码 6.2PWM蜂鸣器驱动之引脚分配 6.2.1工程移植 6.2.2PlanAhead引脚分配 6.2.3脚本直接引脚分配 6.3PWM蜂鸣器驱动之综合、实现与配置文件产生 6.4PWM蜂鸣器驱动之FPGA在线下载配置 6.4.1开启iMPACT 6.4.2初始化下载线缆 6.4.3下载配置 6.5PWM蜂鸣器驱动之FPGA配置芯片固化 6.5.1PROM烧录文件生成 6.5.2固化PROM 6.6PWM蜂鸣器驱动之复位与FPGA重配置功能 6.6.1复位功能 6.6.2在线重配置功能 6.6.3配置状态指示灯 第7章基础入门实例 7.1蜂鸣器开关实例 7.1.1功能简介 7.1.2代码解析 7.1.3打开工程 7.1.4下载配置操作 7.2流水灯实例 7.2.1功能简介 7.2.2代码解析 7.2.3下载配置 7.33��8译码器实验 7.3.1功能简介 7.3.2代码解析 7.3.3板级调试 7.4按键消抖与LED开关实例 7.4.1按键消抖原理 7.4.2功能简介 7.4.3代码解析 7.4.4板级调试 7.5经典模式流水灯实验 7.5.1功能简介 7.5.2代码解析 7.5.3板级调试 7.6基于PLL分频计数的LED闪烁实例 7.6.1PLL概述 7.6.2功能简介 7.6.3新建IP核文件 7.6.4PLL配置 7.6.5模块化设计概述 7.6.6模块化设计实践 7.6.7代码解析 7.6.8板级调试 7.7数码管驱动实例 7.7.1数码管驱动原理 7.7.2功能概述 7.7.3代码解析 7.7.4板级调试 7.8SRAM读写测试 7.8.1SRAM读写时序解读 7.8.2功能简介 7.8.3代码解析 7.8.4Xilinx库设置 7.8.5功能仿真 7.8.6FPGA在线配置 7.8.7触发采样波形 7.9UART loopback测试 7.9.1功能概述 7.9.2代码解析 7.9.3板级调试 7.10VGA驱动ColorBar显示 7.10.1VGA概述 7.10.2功能简介 7.10.3代码解析 7.10.4板级调试 7.11LCD基本驱动实例 7.11.1LCD驱动时序 7.11.2功能简介 7.11.3代码解析 7.11.4装配 7.11.5板级调试 7.12LCD字符显示驱动 7.12.1字符取模 7.12.2ROM初始化文档创建 7.12.3新建源文件 7.12.4IP选择 7.12.5ROM配置 7.12.6功能简介 7.12.7代码解析 7.12.8板级调试 第8章FPG内资源应用实例 8.1基于ChipScope的超声波测距调试 8.1.1超声波测距原理 8.1.2功能简介 8.1.3代码解析 8.1.4硬件装配 8.1.5ChipScope源文件创建 8.1.6ChipScope配置 8.1.7ChipScope调试 8.2FPG内ROM实例 8.2.1功能概述 8.2.2代码解析 8.2.3ROM初始化文档创建 8.2.4新建源文件 8.2.5IP选择 8.2.6ROM配置 8.2.7Xilinx库设置 8.2.8功能仿真 8.2.9FPGA在线调试 