基于VHDL的FPGA和NiosII实例精炼(个人入门)添加书签

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基于VHDL的FPGA和NiosII实例精炼(个人入门),主要讲解VHDL语言的使用和NiosII系统的使用.FPGA入门好资料
内容简介 本书分为4个部分: Quartus I软件的基本操作、VHDL语法介绍、FPGA设计实例和 Nios lI 设计实例。首先介绍了 QuartusⅡl的基本操作,包括工程的新建、代码的编辑、原理图的设计 VHDL代码设计、仿真及FPGA配置文件的下载等FPGA的设计。之后详细介绍了VHDL的基 本语法,且配合VHDL程序实例以一个一个VHDL知识点的方式介绍,让读者从复杂的VHDL 语法中解脱出来。然后,以实例为切入点,从简单到复杂,介绍了组合电路的建模、时序电路的建 模、综合实例的设计。接下来在NiosⅡ的讲解中,本书首先介绍了最小NiosⅡl系统的搭建,并以 多种使用方式介绍其自带的邛模块使用,包括rIO模块的应用、UART模块的应用、定时器模块 的应用、DMA模块的应用;最后介绍两个实用型的NiosⅡ系统:基于DS18B20的温度传感系统和 基于PCF8563的时钟实时显示系统 本书总结了编者几年来的FPGA设计经验,力求给初学者或是想接触这方面知识的读者提供 种快速入门的方法。本书适合电子相关专业的大学生、FPGA的初学者以及对FPGA有兴趣的 电子工程师。 图书在版编目(CIP)数据 基于ⅤHDL的FPG∧和Nios∏实例精炼/刘福奇编著 北京:北京航空航天大学出版社,2011.3 ISBN978-7-5124-0339-0 Ⅰ.①基…Ⅱ.①刘…Ⅲ.①可编程序逻辑器件②硬 件描述语言,VHDL一程序设计Ⅳ.①TP332.1②TP312 中国版本图书馆CIP数据核字(2011)第020549号 版权所有,侵权必究。 基于ⅤHDL的FPGA和NiosⅡ实例精炼 图书 刘福奇编著 SHU. CO 责任编辑董立娟 北京航空航天大学出版社出版发行 北京市海淀区学院路37号(郎编100191)htp://www.buaapress.com.cn 发行部电话:(010)82317024传真:(010)82328026 读者信箱:emsbook@gmai.com邮购电话:(010)82316936 印刷有限公司印装各地书店经销 开本:787×9601/16印张:25.25字数:566千字 2011年3月第1版2011年3月第1次印刷印数:4000册 BN978-7-5124-0339-0定价 自从20世纪90年代FPGA问世以来,它的发展速度用飞快来形容一点也不过,而且在 以后相当长的时间内还将飞快发展。从最初的逻辑门电路的替代,到现在系统级的应用。随 着微电子及其他相关技术的快速发展,一片FPGA芯片上所包含的资源将越来越丰富,可实 现的功能将越来越强大。这使得FPGA的应用领域将不断扩大,可以说,每一个FPGA的设 计都是一个创新的成果。同时对FPGA设计人员的要求也不断提高,这就要求FPGA设计人 员不断学习与交流,这样才能在这个飞快发展的行业实现自身的价值。 FPGA设计需要掌握的知识比较多,需要有基本电子电路的基础、数字电路或是数字逻辑 的基础、至少掌握一门硬件描述语言(VHDL或Ⅴ erilog hdl),而且还需要对处理器、系统设 计有所了解。本书努力为读者提供一种让初学者特别是对FPGA有兴趣的读者快速人门的 方法。 动笔之前,编者回想了刚从大学毕业加入工作岗位初次接触FPGA的情景,那种对FP GA这种新鲜的电路设计方式所吸引的心情,现在仍能感觉到。虽然以后的工作中,FPGA带 来的还有设计与调试的烦恼,但是对FPGA的兴趣仍然没有减少。在这想说的是,FPGA设 计是件伤脑的活儿,一个成功的FPGA设计需要考虑成本、速度、时序要求、代码整洁、设计复 用、与外部设备的兼容性等相关问题。因此,只有兴趣才能保持不断的学习与进步。 本书按照初学者的思维,首先介绍开发工具的基本操作;接着在开发工具中,配合实例介 绍了VHDL的知识点,把复杂的VHDⅠ语法分解成一个一个知识点,各个击破;有了前面两 项基本功,就可以进行简单的设计,包括组合逻辑电路的建模和时序逻辑电路的建模;在进行 简单设计的练习之后,就可以开始FPGA综合实例的开发设计。这些综合实例包括:多位数 码管的动态扫描显示、信道的加密亐解密、3种(RC编码、字符型LCD的显示控制及 SDRAM 的读/写控制。在介绍这些实例的同时讲解 Quartus II的其他高级应用;最后,通过多种方式 讲解 Nios II系统的应用。FPGA是一门实践性很强的技术,读者不仅需要从书中学习知识, 更重要的是在实践中发现问题、解决问题,这样才能更快成长。读者可参考本书的实例,举 反三,在实践中提高自己。 