FPGA之道pdf电子书版本下载

点此进入-本书在线PDF格式电子书下载【推荐-云解压-方便快捷】直接下载PDF格式图书。移动端-PC端通用
下载压缩包 [复制下载地址] 温馨提示：（请使用BT下载软件FDM进行下载）软件下载地址页

FPGA之道PDF格式电子书版下载

下载的文件为RAR压缩包。需要使用解压软件进行解压得到PDF格式图书。

建议使用BT下载工具Free Download Manager进行下载,简称FDM(免费,没有广告,支持多平台）。本站资源全部打包为BT种子。所以需要使用专业的BT下载软件进行下载。如 BitComet qBittorrent uTorrent等BT下载工具。迅雷目前由于本站不是热门资源。不推荐使用！后期资源热门了。安装了迅雷也可以迅雷进行下载！

（文件页数 要大于 标注页数，上中下等多册电子书除外）

注意：本站所有压缩包均有解压码： 点击下载压缩包解压工具

1 与我同行 1

1.1 个人简介 1

1.2 “道”的含义 1

1.3 写作目的 2

1.3.1 技术人生，有总结才有提高 2

1.3.2 从入门到精通，带你走上FPGA之路 2

1.3.3 即是教材，也是参考 3

1.3.4 一起出生吧！ 3

1.4 内容综述 4

1.5 默认共识 5

1.6 3,2,1，我们开始 6

2 共同语言 7

2.1 什么是FPGA？ 7

2.1.1 名词解释 7

2.1.2 发展简史 7

2.1.3 应用方向 8

2.2 模拟与数字 10

2.2.1 模拟的与数字的 11

2.2.2 模拟信号与数字信号 11

2.2.2.1 模拟信号的概念 12

2.2.2.2 数字信号的概念 12

2.2.2.3 模拟信号转换为数字信号 13

2.2.3 模拟电路与数字电路 14

2.2.3.1 电信号的本质 14

2.2.3.2 模拟电路简介 15

2.2.3.3 数字电路简介 16

2.2.4 模拟信号处理电路系统与数字信号处理电路系统 17

2.2.4.1 模拟信号处理电路系统 17

2.2.4.2 数字信号处理电路系统 17

2.2.4.3 模拟系统与数字系统的优缺点比较 18

2.2.4.4 模拟系统与数字系统之间的接口 19

2.2.4.5 数字系统之间的接口 20

2.3 数字逻辑电路基础知识 24

2.3.1 数与数制简介 24

2.3.1.1 常见数制简介 24

2.3.1.2 数制间的转换 25

2.3.1.3 二进制编码简介 30

2.3.2 数字逻辑的基本运算 32

2.3.2.1 集合与数字逻辑 32

2.3.2.2 数字逻辑的基本运算 33

2.3.2.3 真值表 34

2.3.2.4 数字逻辑运算的基本公式与规律 35

2.3.2.5 数字逻辑运算中的三个规则 36

2.3.3 数字逻辑的化简 37

2.3.3.1 公式化简法 37

2.3.3.2 卡诺图化简法 38

2.3.3.3 系统化简法 46

2.3.4 数字逻辑功能单元 49

2.3.4.1 基本逻辑功能单元简介 50

2.3.4.2 小规模集成组合逻辑单元简介 57

2.3.4.3 时序逻辑基本单元简介 71

2.3.5 数字逻辑的载体 93

2.3.5.1 半导体器件简介 93

2.3.5.2 CMOS门电路举例 98

2.4 硬件描述语言 102

2.4.1 图形化设计方法简介 102

2.4.2 从图形化设计到HDL 103

2.4.3 HDL简史 103

2.4.3.1 VHDL简史 103

2.4.3.2 Verilog HDL简史 104

2.4.4 软件编程思路与FPGA编程思路的变革 105

2.4.4.1 名称对比分析 105

2.4.4.2 抽象层级对比 107

2.4.4.3 编译原理对比 107

2.4.4.4 执行方式对比 108

2.5 硬件扩展 110

2.5.1 电源转换芯片系列 110

2.5.2 数模转换芯片系列 110

2.5.3 数据存储芯片系列 111

2.5.4 微处理器芯片系列 112

2.6 最自由的开发者 113

3 知己知彼 114

3.1 可编程逻辑器件的原理架构 114

3.1.1 集成电路简介 114

3.1.2 PLA原理架构 115

3.1.3 PAL原理架构 115

3.1.4 GAL原理架构 116

3.1.5 FPLA原理架构 118

3.1.6 CPLD原理架构 119

3.1.7 FPGA原理架构 119

3.2 FPGA产品介绍 121

3.2.1 Xilinx公司FPGA产品简介 121

3.2.2 Altera公司FPGA产品简介 121

3.2.3 其他公司FPGA产品简介 121