8.2.10触发采样波形 8.3FPG内RAM实例 8.3.1功能概述 8.3.2代码解析 8.3.3新建源文件 8.3.4IP选择 8.3.5RAM配置 8.3.6功能仿真 8.3.7FPGA在线调试 8.4FPG内FIFO实例 8.4.1功能概述 8.4.2代码解析 8.4.3新建源文件 8.4.4IP选择 8.4.5FIFO配置 8.4.6功能仿真 8.4.7FPGA在线调试 8.5FPG内异步FIFO实例 8.5.1功能概述 8.5.2代码解析 8.5.3新建源文件 8.5.4IP选择 8.5.5FIFO配置 8.5.6功能仿真 8.5.7FPGA在线调试 8.6FPG内ROM FIFO RAM联合实例之功能 8.6.1功能概述 8.6.2代码解析 8.6.3功能仿真 8.6.4FPGA在线调试 第9章综合进阶实例 9.1基于数码管显示的超声波测距回响脉宽计数 9.1.1功能简介 9.1.2代码解析 9.1.3板级调试 9.2基于均值滤波处理的超声波测距回响脉宽计数 9.2.1功能简介 9.2.2滤波算法与实现 9.2.3代码解析 9.2.4板级调试 9.3基于进制换算的超声波测距结果显示 9.3.1功能简介 9.3.2距离计算公式实现 9.3.3进制换算实现 9.3.4代码解析 9.3.5乘法器IP核创建、配置与例化 9.3.6除法器IP核创建、配置与例化 9.3.7板级调试 9.4倒车雷达实例 9.4.1倒车雷达应用背景 9.4.2功能简介 9.4.3代码解析 9.4.4板级调试 9.5基于SRAM批量读写的UARTbulk测试 9.5.1功能概述 9.5.2代码解析 9.5.3板级调试 9.6基于数码管显示的RTC读取 9.6.1RTC芯片解析 9.6.2功能简介 9.6.3代码解析 9.6.4板级调试 9.7基于UART发送的RTC读取 9.7.1功能简介 9.7.2代码解析 9.7.3板级调试 9.8基于UART收发的RTC读写 9.8.1功能简介 9.8.2代码解析 9.8.3板级调试 9.9基于UART控制的VGA多模式显示 9.9.1功能简介 9.9.2代码解析 9.9.3板级调试 9.10基于LED显示的D/A输出驱动实例 9.10.1D/A芯片概述 9.10.2功能简介 9.10.3代码解析 9.10.4板级调试 9.11基于按键调整和数码管显示的D/A输出实例 9.11.1功能简介 9.11.2代码解析 9.11.3板级调试 9.12波形发生器 9.12.1功能简介 9.12.2代码解析 9.12.3IP核CORDIC配置与例化 9.12.4Xilinx库设置 9.12.5功能仿真 9.12.6板级调试 9.13基于数码管显示的A/D采集实例 9.13.1A/D芯片接口概述 9.13.2功能简介 9.13.3代码解析 9.13.4板级调试 9.14A/D和D/A联合测试 9.14.1功能简介 9.14.2代码解析 9.14.3板级调试 9.15RTC时间的LCD显示和UART设置 9.15.1功能简介 9.15.2代码解析 9.15.3板级调试