本书编写过程消耗了编者大部分的业余时间,在这期间要感谢我的家人,是他们给予我极 大的支持与鼓励,特别是我的爱人肖红英;也要感谢我的同事给予的很多启发与帮助;在本书 下图 ATUSHU COI 图书 www xiatushu cor高清图书享受阅读每日更新水久免费 基于ⅤHDL的FPGA和 Nios I实例演练 的编写过程中,参考了很多的书籍、论文和网络文献,在这里向其作者表示深深谢意;最后特别 感谢北京航空航天大学出版社的大力支持。 由于编者水平有限,加之FPGA的相关知识日新月异,书中不足之处在所难免,恳请读者 指正,编者联系方式:edafarm163.com。也可以发送邮件到:xdhyded5(@sina.com,与本书 策划编辑沟通。 XIATUSHU CO 读者朋友可以加人 EDNChina的《基于VHDL的FPGA与NosI设计实例》小组(网 址http://group.ednchina.com/3173/)这里不仅可以免费下载本书配套视频教程,而且可 以和作者面对面交流。也可以从北航出版社网站“下载中心”下载该视频及书中所有实例的源 代码。 编者 2010年12月 目录 第1章 Quartus II开发工具的基本操作…………… 1.1项目工程的新建 1.2设计文件的新建 116 项目工程的编译与综合· 南。垂 1.4项目工程的功能仿真 5项目工程的时序仿真…………………………………………………………………14 1.6引脚分配与下载 ··4···,··· 15 1.7基于VHDL的设计 t甜普量量维世出维世逝普世普 17 1.8基于ⅤHDL和原理图的混合设计………… 17 本章小结…………… 翻着 19 第2章ⅤHDL的基本结构…………………………………………………………………20 2.1VHDL的历史与特点 :::::··:·:·,··:····,··:·:·:·:·,·.·:·········!:·::···,·: 20 2.2VHDL的优势………………………………………………………………………21 2.3VHDL程序的基本结构 ;;;;論;;;;新;;;‘;;;;;;;;。;。;;;;;;;;;;。;;;;4;;;;;;;;“;;;番 22 2.3.1第一个VHDL程序 「遭·世「意世 …22 2.3.2库的引用… ,,±世ttt±世 24 2.3.3实体的声明 中翻番蕃福、潘福蕃福、番鲁。暑和 …………………………25 2.3.4结构体的描述… ;;;a ……………………………………26 本章小结 坐 2 第3章VHDL的数据对象……… 3.1标识符 3.2数据对象……… 3.2.1常量 ………………37 3.2.2变量……………………………………………………………………………40 3.2.3信号 ·;日;;;.*4·4 43 图书www.xiatushu.cor高清图书享受阅读每日更新水久免费 基于ⅤHDL的FPGA和 Nios I实例精炼 3.2.4别名 a“;“.;;“;日#;4;;a4;4;;‘;“,““;;吾“;;,;““;“;“;;4;“;;; 46 3.2.5常量、变量和信号的比较… 本章小结· 第4章VHDL的数据类型 4,.1标量………………… 4.1.1整型… 4““..;“·“·.;“4.;.“;:;;;;4;;;·“; 实型 52 4.1.3物理型 …………52 4.1.4枚举型 53 4.1.5标量类型的属性… ……57 4.2复合类型 59 4.2.1数组类型 ·············“· 59 4.2.2记录类型 鲁垂··鲁中鲁中普 61 4.3 access存取类型… ·“·中······+· 62 4.4file文件类型 62 4.5数据类型转化…… """"""…"""""""""…""""…""·""6 2 4.6子类型 …64 本章小结 第5章IHDL的操作符…… …………………65 5,1赋值操作符…… 幕,蕃 65 5.2逻辑操作符 懂量 3算术操作符………………… 69 5.4关系操作符 翻鲁·,垂 72 5.5移位操作符……………………………………………………………76 5.6连接操作符 …………………………………………………76 5.7操作符的优先级… .:.::··::·…·4····:········..········:·····.········:·····;·:······ 77 5.8操作符的重载………………………………………………………………………78 本章小结…………………………………………………………………………………78 ATUSHU CO 第6章HDL的并行语句 6.1映射语句 81 赋值语句 85 目录 6.3进程语句………… 86 6.4条件选择语句…… 90 6.4.1when/else条件选择语句 90 6.4.2with/ select/when条件选择语句 92 6,4.3条件选择语句的替换· 6.5 generate生成语句… 95 or/ generate生成语句 ……………………∷95 2 if/generate 生成语句 ……………∴∴99 6.6 procedure语句 99 6.7块语句 鲁,·,·人··· 100 6.8程序包 101 本章小结 ………………………105 第7章ⅤHDL的顺序语句…………………………………………………………106 7.1顺序赋值语句 ····+············““+.