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零点起飞学XilinxFPGA
出版社:清华大学出版社
出版时间:2019-03
热度:4633
上架时间:2024-06-30 09:08:33
价格:0.0

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内容介绍

产品特色

内容简介

《零点起飞学Xilinx FPGA（零点起飞）》以Verilog HDL语言为蓝本，结合ISE软件与ModelSim软件，通过丰富的实例，从实验、实践、实用的角度，详细叙述了FPGA在电子系统中的应用。本书共13章，主要内容包括FPGA系统设计基础、ISE与Modelsim软件安装、ISE软件操作基础、Verilog HDL语言概述、Verilog HDL程序结构、Verilog HDL语言基本要素、面向综合的行为描述语句、可综合状态机开发、面向验证和仿真的行为描述语句、系统任务和编译预处理语句、Verilog HDL语言基础程序设计、扩展接口设计和综合系统设计，全面详细的阐述了FPGA的设计方法和开发过程。

《零点起飞学Xilinx FPGA（零点起飞）》由浅入深，从易到难，各章节既相对独立又前后关联，其z大的特点就是打破了传统书籍的讲解方法，以图解的方式讲解了基本功能的应用与操作，并通过提示、技巧和注意的方式指导读者对重点注意项的理解，从而能够真正运用到实际产品的设计生产中去。本书每章配有习题，以指导读者深入地进行学习。

《零点起飞学Xilinx FPGA（零点起飞）》既可作为高等学校电子系统设计课程的教材，也可作为电路设计及相关行业工程技术人员的技术参考书。

精彩书摘

　　第3章 ISE操作基础
　　本章将介绍从新建一个工程到把结果下载到FPGA的全过程，让初次接触FPGA的读者对使用FPGA进行简易工程的开发有个直接的认识。初学者通过学习本章的内容，可以对FPGA技术有一个初步了解。
　　3.1 ISE的基本使用方法
　　使用ISE的设计流程主要包括创建工程、设计输入、设计编译、设计仿真、引脚分配、编程下载等。本节将针对ISE的各个过程进行详细介绍，通过对本节内容的学习，初学者可以掌握ISE的基本使用技巧。
　　3.1.1 新建工程
　　使用ISE设计FPGA，首先要新建一个工程。ISE集成开发环境提供了对整个工程的集成管理和开发，设计者可以在ISE环境中完成所有的FPGA设计环节。
　　【例3-1】创建工程。
　　（1）选择File→New Project命令，弹出New Project Wizard对话框，如图3-1所示。在Name输入框中输入工程名称，在Location输入框中指定工程位置，在Top-level source type下拉列表中指定顶层设计的类型，然后单击Next按钮。
　　图3-1 创建新工程
　　（2）在Project Settings界面中，选择要使用的FPGA器件的型号、综合工具、仿真工具以及所使用的硬件描述语言，单击Next按钮，如图3-2所示。
　　图3-2 工程设置
　　（3）可以在建立好ISE工程以后再建立设计文件，所以这里单击Next按钮，直到Project Summary界面出现，单击Finish按钮完成新建的工程，如图3-3所示。
　　图3-3 工程概要
　　3.1.2 新建HDL文件
　　建好工程后，设计者需要新建HDL（硬件描述语言）文件，HDL文件是设计FPGA的基础。目前最流行的HDL语言有VHDL和Verilog HDL。
　　ISE集成的HDL编辑器是HDL Editor，它有一个Language Templates语法设计辅助模板，提供了VHDL、Verilog HDL语言和UCF用户约束的语法说明及例子。
　　【例3-2】新建HDL文件。
　　（1）启动ISE，软件默认打开上次关闭的工程。选择File→New，在弹出的New对话框中选择Text File，单击OK按钮。
　　（2）接下来会打开HDL Editor编辑器，允许编写用户的HDL代码。
　　（3）输入用户代码后，选择File→Save，在弹出的对话框中输入文件名，选择要保存文件的类型，单击按钮。保存后的文件会以不同的颜色显示关键字。
　　（4）单击Language Templates按钮，打开语言辅助模板，如图3-4所示。
　　图3-4 语言辅助模板
　　（5）从左边的窗格选择模板的类型，右边窗格会显示模板的具体内容。
　　（6）在用户设计的HDL代码中，将光标定位到需要使用模板的位置，然后回到选择模板窗格，选择好需要使用的模板，单击use in file命令，将范例插入到用户的代码中，最后根据需要修改模板范例即可。
　　3.1.3 添加HDL文件
　　使用HDL语言进行设计的好处之一就是便于重用其他设计者的代码，所以可以在已有的工程中添加HDL代码。
　　【例3-3】添加HDL文件。
　　（1）如果只是添加文件，而不需要将文件复制到用户自己的工程中，单击Project→Add Source命令。
　　如果需要将添加的文件复制到用户自己的工程中，单击Project→Add Copy of Source命令。
　　（2）在弹出的Add Existing Sources对话框中选择需要添加的文件，单击打开命令，即可完成添加文件的操作。
　　3.1.4 新建原理图设计
　　以原理图方式设计工程具有直观清晰的特点，几乎所有的FPGA设计软件都提供原理图设计输入方法。ISE集成了原理图输入工具ECS（Engineering Capture System）。
　　设计者可以采用原理图方式来进行工程顶层设计，而底层设计则采用HDL代码。这样的设计结构清晰，便于工程的设计和维护。
　　【例3-4】新建原理图。
　　（1）启动ISE，默认会打开上次关闭的工程，选择File→New，在弹出的New对话框中选择Schematic，如图3-5所示，单击OK按钮。
　　图3-5 文件类型
　　（2）接下来会出现一个空白的原理图输入界面。在ISE中，该界面默认嵌入在ISE集成环境中，为了获得更大的编辑空间，可以将窗口悬浮，以便更加方便地编辑原理图。右击窗口下侧文件名，单击Float命令，可以将原理图编辑窗口悬浮，如图3-6所示。
　　图3-6 原理图编辑窗口
　　3.1.5 在原理图中调用模块
　　在ISE中提供了很多模块供设计者使用，这些模块都是经过验证的、功能正确的设计，设计者调用这些模块可以大大加快设计进程。同时，设计者还可以自己设计具有特定功能的模块，以便在后续的设计中使用。
　　【例3-5】在原理图中调用模块。
　　（1）在原理图输入窗口左边的窗格选择Symbols选项卡，如图3-7所示。
　　图3-7 Symbols选项卡
　　（2）在Categories窗格中选择模块所属的类型，例如选择Arithmetic算术类型模块。
　　（3）在Symbols窗格中选择需要的模块，例如选择add4，将鼠标指针移动到原理图编辑窗口，会看到出现一个4位的加法器。
　　（4）将模块移动到合适的位置，单击鼠标左键，放置模块，如图3-8所示。
　　……