编辑推荐

（1）勇敢的芯伴你玩转Xilinx FPGA（电子设计与嵌入式开发实践丛书）基于Xilinx公司的Spartan6 FPGA器件，“理论 实践”的学习方式。（2）丰富的例程讲解：基础入门实例、基于FPG上资源的应用实例、综合进阶实例。、（3）提供Xilinx FPGA的一站式入门学习方案：基础概念阐释、板级电路解析、开发工具安装配置、丰富的Verilog例程讲解。

文摘

序言

探索数字世界的奥秘：FPGA 设计与应用入门 数字集成电路（Integrated Circuit，IC）技术是现代电子信息产业的基石，而现场可编程门阵列（Field-Programmable Gate Array，FPGA）作为一种高度灵活、可重构的数字逻辑器件，正日益成为推动技术创新的关键力量。它赋予了设计者直接将硬件逻辑“编程”的能力，极大地缩短了产品开发周期，降低了开发成本，并在高性能计算、人工智能、通信、航空航天等众多前沿领域展现出不可替代的价值。 本书旨在为广大工程技术人员、在校学生以及对数字逻辑设计和FPGA技术感兴趣的爱好者提供一个全面而深入的入门指南。我们希望通过条理清晰的讲解、丰富的实例分析和实践操作指导，帮助读者系统地掌握FPGA的设计流程、核心概念以及常用的开发工具和技巧，从而能够独立完成FPGA项目的开发，并将其应用于实际的工程问题中。 第一部分：FPGA 技术概览与基础理论 在正式踏入FPGA的实践世界之前，我们首先需要建立起对FPGA技术及其背后理论的深刻理解。本部分将从宏观层面介绍FPGA的发展历程、市场格局以及它在集成电路设计中的独特地位。我们将深入探讨FPGA的内部结构，理解其由查找表（LUT）、触发器（Flip-Flops）、可配置逻辑块（CLB）、输入/输出块（IOB）以及可编程互连线等基本单元构成的精妙设计。通过对比FPGA与其他集成电路（如ASIC、CPLD）的优劣势，读者将能够更清晰地认识FPGA的应用场景和技术优势。 此外，本部分还将回顾数字逻辑设计的基石——组合逻辑和时序逻辑。我们将复习门电路、触发器、寄存器、计数器等基本逻辑单元的工作原理，并通过实际例子讲解如何利用这些基本单元构建复杂的数字系统。理解这些基础概念对于后续的HDL（Hardware Description Language）编程至关重要。 第二部分：硬件描述语言（HDL）深度解析 硬件描述语言（HDL）是现代数字逻辑设计和FPGA开发的核心工具。本书将重点介绍两种最主流的HDL：Verilog和VHDL。我们并非简单地罗列语法，而是侧重于如何运用HDL来描述硬件的结构和行为。 Verilog HDL： 作为一种C语言风格的HDL，Verilog以其简洁易懂的语法受到广泛欢迎。我们将从最基本的模块（module）、端口（port）、数据类型（reg, wire）、运算符（assign, always）开始，逐步深入到层次化设计、任务（task）、函数（function）、参数化设计以及各种建模风格（数据流、行为级、结构化）。我们将通过大量的实际代码示例，展示如何用Verilog描述组合逻辑（如加法器、译码器、多路选择器）和时序逻辑（如寄存器、状态机）。重点将放在如何编写可综合（synthesizable）的Verilog代码，这是实现FPGA设计的关键。 VHDL： VHDL（VHSIC Hardware Description Language）以其严谨的语法和强大的类型检查能力，在工业界，特别是在一些对可靠性要求极高的领域（如军工、航空航天）得到了广泛应用。我们将系统讲解VHDL的架构（architecture）、实体（entity）、端口（port）、信号（signal）、变量（variable）、类型（type）、进程（process）、并发语句（concurrent statements）等核心概念。通过对比Verilog，读者将能够根据自身需求选择合适的HDL进行开发。同样，我们将提供丰富的可综合VHDL代码示例，帮助读者掌握用VHDL进行数字电路设计的方法。 第三部分：FPGA 开发流程与工具链 掌握HDL语言只是FPGA开发的第一步，更关键的是如何将HDL代码转化为能在FPGA芯片上运行的逻辑。本部分将详细介绍FPGA的完整开发流程，并深入讲解主流的FPGA开发工具链。 开发流程详解： 我们将按照实际的开发顺序，详细解析以下关键步骤： 需求分析与系统设计： 如何根据项目需求，进行顶层设计和模块划分。 HDL编码： 使用Verilog或VHDL编写硬件逻辑。 功能仿真（Functional Simulation）： 在软件层面验证HDL代码的功能正确性，这是保证设计质量的重要环节。