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第1章 可编程逻辑器件基础1

1.1 PLD概述2

1.1.1 基本概念及发展历史2

1.1.2 HDL语言3

1.2 CPLD与FPGA的区别4

1.2.1 CPLD的结构4

1.2.2 FPGA的结构6

1.2.3 FPGA与CPLD比较9

1.3 Xilinx主要器件9

1.4 设计工具及开发环境安装11

1.4.1 设计工具11

1.4.2 开发环境安装14

1.5 小结24

第2章 FPGA设计流程及实例25

2.1 FPGA设计流程26

2.2 设计实例——七段数码管显示28

2.2.1 功能描述及对外接口29

2.2.2 设计输入30

2.2.3 设计综合35

2.2.4 功能仿真36

2.2.5 设计实现39

2.2.6 布局布线后仿真41

2.2.7 程序下载43

2.3 小结47

第3章 VHDL语言基础49

3.1 程序结构50

3.1.1 库与程序包51

3.1.2 实体与结构51

3.1.3 端口52

3.1.4 内部结构设计57

3.2 命名法则58

3.3 数据类型59

3.3.1 基本数据类型60

3.3.2 IEEE定义的数据类型63

3.4 数据对象66

3.5 运算符66

3.5.1 逻辑运算符67

3.5.2 符号运算符68

3.5.3 关系运算符68

3.5.4 算术运算符69

3.5.5 移位运算符71

3.5.6 连接运算符73

3.5.7 运算符的优先级74

3.6 小结74

第4章 VHDL程序设计75

4.1 VHDL语句76

4.1.1 赋值语句76

4.1.2 when-else语句78

4.1.3 with-select-when语句80

4.1.4 process的语法结构81

4.1.5 if语句87

4.1.6 case语句89

4.1.7 循环语句90

4.1.8 wait语句93

4.2 层次式设计93

4.3 设计实例——秒表功能电路96

4.3.1 顶层文件设计96

4.3.2 时钟产生模块99

4.3.3 按键去抖模块100

4.3.4 秒表计数器模块102

4.3.5 数码管及LED显示模块104

4.4 小结106

第5章 VHDL高级语法107

5.1 子程序108

5.1.1 函数108

5.1.2 过程109

5.2 程序包110

5.3 重载112

5.4 建模方法114

5.5 设计实例——码型转换电路117

5.5.1 电路功能描述117

5.5.2 程序包文件设计118

5.5.3 码转换顶层文件设计121

5.6 小结122

第6章 ISE使用基础123

6.1 工程管理器124

6.1.1 菜单栏125

6.1.2 工具栏127

6.2 设计输入工具129

6.2.1 HDL语言编辑器129

6.2.2 原理图输入工具130

6.2.3 IP核输入工具——单端存储器设计132

6.2.4 测试激励输入工具136

6.2.5 语言模板工具138

6.3 综合工具139

6.3.1 XST综合工具139

6.3.2 Synplify Pro综合工具143

6.4 约束工具145

6.5 实现工具147

6.6 程序下载工具150

6.7 小结151

第7章 ISE高级应用153

7.1 时序约束154

7.1.1 时序约束的概念154

7.1.2 设计实例——高速计数器设计155

7.1.3 约束编辑器工具158

7.2 XPower功耗分析器166

7.2.1 XPower界面167

7.2.2 XPower参数设置168

7.2.3 高速计数器功耗分析169

7.3 ChipScope Pro逻辑分析仪171

7.3.1 ChipScope Pro简介171

7.3.2 设计实例——混频器设计173

7.3.3 插入ChipScope Pro内核177

7.3.4 使用ChipScope Pro分析器182

7.4 小结185

第8章 仿真技术187

8.1 ModelSim仿真工具188

8.1.1 仿真参数设置188

8.1.2 ModelSim工作界面189

8.2 设计实例——信号检测程序设计193

8.3 常用仿真及调试方法196

8.3.1 新建测试激励文件196

8.3.2 功能仿真及时序仿真198

8.3.3 查看波形区间的时间199

8.3.4 查看设计内部信号波形199

8.3.5 波形比较200

8.4 文件IO在仿真中的应用202

8.4.1 文件IO数据类型及过程202

8.4.2 设计实例——VHDL文件IO读写203

8.5 小结207

第9章 FPGA设计技巧209

9.1 引脚状态设置210

9.2 利用硬件原语设计211

9.3 设计实例——使用DCM生成系统时钟212

9.4 全局时钟资源216

9.5 根据芯片结构制定设计方案221

9.6 使用IP核进行设计221

9.7 采用移位实现乘法运算222

9.8 设计实例——提高浮点乘法器系统频率222

9.9 小结231

第10章 FPGA电路板设计实例233

10.1 电路板基本功能234

10.2 主要芯片介绍234

10.2.1 FPGA芯片XC3S200234

10.2.2 FPGA配置芯片XCF02S236

10.2.3 电源管理芯片76801及767D325237

10.3 电路原理图238

10.4 小结240

参考文献241