3.2.4 FPGA产品的工业等级简介 122

3.2.5 FPGA产品的速度等级简介 122

3.3 FPGA内部资源介绍 123

3.3.1 逻辑资源块 123

3.3.2 时钟网络资源 126

3.3.3 时钟处理单元 127

3.3.3.1 PLL 127

3.3.3.2 DCM 129

3.3.4 BLOCK RAM 130

3.3.5 DSP 130

3.3.6 布线资源 132

3.3.7 接口资源 133

3.3.8 专用高速接口资源 135

3.3.9 To be continued 135

3.4 FPGA芯片的供电 135

3.4.1 外部端口供电机制 135

3.4.2 内部逻辑供电机制 136

3.4.3 专有电路供电机制 136

3.4.4 电源稳定性讨论 137

3.5 FPGA芯片的配置方法 137

3.5.1 主动配置模式 137

3.5.2 被动配置模式 138

3.5.3 JTAG配置模式 139

3.5.4 应用模式简介 139

3.6 IP核介绍 140

3.6.1 IP核概述 140

3.6.2 嵌入式微处理器概述 141

3.7 组合逻辑电路与时序逻辑电路 141

3.8 同步逻辑电路与异步逻辑电路 142

4 开发流程 145

4.1 背景知识的分析与研究 145

4.2 项目方案的设计与制定 146

4.2.1 写清楚项目背景 147

4.2.2 写清楚项目需求 147

4.2.3 写清楚方案框架 147

4.2.4 写清楚算法细节 148

4.2.5 确保逻辑完备性 148

4.2.6 确保实现无关性 148

4.2.7 确保书面易懂性 149

4.3 算法可行性仿真与验证 149

4.3.1 Why 149

4.3.2 When 151

4.3.3 How 151

4.4 FPGA设计方案的制定 151

4.4.1 编写FPGA设计方案的好处 152

4.4.2 如何编写FPGA设计方案 152

4.5 FPGA功能代码的编写 153

4.6 FPGA设计的功能仿真 154

4.7 FPGA顶层模块的门级仿真 156

4.7.1 门级仿真简介 156

4.7.2 形式化验证简介 157

4.7.3 形式化验证在FPGA设计中的应用 158

4.8 FPGA设计的用户约束 159

4.9 FPGA设计的时序分析 160

4.10 FPGA顶层模块的时序仿真 163

4.11 FPGA设计的实现过程 164

4.11.1 编译概述 165

4.11.2 编译流程之综合 165

4.11.2.1 综合的输入 165

4.11.2.2 综合的输出 168

4.11.2.3 综合的工具 169

4.11.3 编译流程之翻译融合 169

4.11.3.1 翻译融合的输入 169

4.11.3.2 翻译融合的输出 170

4.11.3.3 翻译融合工具 171

4.11.4 编译流程之映射 171

4.11.4.1 映射的输入 171

4.11.4.2 映射的输出 173

4.11.4.3 映射工具 174

4.11.5 编译流程之布局布线 174

4.11.5.1 布局布线的输入 174

4.11.5.2 布局布线的输出 176

4.11.5.3 布局布线工具 176

4.11.6 编译流程之配置生成 176

4.11.6.1 配置生成的输入 177

4.11.6.2 配置生成的输出 177

4.11.6.3 配置生成工具 178

4.11.7 高级编译方法简介 178

4.11.7.1 Partition 178

4.11.7.2 手动布局布线 181

4.11.7.3 智能化实现指导 182

4.11.7.4 时序收敛方案 182

4.12 开发板制作 182

4.13 FPGA设计的上板调试 183

4.13.1 “实践是检验真理的唯一标准” 183

4.13.2 如何解决问题 183

4.13.3 如何找到问题 185

4.13.4 “时间是检验真理的第二标准” 186

4.14 项目总结备份与后期维护 187

4.15 开发流程中的团队分工 187

5 程序设计 189

5.1 编程语法 189

5.1.1 VHDL基本语法 189

5.1.1.1 VHDL基本程序框架 189

5.1.1.2 VHDL注释语法 198

5.1.1.3 VHDL的signal、variable与constant 199

5.1.1.4 VHDL数据类型 200

5.1.1.5 VHDL初始化 206

5.1.1.6 VHDL的操作符号 207

5.1.1.7 VHDL的并行语句 215

