基于Verilog的FPGA设计基础

《基于Verilog的FPGA设计基础》是杜慧敏、赵全良的精心杰作，作者在书中讲述了FPGA的编程技术、NiosⅡ软核、SOPC系统设计方法以及AlteraSOPCBuilder软件的使用方法，该书是工程技术人员及高等院校的经典教程之一。

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内容简介

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版权信息

书 名: 基于Verilog的FPGA设计基础

作　者：杜慧敏 赵全良

出版社： 西安电子科技大学出版社

出版时间： 2006

ISBN: 9787560616261

开本： 16

定价: 35.00 元

内容简介

本书简要介绍了FPGA的编程技术，详细讨论了以AlteraFPGA为代表的可编程器件的结构和特点、AlteraQuartusⅡ集成环境的使用以及目前工业界最常用的仿真工具Modelsim的使用。重点讲授了FPGA设计流程中的基本概念、所采用的步骤和应该遵循的原则，包括模块划分原则、可综合Verilog编码风格、验证程序的编写方法和静态时序分析等。另外，本书结合Altera公司的NiosⅡ软核，简单介绍了基于SOPC的系统设计方法以及AlteraSOPCBuilder软件的使用方法。本书可作为从事数字集成电路设计及相关工程技术人员的参考书，也可作为大专院校电子信息、自动控制等专业高年级本科生及研究生的教学用书。

目录

第1章 绪论

1．1 FPGA概述

1．1．1 FPGA发展的简要回顾

1．1．2 FPGA与ASIC

1．2 可编程逻辑器件的基本概念

1．3 简单可编程器件(sPLD)的结构

1．4 高密度可编程逻辑器件

1．4．1 复杂可编程逻辑器件CPLD

1．4．2 现场可编程门阵列FPGA

1．4．3 CPLD和FPGA的区别

1．4．4 FPGA/CPLD厂家简介

1．5基于FPGA的设计流程与设计方法

1．5．1 基于FPGA的设计流程

1．5．2 自顶向下和自底向上的设计方法学

1．5．3 基于IP核的设计

1．6 EDA技术简介

第2章 可编程逻辑器件

2．1 Altera器件概述

2．1．1 FPGA系列简介

2．1．2 EPLD系列简介

2．1．3 结构化ASIC器件

2．1．4 FPGA器件的配置芯片

2．2 Altera的EPID器件系列

2．2．1 EPLD器件的特性

2．2．2 MAX9000器件的结构

2．2．3 MAX II器件的结构

2．3 Altera的FPGA器件

2．3．1 简单FPGA器件

2．3．2 复杂FPGA器件

2．3．3 新型FPGA器件1

2．4 Xilinx公司产品简介1

2．4．1 Xilinx CPLD器件

2．4．2 Xilinx FPGA器件的特性

2．4．3 Xilinx FPGA器件的结构

2．5 Lattice公司产品简介

2．5．1 I,attice CPLD器件系列

2．5．2 Lattice FPGA产品系列

2．5．3 FPSC产品系列1

2．5．4 低密度PLD产品系列

2．5．5 其他产品

2．6 Actel公司产品简介

2．6．1 Flash FPGA器件

2．6．2 反熔丝FPGA器件

2．6．3 航空航天和军用器件

窘3章 FPGA设计入门

3．1 系统的抽象层次与高级硬件描述语言Verilog

3．2 用Verilog语言建立数字电路模型

3．2．1 代码的书写风格

3．2．2 可综合代码的编码风格

3．2．3 时序电路的设计

3．3 模块设计

3．4 系统规范

3．4．1 系统规范的内容

3．4．2 选择FPGA

第4章 设计验证

4．1 验证综述

4．1．1 验证的概念

4．1．2 验证和测试

4．1．3 自顶向下和自底向上的验证方法

4．1．4 主要验证技术 1

4．1．5 验证工具的介绍

4．1．6 验证计划和流程

4．2 功能验证

4．2．1 验证程序(Testbench)的组成

4．2．2 实用构造Trestbench技术

4．3 基于断言的验证

4．4 时序验证

4．4．1 静态时序分析概述

4．4．2 静态时序分析中的基本概念

4．4．3 假路径和多周期路径

4．4．4 时序验证中的系统任务

第5章 ModeISjm工具介绍

5．1．ModelSim概述

5．1．1 基本仿真流程

5．1．2 工程仿真流程1

5．1．3 多数据库仿真流程1

5．1．4 调试工具

5．2 ModelSim工程

5．2．1 创建一个新工程

5．2．2 编译和加载设计

5．2．3 利用文件夹组织工程

5．2．4 在工程中进行仿真配置

5．2．5 关于工程的其他基本操作

5．2．6 Proiect标签页及菜单简介1

5．2．7 指定文件属性和工程设置

5．3 设计库

5．3．1 设计库简介

5．3．2 使用设计库工作

5．3．3 导入FPGA设计库

5．4 Verilog基本仿真

5．4．1 创建工作的设计数据库

5．4．2 编译设计

5．4．3 运行仿真

5．4．4 设置断点与源代码单步执行

5．4．5 结束仿真

5．4．6 增量编译

5．5 在Verilog仿真中连接第三方资源库

5．5．1 仿真连接资源库

5．5．2 永久性映射资源库

5．6 使用波形窗口 1

5．6．1 向波形窗口添加项目

5．6．2 波形显示的图像缩放

5．6．3 在波形窗口中使用游标

5．6．4 存储波形窗口格式

5．6．5 WLF文件(Datasets)

