SOPC技术实用教程2025|PDF|Epub|mobi|kindle电子书版本百度云盘下载

SOPC技术实用教程PDF格式电子书版下载

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

第1章 概述1

1.1 SOC单片系统1

1.2 SOPC及其技术3

1.3 基于FPGA和SOPC技术的处理器6

1.4 基于FPGA和SOPC技术的DSP7

第2章 Quartus Ⅱ基本使用方法11

2.1 正弦信号发生器设计11

2.1.1 设计原理12

2.1.2 创建工程和编辑设计文件13

2.1.3 创建工程14

2.1.4 编译前设置16

2.1.5 编译18

2.1.6 定制ROM初始化数据文件19

2.1.7 定制ROM元件22

2.1.8 再次全程编译并了解编译结果25

2.1.9 仿真27

2.1.10 应用RTL电路图观察器30

2.2 引脚锁定和编程下载30

2.2.1 引脚锁定30

2.2.2 SOF文件下载33

2.2.3 对配置器件编程35

2.3 使用在系统嵌入式存储器数据编辑器36

2.4 使用嵌入式逻辑分析仪进行实时测试38

2.4.1 应用SignalTapⅡ测试singt38

2.4.2 编辑触发函数44

2.5 嵌入式锁相环altPLL宏功能模块调用45

2.5.1 建立嵌入式锁相环PLL元件45

2.5.2 测试锁相环PLL48

【习题】48

【实验2-1】正弦信号发生器设计实验49

【实验2-2】基于DDS的数字移相信号发生器设计实验49

第3章 适配与时序优化设置54

3.1 优化设置与时序分析54

3.1.1 Settings设置54

3.1.2 HDL版本设置及Analysis＆Synthesis功能55

3.1.3 Analysis＆Synthesis的优化设置56

3.1.4 Fitter设置56

3.1.5 增量布局布线控制设置57

3.1.6 使用DesignAssistant检查设计可靠性58

3.1.7 时序设置与分析59

3.1.8 查看时序分析结果61

3.1.9 适配优化设置63

3.2 原理图与VHDL文本混合输入设计66

3.2.1 设计16位VHDL加法器66

3.2.2 8位乘法累加器顶层原理图设计67

3.2.3 仿真69

第4章 逻辑锁定技术71

4.1 LogicLock技术的基本内容71

4.1.1 LogicLock技术解决系统设计优化71

4.1.2 LogicLock的基本内容73

4.1.3 锁定区域的基本方式73

4.1.4 层次化逻辑锁定区域74

4.1.5 LogicLock技术的不同应用流程75

4.1.6 系统性能强化策略77

4.1.7 锁定区域的移植与再利用78

4.2 流水线乘法器结构与未锁定前特性78

4.3 应用逻辑锁定技术82

4.3.1 pipemult模块设计82

4.3.2 确定逻辑锁定区域及其特性83

4.3.3 将设计实体移至锁定区域85

4.3.4 编译优化锁定后的pipemult模块86

4.3.5 输出逻辑锁定约束信息87

4.3.6 将VQM文件加入进项层工程90

4.3.7 输入逻辑锁定约束91

【习题】94

【实验4-1】用逻辑锁定优化技术设计流水线乘法器实验95

【实验4-2】用逻辑锁定优化技术设计16阶数字滤波器实验95

第5章 Matlab/DSP Builder设计向导100

5.1 Matlab/DSP Builder及其设计流程100

5.2 可控正弦信号发生器设计103

5.2.1 建立设计模型103

5.2.2 Simulink模型仿真112

5.2.3 SignalCompiler使用方法117

5.2.4 使用ModelSim进行RTL级仿真121

5.2.5 使用QuartusⅡ实现时序仿真123

5.2.6 硬件测试与硬件实现125

5.3 DSP Builder层次化设计126

DSP Builder的子系统（SubSystem）126

5.4 DSP Builder的状态机设计131

5.4.1 FIFO控制状态机设计示例131

5.4.2 状态机设计流程134

5.5 自动设计流程和SignalTap Ⅱ的用法139

5.5.1 安装SignalTap Ⅱ Node模块140

5.5.2 系统仿真和硬件测试142

5.5.3 信号节点的资源利用情况146

5.6 元件编辑窗整理146

【习题】148

【实验5-1】利用Matlab/DSP Builder设计基本电路模块实验148

第6章 DSP与数字通信模块设计150

6.1 FIR数字滤波器设计150

6.1.1 FIR滤波器原理150

6.1.2 使用DSP Builder设计FIR滤波器151

6.1.3 使用Matlab的滤波器设计工具158

6.2 IIR数字滤波器设计166

6.2.1 IIR滤波器原理167

6.2.2 设计4阶直接Ⅱ型IIR滤波器168

6.3 直接数字合成器设计172

6.3.1 DDS模块设计172

6.3.2 FSK调制器设计174

6.3.3 正交信号发生器设计176

6.3.4 数字移相信号发生器设计176

6.4 数字编码与译码器设计176

6.4.1 伪随机序列176

6.4.2 帧同步检出178

6.4.3 RS码180

6.4.4 Viterbi译码183

【习题】183

【实验6-1】FIR数字滤波器设计实验184

【实验6-2】IIR数字滤波器设计实验185

【实验6-3】基于DSP Builder的DDS设计实验185