··· 109 7,2wait语句……………………………………………………………111 7.2.1 wait on语句…… 7.2.2 wait until语句……… 113 2.3 wait for语句 115 after 语 …116 7.4ⅱf语句… 116 7.4.1单分支i语句………… 4··“;······ 7.4.2两分支i语句 118 7.4.3多分支i语句 119 7.5case语句… 123 7.6null语句… …………………………………………129 7.7loop语 ………………………………………………………………129 7.7.1for/loop语句…………………………………………………………129 7.7.2 while/lop语句 130 7,8exit语句………………………………………………………………………131 7.9next语句 ……132 7.10 return语句… ∴…∴…133 本章小结 ………∴133 3 图书www.xiatushu.cor高清图书享受阅读每日更新水久免费 基于ⅤHDL的FPGA和 Nios I实例精炼 第8章ⅤHDL的仿真 134 8.1测试文件的设计 134 8.2利用 models进行仿真 137 本章小结……… 142 第9章组合逻辑电路设计… …………143 9.1门电路逻辑设计………………………… ………143 9.1.1基本门电路逻辑设计与仿真 ………143 1.2组合门电路逻辑设计与仿真… 9.1.3门电路逻辑应用一:节能楼梯灯控制开关 鲁,·,·人··· 146 9,.1.4门电路逻辑应用二:多人表决器 9.2编码器与译码器设计… ……………………………∴∴149 9.2.1编码器设计 ………………149 9.2.2译码器设计…… 150 9.2.3单个数码管控制器… ……152 本章小结 155 第10章时序逻辑电路设计… 156 10.1D触发器… …156 10.2JK触发器……… …157 10.3T触发器… 159 10.4移位寄存器………… ………∷∷…161 10.5计数器… ·维量鲁量维 ·· ………………162 10.6分频器 音晋+重量晋晋量世普晋音晋晋晋量普+懂吾「世晋重量量晋+番音+晋音垂量量出吾重音当晋量当普ff 164 本章小结… 中 垂鲁「 165 第11章多位数码管的动态扫描显示…………………………………………………166 11.1多位数码管的显示原理…………………………………………………………166 11.2多位数码管的代码设计 …………………………………………………167 本章小结 172 第12章信道加密与解密… 173 12.1信号的加密…………… …173 12.2信号的解密… ……175 目录 本章小结……………………………………………………………………………………179 第13章CRC编码 180 13.1CRC码原理 180 13.2CRC编码方法一 182 13.3CRC编码方法二… 183 13.4CRC编码方法三………… ………………………186 本章小结… 187 第14章字符型LCD1602的显示控制… 鲁,·,·人··· 188 14.1字符型LCD1602介绍… 188 14.2字符型LCD1602显示控制 ……………190 14.3代码设计 ………………194 本章小节………………………………………………………………………………206 第15章 SDRAM读/写操作的实现…………………………………………………207 15.1K4S641632K简介 207 15.2 SDRAM的基本操作…………………… 208 15.2.1芯片初始化 …208 15.2.2行有效 ……209 15.2.3列读/写 209 15,2.,4读操作……… 209 15.2.5写操作 世.曹型量量鲁量维 ………210 15.3代码设计· 210 15.4 SDRAM读/写验证 中 223 本章小结… …………………………………………228 第16章第一个 Nios I系统………… ··········:··*················ …229 16.1 Nios ii处理器基本特征 229 16,2NiosⅡ硬件环境的搭建 230 16.3 Nios ii软件设计… 248 本章小结… 254 图书www.xiatushu.cor高清图书享受阅读每日更新水久免费

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