5．7 使用数据流(dataflow)窗口进行调试

5．7．1 编译并加载一个例子

5．7．2 观察设计的连接性

5．7．3 跟踪事件

5．7．4 追踪未知态

5．7．5 在dataflow窗口中显示层次结构

5．8 存储器的查看与初始化

5．8．1 编译和装入设计举例

5．8．2 查看存储器

5．8．3 保存存储器数据到一个文件

5．8．4 初始化一个存储区

5．8．5 交互式调试命令

5．9 使用性能分析器仿真

5．9．1 性能分析器简介及本节的设计文件

5．9．2 编译、加载例子的设计

5．9．3 运行仿真

5．9．4 使用数据改进性能

5．9．5 过滤并保存数据

5．10 仿真代码覆盖情况

5．10．1 编译、加载例子的设计

5．10．2 在主窗口中查看统计

5．10．3 在源代码窗口中查看统计

5．10．4 在信号窗口中查看状态翻转统计

5．10．5 指定不进行覆盖率统计的行或文件

5．10．6 创建代码覆盖率报告

5．11 波形比较过程

5．11．1 波形比较器简介及本节的设计文件

5．11．2 创建参考数据文件和测试数据文件

5．11．3 比较仿真运行

5．11．4 查看比较数据

5．11．5 保存和重装比较数据．

5．12 ModelSim自动运行

5．12．1 创建简单的DO文件

5．12．2 使用“启动DO文件”运行ModelSim

5．12．3 命令行方式运行ModelSim

5．12．4 与ModelSim一起使用Tcl

5．13 使用ModelSim进行后仿真

第6章 Quartus集成环境

6．1 Quartus II软件概述

6．1．1 Quartus II软件的安装

6．1．2 Quartus II软件工具授权

6．2 Quartus II设计流程简介

6．3 设计输入

6．3．1 创建一个工程

6．3．2 创建一个设计

6．3．3 Quartus使用举例

6．4 配置设计工程的编译约束1

6．4．1 使用Assignment Editor

6．4．2 使用引脚规划器(Pin Planner)1

6．4．3 使用Settings对话框

6．5 综合设计

6．5．1 使用QuartusII Verilog HDL及VHDL集成综合工具

6．5．2 使用其他EDA综合工具 1

6．5．3 “Analysis&Synthesis”的控制 1

6．6 布局布线

6．6．1 执行一个完整的增量编译

6．6．2 分析布局布线结果

6．6．3 布局布线的优化

6．7 基于模块的设计

6．7．1 Quartus II基于模块化的设计流程

6．7．2 使用逻辑锁区域(LogicLock Regins)

6．7．3 在自顶向下增量编译流程中使用区域逻辑锁

6．7．4 在自底向上逻辑锁流程中保存中间综合结果

6．7．5 在EDA工具中集中使用逻辑锁

6．8 Quartus II的时序分析(17lining Analysis)

6．8．1 在Quartus II软件中执行时序分析

6．8．2 进行前期的时序评估

6．8．3 查看时序分析结果

6．8．4 使用第三方EDA工具进行时序分析

6．9 时序逼近(Timing Closure)

6．9．1使用时序逼近底层图(Timing Closure Floorplan)

6．9．2使用时序优化顾问

6．9．3使用网表优化实现时序逼近

6．9．4使用L,ogicLock Regins实现时序逼近

6．9．5使用增量编译达到时序逼近

6．10 功率分析(Power Analysis)

6．1l 对器件的编程与配置

6．12 调试

6．12．1 使用SignalTap II逻辑分析仪

6．12．2 使用SignalProbe信号探针

6．12．3 使用In-System Memory Content Editor

6．12．4 使用寄存器传输级查看器(RTL Viewer)

6．12．5 使用芯片编辑器 1

第7章 FPGA设计实例

7．1 74181ALU运算器设计

7．1．1 74181ALU的功能说明

7．1．2 逻辑电路

7．1．3 Verilog程序设计

7．1．4 ALV运算器的功能验证

7．2 伪随机序列设计

7．2．1 m序列

7．2．2 9位的LFSR计数器

7．2．3 数字序列的扰码

7．2．4 循环冗余校验

7．3 SDH解帧器设计

7．4．8b/10b编码设计

7．4．1 8b/10b编码技术

7．4．2 8b/10b编码器的设计

7．4．3 程序代码简介

7．4．4 Testbench程序设计

第8章 AItera系统级的SOPC开发

8．1 Altera II的使用

8．2 SOPC开发流程概述

8．2．1 应用系统需求分析 1

8．2．2 使用SOPC Builder建立SOPC系统设计

8．2．3 Nios II监控软件的开发

8．2．4 灵活运用SOPC开发流程

8．3 Altera Nios CPU简介

8．4 Altcra Nios外设组件简介

8．5 Altera 1C20 Demo板介绍

8．6 Altera 1C20试验板上的SOPC系统开发实例

8．6．1 开发实例功能介绍

8．6．2 开发设计步骤

附录频率计系统的设计

参考文献

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