我们将讲解仿真模型、测试平台（testbench）的编写，以及如何使用仿真工具观察信号波形。 综合（Synthesis）： 将HDL代码转化为网表（netlist），即逻辑门和触发器的集合。我们将讨论综合工具的工作原理，以及如何优化代码以获得更好的综合结果（如面积、速度）。 布局与布线（Place & Route）： 将综合后的网表映射到FPGA的物理资源上，包括逻辑单元的放置和布线。我们将分析布局布线过程中可能遇到的问题，以及如何通过约束（constraints）来指导布局布线过程，以满足时序和功耗要求。 时序仿真（Timing Simulation）： 在完成布局布线后，对电路进行时序分析，以验证其在实际运行速度下的时序是否满足要求。 下载与硬件调试： 将最终生成的比特流（bitstream）下载到FPGA芯片，并在实际硬件上进行功能和性能的调试。我们将介绍常用的下载接口和调试工具。 主流FPGA开发工具： 本部分将以Xilinx（现AMD Xilinx）的Vivado Design Suite为例，详细介绍其主要功能模块和操作流程。我们将指导读者如何创建项目、导入源代码、进行仿真、运行综合、布局布线、配置器件以及进行硬件调试。对于Intel（原Altera）的Quartus Prime等其他主流FPGA开发工具，我们将简要介绍其核心特点和异同，帮助读者建立跨平台的视野。 第四部分：FPGA 核心设计技巧与进阶主题 在掌握了FPGA开发的基本流程后，本部分将聚焦于提升设计效率和性能的关键技巧，并初步涉及一些进阶主题。 约束（Constraints）的应用： 约束是指导FPGA工具进行综合、布局布线，并最终满足设计指标的关键。我们将详细讲解时序约束（如时钟频率、时序路径延迟）、IO约束（如引脚分配、电平标准）、综合约束和布局布线约束等。熟练运用约束能够显著提高设计质量和开发效率。 状态机（Finite State Machine，FSM）设计： 状态机是实现复杂控制逻辑的常用方法。我们将深入讲解Mealy型和Moore型状态机的区别，以及如何使用HDL进行高效的状态机设计。我们将通过实际案例，如交通灯控制器、序列检测器等，来演示状态机的设计过程。 IP核（Intellectual Property Core）的使用： IP核是预先设计好的、经过验证的硬件模块，能够极大地加速开发进程。我们将介绍如何查找、例化和配置各种常用的IP核，如DDR控制器、PCIe控制器、千兆以太网控制器、DSP模块等。 时序分析与优化： 时序问题是FPGA设计中最常见也是最具挑战性的问题之一。我们将深入讲解时序违例（timing violation）的产生原因，并提供多种行之有效的优化策略，包括代码优化、约束优化、以及对布局布线结果的分析和调整。 片上调试（On-Chip Debugging）： 学习如何利用FPGA厂商提供的片上调试工具，如Xilinx的ILA（Integrated Logic Analyzer）和VIO（Virtual Input/Output）等，能够极大地提高硬件调试的效率和准确性。 低功耗设计基础： 随着FPGA在便携式设备和物联网领域的应用日益广泛，低功耗设计也变得越来越重要。我们将介绍一些基本的低功耗设计概念和实现方法。 第五部分：FPGA 应用实例与实战项目 理论学习最终需要通过实践来巩固和深化。本部分将提供一系列精心设计的FPGA应用实例，涵盖不同的技术领域，帮助读者将所学知识融会贯通，并激发他们进行独立设计的灵感。 基础数字电路设计： 例如，如何设计一个简易的LED闪烁模块、按键消抖电路、简单的算术单元等，通过这些小项目，读者可以快速熟悉开发工具和基本的HDL编写。 通信接口设计： 如UART（通用异步收发器）、SPI（串行外设接口）、I2C（集成电路总线）等常用通信接口的设计与实现。 信号处理应用： 例如，一个简单的FIR（有限冲击响应）滤波器或IIR（无限冲击响应）滤波器的FPGA实现。 小型嵌入式系统： 结合CPU核（如Xilinx的MicroBlaze）和外围IP核，构建一个简单的嵌入式系统，实现数据采集、控制等功能。 进阶项目启发： 如简单的图像处理、音频处理、或基于FPGA的简单机器学习推理演示等。 每个实例都将包含详细的硬件设计思路、HDL代码实现、仿真验证和硬件实现步骤。我们将鼓励读者积极动手实践，对提供的代码进行修改和扩展，从而真正掌握FPGA的设计精髓。 结语 FPGA技术是一个充满活力和创新潜力的领域。掌握FPGA的设计与应用，不仅能够为工程师的职业生涯增添重要的竞争力，更能为他们打开探索数字世界无限可能的大门。本书希望成为读者开启这段精彩旅程的可靠向导，愿您在FPGA的设计世界里，能够尽情挥洒创意，实现您的数字梦想。