5.1.1.8 VHDL的串行语句 225

5.1.1.9 编写自己的VHDL库文件 234

5.1.1.10 VHDL编写注意事项 240

5.1.2 Verilog基本语法 246

5.1.2.1 Verilog基本程序框架 246

5.1.2.2 Verilog注释语法 253

5.1.2.3 Verilog数据类型 254

5.1.2.4 Verilog初始化 260

5.1.2.5 Verilog的操作符号 261

5.1.2.6 Verilog的并行语句 271

5.1.2.7 Verilog的串行语句 285

5.1.2.8 Verilog中的编译指令 294

5.1.2.9 Verilog中的编写注意事项 296

5.1.3 VHDL与Verilog的比较 301

5.1.3.1 语法比较 301

5.1.3.2 语言比较 304

5.2 编程思路 305

5.2.1 代码风格 306

5.2.1.1 代码风格四步走 306

5.2.1.2 HDL选择 306

5.2.1.3 命名规则 307

5.2.1.4 语法结构 311

5.2.1.5 空格空行 316

5.2.1.6 注释编写 317

5.2.1.7 模块设计 320

5.2.1.8 文件结构 324

5.2.2 三种描述方式 324

5.2.2.1 结构化描述方式 324

5.2.2.2 数据流描述方式 326

5.2.2.3 行为级描述方式 328

5.2.3 顶层设计模块 330

5.2.3.1 概念浅析 330

5.2.3.2 特点说明 331

5.2.4 设计的分类 332

5.2.4.1 按功能分 332

5.2.4.2 按面向分 332

5.2.4.3 按速度和规模分 333

5.2.5 编写纯净的组合或时序逻辑 334

5.2.5.1 组合逻辑描述方法 334

5.2.5.2 纯时序逻辑描述方法 336

5.2.5.3 清晰的时序逻辑描述方法 338

5.2.5.4 有隐患的混写逻辑 340

5.2.6 正确的变量访问思路 345

5.2.6.1 变量访问思路概述 345

5.2.6.2 赋值冲突 348

5.2.6.3 总线是怎么回事 353

5.2.7 数字电路中的隐患 361

5.2.7.1 寄存器输出的不稳定态 361

5.2.7.2 组合逻辑中的竞争与险象 369

5.2.8 时钟及时钟域 385

5.2.8.1 时钟，时序逻辑的心跳 385

5.2.8.2 时钟信号基本特征 385

5.2.8.3 时钟信号的分类 386

5.2.8.4 时钟域 389

5.2.8.5 跨时钟域问题 394

5.2.9 DCM与PLL 403

5.2.9.1 PLL模块基本端口简介 403

5.2.9.2 DCM模块基本端口简介 406

5.2.9.3 应用场合 409

5.2.10 复位的设计 416

5.2.10.1 为什么FPGA设计中要有复位 416

5.2.10.2 复位方式的分类 417

5.2.10.3 复位的设计方法 418

5.2.11 数据的存储 429

5.2.11.1 为什么需要数据存储 429

5.2.11.2 数据存储的载体 429

5.2.11.3 数据存储的形式、实现及应用场合 430

5.2.11.4 寄存器的HDL描述与用法 433

5.2.11.5 单口RAM的HDL描述与用法 434

5.2.11.6 双口RAM的HDL描述与用法 441

5.2.11.7 ROM的HDL描述与用法 443

5.2.11.8 同步FIFO的HDL描述与用法 446

5.2.11.9 异步FIFO的HDL描述与用法 448

5.2.11.10 FIFO使用小技巧之冗余法 461

5.2.11.11 STACK的HDL描述与用法 465

5.2.11.12 外部存储芯片的HDL描述与用法 467

5.2.11.13 数据存储的使用思路 467

5.2.12 状态机，FPGA的灵魂 469

5.2.12.1 状态机的概念 469

5.2.12.2 状态机的模型 472

5.2.12.3 状态机的设计 477

5.2.12.4 状态机的HDL模板 492

5.2.12.5 状态的编码方式 511

5.2.12.6 状态机的实现方式 513

5.2.12.7 显式状态机与隐式状态机 517

5.2.13 关于外界接口的编程思路 523

5.2.13.1 按传递方向分类 523

5.2.13.2 按电气特性分类 528

5.2.13.3 按功能特性分类 531

5.2.13.4 按时钟特性分类 532

5.2.13.5 按数据位宽分类 551

