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第1章 简介1

1.1嵌入式系统3

1.1.1嵌入式系统和通用计算机4

1.1.2硬件、软件和FPGA5

1.1.3执行模型5

1.2设计的挑战8

1.2.1设计生命周期8

1.2.2成功的度量9

1.2.3成本12

1.3平台FPGA15

1.A光谱仪示例17

1.A.1场景18

1.A.2两种解决方案18

1.A.3讨论19

1.B平台FPGA工具链简介20

1.B.1 Xilinx Platform Studio入门21

1.B.2使用Xilinx平台工作室22

习题32

参考文献33

第2章 目标35

2.1 CMOS晶体管36

2.2可编程逻辑器件38

2.3现场可编程门阵列40

2.3.1函数发生器40

2.3.2存储元件41

2.3.3逻辑单元42

2.3.4逻辑块42

2.3.5输入/输出块42

2.3.6特殊用途功能块43

2.4硬件描述语言46

2.4.1 VHDL46

2.4.2 Verilog54

2.4.3其他高级HDL59

2.5从HDL到配置位流59

2.A Xilinx Virtex 564

2.A.1查找表65

2.A.2 Slice65

2.A.3可配置逻辑块66

2.A.4块RAM67

2.A.5 DSP Slice67

2.A.6选择I/o68

2.A.7高速串口收发器69

2.A.8时钟69

2.A.9 PowerPC 44070

2.B Xilinx集成软件环境71

2.C创建和生成自定义IP77

2.C.1 Xilinx核生成器77

2.C.2创建/导入外设向导81

2.C.3硬核项目目录87

习题89

参考文献90

第3章 系统设计93

3.1系统设计的准则94

3.1.1设计质量94

3.1.2模块和接口96

3.1.3抽象和状态99

3.1.4内聚和耦合100

3.1.5设计可重用元件102

3.2控制流图103

3.3硬件设计105

3.3.1平台FPGA的起源105

3.3.2平台FPGA元件107

3.3.3完善平台FPGA系统112

3.3.4装配自定义计算核114

3.4软件设计120

3.4.1系统软件选项120

3.4.2根文件系统122

3.4.3交叉开发工具123

3.4.4监视器和引导程序123

3.A平台FPGA架构设计126

3.A.1关联Xilinx EDK和IBM核126

3.A.2构建基本系统130

3.A.3增强基本系统130

3.A.4 XPS项目文件131

3.A.5实践示例：浮点加法器133

3.A.6基本系统133

3.A.7创建和导入外设向导133

3.A.8核发生器134

3.A.9用户逻辑135

3.A.10修改硬核项目文件139

3.A.11基本系统的硬核连接140

3.A.12测试系统140

3.B嵌入式GNU/Linux系统142

3.B.1 Unix文件系统的组织结构142

3.B.2配置软件和工具144

3.B.3交叉开发工具和库148

3.B.4交叉编译Linux151

3.B.5建立根文件系统154

3.B.6在ML510开发板上启动Linux156

习题157

参考文献158

第4章 划分161

4.1划分问题概述162

4.1.1配置简档表163

4.1.2性能分析164

4.1.3实际应用164

4.2划分问题的分析法解决方案164

4.2.1基本定义165

4.2.2期望性能增益167

4.2.3资源的考虑168

4.2.4分析方法169

4.3通信171

4.3.1调用/协调173

4.3.2状态转移176

4.4实践问题180

4.4.1分析问题180

4.4.2数据结构182

4.4.3操作特征大小183

4.A使用gprof调试184

4.B Linux内核188

4.B.1内核模块188

4.B.2地址空间190

4.B.3应用程序视图192

4.B.4字符型设备驱动器193

4.B.5总结195

习题195

参考文献198

第5章 空间设计199

5.1并行的原理200

5.1.1并行粒度201

5.1.2并行度202

5.1.3空间组织结构203

5.2确认并行性207

5.2.1排序208

5.2.2依赖性208

5.2.3一致依赖向量212

5.3平台FPGA的空间并行214

5.3.1 FPGA硬核中的并行215

5.3.2 FPGA设计中的并行219

5.A有益于空间设计的VHDL探讨220

5.A.1常量和类属220

5.A.2用户定义类型221

5.A.3生成语句223

5.A.4设计约束224

5.B调试平台FPGA设计225

5.B.1仿真225

5.B.2软件可访问寄存器228

5.B.3 Xilinx ChipScope229

习题235

参考文献236

第6章 带宽管理237

6.1均衡带宽238

6.1.1 Kahn处理网络239

6.1.2同步设计241

6.1.3异步设计241

6.2平台FPGA带宽技术241

6.2.1片上和片外存储器242

6.2.2流式仪表数据250

6.2.3实际问题252

6.3可扩展性设计253

6.3.1可扩展性约束253

6.3.2可扩展性解决方案256

6.A片上存储器访问259

6.A.1 FIFO259

6.A.2块RAM260

6.A.3本地链接接口261

6.B片外存储器访问263

6.B.1可编程1/0263

6.B.2中央DMA控制器263

6.B.3总线主控装置265

6.B.4本地端口接口270

习题277

参考文献277

第7章 外围世界279

7.1点对点通信280

7.1.1 RS-232串口通信协议280

7.1.2其他低速通信281

7.2互联网络通信281

7.2.1概念281

7.2.2应用程序接口284

7.2.3高层协议287

7.2.4操作系统配置290

7.A高速串口通信291

7.A.1 Rocket IO291

7.A.2 Aurora示例292

7.A.3本地链接接口293

7.A.4时钟修正293

7.A.5误差测试294

7.A.6环回294

7.B低速通信294

7.B.1生成硬件基本系统294

7.B.2设计测试299

习题299

参考文献300

术语表301