评分☆☆☆☆☆

作为一名FPGA爱好者，我尝试过不少入门书籍，但总觉得很多内容要么过于枯燥，要么不够深入，导致我学习的进度一直比较缓慢。最近听说了《勇敢的芯伴你玩转Xilinx FPGA》这本书，听说这本书在Xilinx FPGA的学习方面做得非常出色，引起了我的极大兴趣。我特别希望这本书能够提供一些关于Xilinx FPGA芯片家族的深入剖析，比如Artix-7、Kintex-7、Virtex-7等不同系列的区别和优势，以及如何根据具体项目需求进行选择。同时，对于FPGA开发中常见的时序约束、时序分析等关键技术，我希望书中能够有详细的讲解，帮助我理解并掌握如何优化设计，避免时序违例。另外，如果书中还能涉及一些高级应用，比如嵌入式软核（如MicroBlaze）的集成和开发，或者一些DSP、AXI总线等在FPGA上的实现，那将大大拓宽我的视野，让我对FPGA的应用潜力有更深的认识。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计就很有吸引力，柔和的色彩搭配上充满科技感的图案，让人一眼就能感受到它所蕴含的知识能量。我之前对FPGA一直只有模糊的概念，总觉得它是一个很高深莫测的领域，但看到这本书名“勇敢的芯伴你玩转Xilinx FPGA”，就觉得很有亲切感，仿佛它能带领我这个小白一步步深入探索。吴厚航教授的名字也让我对内容的专业性和深度有了信心，毕竟是清华大学出版社出版的，质量应该是可以保证的。我特别期待书中能够用通俗易懂的语言，配合丰富的图示和实例，将FPGA的开发流程、常用IP核的使用、Verilog HDL的语法以及一些经典的FPGA应用案例都讲清楚。最好能从最基础的“点亮LED”开始，循序渐进地引导读者掌握核心概念，逐步挑战更复杂的项目，让我能够真正地“玩转”FPGA，而不是停留在理论层面。

评分☆☆☆☆☆

我是一名初入嵌入式开发的工程师，对于FPGA一直心有余悸，总觉得它比单片机开发要难上几个量级。但随着项目需求的不断提升，一些高性能、高并行度的计算任务确实需要FPGA来解决。恰好最近在网上看到了《勇敢的芯伴你玩转Xilinx FPGA》这本书，书名听起来就很有指导性，而且作者是吴厚航教授，清华大学出版社的出品也让我很放心。我特别希望能在这本书中找到关于Xilinx FPGA系列芯片的详细介绍，包括它们各自的特点、适用场景以及选型指南。同时，对于FPGA的开发工具链，比如Vivado，我也希望书中能给出详细的安装、配置和使用教程，涵盖从项目创建到综合、实现、下载的整个流程。另外，书中如果能包含一些实用的例程，比如数据采集、信号处理、图像识别等与我工作相关的应用，那就太棒了，可以直接拿来借鉴和修改。

评分☆☆☆☆☆

我是一名对电子技术充满好奇心的技术爱好者，虽然之前没有接触过FPGA，但一直听说它在人工智能、物联网、通信等领域有着广泛的应用前景。在寻找入门书籍时，《勇敢的芯伴你玩转Xilinx FPGA》这本书引起了我的注意。我希望这本书能够像一个耐心的向导，带领我这个零基础的读者，从认识FPGA是什么，到了解FPGA的基本原理，再到如何使用Xilinx的开发工具进行简单的实验。我期待书中能够用生动形象的比喻和图解，来解释FPGA的内部结构和工作方式，让我这个“小白”也能轻松理解。同时，我也希望书中能提供一些有趣且具有启发性的FPGA小项目，比如简单的游戏控制器、LED灯光秀、或者一个简单的音频发生器，通过实际动手操作，来巩固学习的知识，激发我对FPGA的进一步探索热情。

评分☆☆☆☆☆

我是一名在校的电子信息工程专业的学生，在课堂上接触过FPGA的理论知识，但实际操作起来总感觉有些力不从心。市面上关于FPGA的书籍不少，但很多都过于理论化，或者案例不够贴近实际。看到《勇敢的芯伴你玩转Xilinx FPGA》这本书，感觉它的定位非常准确，既有学术的严谨性，又强调“玩转”，这正是我们学生需要的。我特别期待书中能够深入讲解FPGA的体系结构，包括可编程逻辑单元、布线资源、IO接口等，让我对FPGA的内部工作原理有一个更清晰的认识。此外，Verilog HDL作为FPGA的主要硬件描述语言，我希望书中能有系统性的讲解，从基本语法到高级技巧，并辅以大量实例，帮助我掌握如何用Verilog HDL来描述硬件电路。如果书中还能介绍一些FPGA常用的开发板和配套的实验资源，那就更完美了，能够帮助我快速上手实践。