5.2.13.6 按速度分类 555

5.2.14 数的表示与数的运算 557

5.2.14.1 FPGA中数的存储形式 557

5.2.14.2 整数在FPGA中的表示形式 557

5.2.14.3 整数的加、减运算 563

5.2.14.4 整数的乘法运算 572

5.2.14.5 整数的除法运算 651

5.2.14.6 整数的其他类型运算简介 667

5.2.14.7 非整数运算浅析 674

5.2.15 时空变换 684

5.2.15.1 时空变换之基本概念 684

5.2.15.2 时空变换之时域优化 686

5.2.15.3 时空变换之空域优化 702

5.2.15.4 时空变换之时间换空间 707

5.2.15.5 时空变换之空间换时间 719

5.2.16 “万能”的查表法 732

5.2.16.1 正弦波发生器示例 732

5.2.16.2 Gamma校正示例 735

5.2.17 代码中的约束信息 741

5.2.17.1 为什么要在HDL中加入约束信息 741

5.2.17.2 HDL中的常用约束示例 741

5.2.18 原语的使用 756

5.2.18.1 什么是原语 756

5.2.18.2 需要使用原语的情况 759

5.2.18.3 用原语表示IP核的好处 763

5.2.18.4 UDP简介 767

5.2.19 提高设计的综合性能 768

5.2.19.1 提高设计的鲁棒性 768

5.2.19.2 提高设计的自测性 775

5.2.19.3 提高设计的重用性 790

5.2.19.4 提高设计的易改性 790

5.2.19.5 提高设计的移植性 806

5.2.19.6 提高设计的保密性 807

5.2.20 设计方法学讨论 808

5.2.21 FPGA程序设计的境界 809

6 功能仿真 811

6.1 仿真原理 811

6.1.1 串行模仿并行思路分析 811

6.1.2 有限模仿无限思路分析 812

6.1.3 组合逻辑仿真原理 812

6.1.4 时序逻辑仿真原理 813

6.1.5 HDL的仿真原理 813

6.1.6 仿真时间与物理时间 814

6.2 仿真语法 815

6.2.1 Graphic Waveform 815

6.2.1.1 数字波形简介 815

6.2.1.2 从实际到仿真 817

6.2.1.3 “Hello world”之Graphic Waveform 818

6.2.1.4 一些绘制波形的操作 818

6.2.1.5 一些观察波形的操作 820

6.2.1.6 波形仿真结果分析及重要注意事项 820

6.2.2 VHDL Test Bench 822

6.2.2.1 “Hello World”之VHDL Test Bench 822

6.2.2.2 继承描述语法 825

6.2.2.3 时间相关语法 825

6.2.2.4 时钟激励语法 827

6.2.2.5 循环仿真语法 829

6.2.2.6 进程语句体 831

6.2.2.7 文件操作语法 832

6.2.3 Verilog Test Fixture 837

6.2.3.1 “Hello world”之Verilog Test Fixture 837

6.2.3.2 继承描述语法 839

6.2.3.3 时间相关语法 839

6.2.3.4 时钟激励语法 843

6.2.3.5 循环仿真语法 846

6.2.3.6 程序块语句体 847

6.2.3.7 字符显示语法 848

6.2.3.8 系统存储载入函数 849

6.2.3.9 系统文件操作函数 850

6.2.3.10 系统屏幕输出函数 855

6.2.3.11 系统随机数生成函数 855

6.2.3.12 系统仿真时间函数 857

6.2.3.13 系统仿真进度控制任务 858

6.2.4 System Verilog SVT 859

6.2.4.1 “Hello World”之面向过程SV Test 859

6.2.4.2 “Hello World”之面向对象SV Test 868

6.2.4.3 测试平台相关语法 878

6.2.4.4 System Verilog的数据类型 894

6.2.4.5 System Verilog的数组类型 906

6.2.4.6 System Verilog的操作符号 920

6.2.4.7 System Verilog的过程语句 922

6.2.4.8 System Verilog的进程语句 930

6.2.4.9 System Verilog的任务和函数 930

6.2.4.10 System Verilog的线程及线程间通信 938