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前言/序言

　　前言
　　电子工业的飞速发展和电子计算机技术的广泛应用，促进了电子设计自动化技术日新月异的发展。FPGA是英文Field Programmable Gate Array的缩写，即现场可编程门阵列，它是在可编程阵列逻辑（Programmable Logic Array，PAL）、通用阵列逻辑（Generic Array Logic，GAL）、复杂可编程逻辑器件（Complex Programmable Logic Devices，CPLD）等器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路（Application Specific Integrated Circuit，ASIC）领域中的一种半定制电路出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点，广泛应用于航空、航天、汽车、造船、通用机械和电子等工业的各个领域。
　　本书结合Verilog HDL硬件描述语言，以Xilinx公司的ISE 14.7和Model Technology公司的ModelSim作为FPGA软件设计工具，详细阐述了使用FPGA设计的方法和开发过程。
　　本书以ISE 14.7和ModelSim开发环境为背景，介绍FPGA产品开发的完整解决方案。全书共13章，主要内容包括FPGA系统设计基础、ISE与ModelSim的安装、ISE操作基础、Verilog HDL语言概述、Verilog HDL程序结构、Verilog HDL语言基本要素、面向综合的行为描述语句、可综合状态机开发、面向验证和仿真的行为描述语句、系统任务和编译预处理语句、Verilog HDL语言基础程序设计、扩展接口设计和系统设计实例等，最后通过工程实例，将FPGA开发语言、开发思想和实际工程完美结合。
　　为了使初学者迅速入门，提高对电子系统设计的兴趣与爱好，并能在短时间内掌握电子系统设计开发的要点，作者在编写过程中注重内容的选取，使本书具有以下特点。
　　由浅入深，循序渐进：在内容编排上遵循由浅入深、由易到难的原则，将基础知识与大量实例结合，使读者可以边学边练。
　　实例丰富，涉及面广：提供了丰富的FPGA程序设计实例，内容涉及电子系统的多个领域。
　　兼顾原理，注重实用：侧重于实际应用，精炼理论讲解内容。考虑到基本原理和基本应用一直是学习FPGA技术的基本要求，为了紧随FPGA技术的发展，在编写过程中作者注重知识的新颖性和实用性，因而在书中讲解了ISE 14.7与ModelSim联合仿真等内容。
　　本书第1～3章与第9～12章由哈尔滨工程大学高敬鹏编写，第4章、第5章由黑龙江大学的曹立文编写，第6～8章由黑龙江工程学院武超群编写，第13章由北京航天长征飞行器研究所白锦良编写。参加本书编写工作的人员还有管殿柱、宋一兵、王献红、李文秋。
　　感谢您选择了本书，希望我们的努力对您的工作和学习有所帮助，也希望您把对本书的意见和建议告诉我们。
　　零点工作室
　　2019年1月

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