【实验6-4】编译码器设计实验188

【实验6-5】正交幅度调制与解调模型设计实验188

第7章 SOPC设计初步191

7.1 Nios嵌入式CPU核191

7.2 Nios嵌入式系统设计流程192

7.2.1 Nios系统硬件开发流程192

7.2.2 Nios系统软件开发流程194

7.3 Nios系统设计实例196

7.3.1 Nios硬件系统开发流程196

7.3.2 Nios系统软件开发流程213

7.4 Nios系统软件设计说明219

7.4.1 Nios SDK目录概述219

7.4.2 编辑输入并保存C源文件220

7.4.3 源程序分析221

7.4.4 编译源程序222

7.4.5 下载程序代码224

7.4.6 使用GNU Debug调试程序225

7.4.7 Nios SDK Shell部分命令使用229

【习题】229

【实验7-1】设计一个简单的SOPC系统230

第8章 Nios外设及其编程232

8.1 串口UART232

8.1.1 UART的寄存器定义232

8.1.2 UART外部硬件连接237

8.1.3 UART软件数据结构238

8.1.4 UART编程238

8.2 PIO241

8.2.1 PIO类型242

8.2.2 PIO寄存器定义242

8.2.3 PIO软件数据结构243

8.2.4 LED244

8.2.5 数码管245

8.2.6 按键247

8.2.7 LCD248

8.2.8 PIO简单输入输出操作示例250

8.3 定时器编程251

8.3.1 定时器概述251

8.3.2 定时器寄存器定义252

8.3.3 定时器软件数据结构255

8.3.4 定时器程序设计示例256

8.4 片内存储器257

8.5 SRAM258

8.6 Flash258

【习题】259

【实验8-1】简单测控系统串口接收程序设计259

【实验8-2】GSM短信模块程序设计259

第9章 Nios软件开发进阶261

9.1 Nios软件开发工具261

9.2 中断编程概述268

9.3 串口中断270

9.3.1 串口寄存器及其软件数据结构270

9.3.2 串口中断程序设计示例271

9.4 按键中断280

9.5 定时器中断283

定时器程序设计示例283

【习题】287

【实验9-1】秒表程序设计287

第10章 深入了解Nios系统设计292

10.1 Nios处理器结构292

10.1.1 Nios处理器内部结构292

10.1.1 内部寄存器组织293

10.1.3 存储器组织299

10.1.4 Nios指令集299

10.2 使用ModelSim对Nios进行仿真299

10.2.1 使用SOPC Builder生成ModelSim的仿真步骤299

10.2.2 使用ModelSim仿真300

10.3 Avalon总线简介302

10.3.1 Avalon总线传输类型及时序302

10.4 自定制Avalon从外设305

10.4.1 设计PWM自定义组件306

10.4.2 添加PWM组件到Nios系统309

10.4.3 PWM软件数据结构312

10.4.4 PWM软件编程示例313

10.5 DMA314

10.5.1 DMA传输过程315

10.5.2 DMA寄存器定义315

10.5.3 DMA控制器软件数据结构及子程序317

10.5.4 DMA控制器设置318

10.6 自定制Avalon流模式外设319

10.7 GERMS Monitor监控程序319

10.8 Flash编程321

10.9 使用其他SRAM和Flash326

【习题】327

【实验10-1】Avalon Slave外设（PWM模块）设计327

【实验10-2】Avalon Slave外设（数码管动态扫描显示模块）设计328

第11章 Nios综合设计示例329

11.1 计时器设计329

11.1.1 计时器的Nios硬件设计329

11.1.2 计时器软件功能设计330

11.1.3 计时器软件设计步骤331

11.2 俄罗斯方块游戏机设计347

11.2.1 硬件系统结构347

11.2.2 Avalon流模式VGA控制器设计349

11.2.3 VGA控制器外设在SOPC Builder中的安装355

11.2.4 汉字和英文字符点阵库357

11.2.5 俄罗斯方块游戏功能设计357

11.2.6 俄罗斯方块游戏软件设计358

【习题】377

【实验11-1】简单计算器程序设计377

【实验11-2】VGA显示终端设计378

第12章 自定制Nios指令380

12.1 自定制指令概述380

12.1.1 Nios自定制指令的硬件结构380

12.1.2 Nios自定制指令模块信号线381

12.1.3 Nios自定制指令类型与格式385

12.1.4 Nios自定制指令实现方式386

12.2 自定制指令设计示例387

12.2.1 基于VHDL的乘法指令和加法指令实现方法387

12.2.2 基于VHDL的复数乘法指令实现394

12.2.3 基于MATLAB/DSPBuilder的Nios指令实现方法396

【实验12-1】为Nios设计乘法累加器指令404

【实验12-2】为Nios设计浮点乘法器405

【实验12-3】为Nios设计对FIFO操作的控制指令405

【实验12-4】FFT算法设计405

附录A SOPC/DSP实验开发系统406

附录B 实验电路结构图408

附录C GW48 SOPC系统实验信号名与芯片引脚对照表412

参考文献415