6.2.4.11 System Verilog的系统函数、任务语法 960

6.2.4.12 System Verilog的面向对象编程语法 969

6.2.4.13 System Verilog的随机化语法 995

6.2.5 Assertion 1016

6.2.5.1 Why Assertion？ 1017

6.2.5.2 SVA分类 1017

6.2.5.3 SVA expression 1023

6.2.5.4 SVA sequence 1026

6.2.5.5 SVA property 1033

6.2.5.6 SVA assert 1035

6.2.5.7 并发断言进阶 1036

6.3 仿真环境 1048

6.3.1 待测设计准备 1049

6.3.1.1 寻找所需的模块 1049

6.3.1.2 寻找所需的文件 1050

6.3.1.3 Clean工程的概念 1051

6.3.2 仿真库文件准备 1051

6.3.2.1 建Xilinx平台相关的仿真库 1052

6.3.2.2 建立Altera平台相关的仿真库 1069

6.3.3 仿真平台的结构设计 1069

6.3.4 仿真平台的变形 1070

6.3.4.1 直接观察波形法 1071

6.3.4.2 用多仿真平台替换任务生成模块 1071

6.3.4.3 用参考设计替换记分板模块 1071

6.3.4.4 添加逆变换模块 1073

6.3.4.5 第三方器件模拟 1074

6.4 仿真思路 1075

6.4.1 如何围绕FPGA项目展开仿真 1075

6.4.1.1 仿真介入的时机 1075

6.4.1.2 自底向上的仿真 1076

6.4.1.3 自顶向下的仿真 1076

6.4.1.4 回归测试 1077

6.4.2 仿真模块的实现 1077

6.4.3 测试用例的分类 1078

6.4.4 定位问题的手段浅析 1079

6.4.4.1 找出所有的问题 1079

6.4.4.2 如何具体进行问题排查 1080

6.4.4.3 如何加速问题的出现 1081

6.5 仿真覆盖率 1081

6.5.1 覆盖率浅析 1081

6.5.2 代码覆盖率简介 1082

6.5.2.1 代码覆盖率的种类 1083

6.5.2.2 代码覆盖率的示例 1086

6.5.3 功能覆盖率简介 1096

6.5.3.1 覆盖组简介 1097

6.5.3.2 覆盖组数据的收集规则 1102

6.5.3.3 覆盖组的选项 1119

6.5.3.4 在仿真中进行覆盖率统计 1123

6.5.4 覆盖率的合并 1124

7 时序分析 1128

7.1 基本概念介绍 1128

7.1.1 常用时间参数介绍 1128

7.1.2 线延迟与门延迟 1129

7.1.3 影响延迟的因素 1130

7.1.3.1 温度与电压 1130

7.1.3.2 三种工况 1131

7.1.4 时钟信号的偏差描述 1132

7.2 时序分析的原理 1133

7.2.1 一道时序分析的例题 1133

7.2.1.1 解答一：能否正确工作分析 1134

7.2.1.2 解答二：最大时钟速率分析 1136

7.2.1.3 延伸二：最小时钟速率？ 1137

7.2.1.4 解答三：保持时间不足情形分析 1138

7.2.2 同步时序逻辑的分析原理 1138

7.2.2.1 逻辑锥的概念 1138

7.2.2.2 逻辑锥的划分 1138

7.2.2.3 逻辑锥的求解 1139

7.2.3 其他常见逻辑情形的应对方法 1143

7.2.3.1 内部时钟相关时序分析 1143

7.2.3.2 外部接口相关时序分析 1151

7.3 常用时序约束介绍 1167

7.3.1 时序环境约束 1168

7.3.2 分组时序约束 1168

7.3.3 常用时序约束 1169

7.3.2.1 周期约束 1169

7.3.2.2 输入约束 1171

7.3.2.3 组间约束 1175

7.3.2.4 输出约束 1177

7.4 根据时序报告修改设计 1179

7.4.1 时序分析报告示例 1179

7.4.1.1 待分析设计 1179

7.4.1.2 时序约束文件 1180

7.4.1.3 时序报告简介 1181

7.4.2 常见问题及修改 1189

7.4.2.1 可以不改的一些问题 1189

7.4.2.2 常见时序收敛的手段 1189

8 梦想启航 1193

8.1 你懂了吗？ 1193

8.2 趁热打铁吧 1193

8.3 常回来看看 1193

8.4 共同成长 1193

8.5 祝你好运 1194

8.6 致谢 1195

参考文献 1196