本教材將傳統(tǒng)的以QuartusII軟件，NiosII嵌入式系統(tǒng)軟件和FPGA技術(shù)設(shè)計(jì)數(shù)字系統(tǒng)單一教材，整合為基于FPGA技術(shù)面向三個(gè)不同層次從基礎(chǔ)數(shù)字系統(tǒng)--綜合數(shù)字系統(tǒng)--嵌入式Qsys系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)踐類教材。本教材通過講練結(jié)合、循序漸進(jìn)的形式對實(shí)例項(xiàng)目進(jìn)行分析。教材實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分為三個(gè)層次，首先是基于數(shù)字系統(tǒng)的9個(gè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，引領(lǐng)讀者快速入門；其次是10個(gè)數(shù)字系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步促使讀者熟練使用FPGA設(shè)計(jì)數(shù)字系統(tǒng)，掌握基本設(shè)計(jì)技巧；最后
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目錄
第一篇 FPGA基礎(chǔ)
第1章 概述 1
1.1 實(shí)驗(yàn)須知 1
1.2 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 2
第2章 硬件描述語言 3
2.1 硬件描述語言特點(diǎn) 3
2.2 VHDL程序基本結(jié)構(gòu) 3
2.3 VHDL程序主要構(gòu)件 4
2.3.1 庫 5
2.3.2 實(shí)體 5
2.3.3 結(jié)構(gòu)體 6
2.3.4 包集合 7
2.3.5 配置 8
2.4 VHDL數(shù)據(jù)類型 10
2.4.1 標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)類型 10
2.4.2 IEEE定義的邏輯位與矢量 11
2.4.3 用戶自定義數(shù)據(jù)類型 11
2.4.4 數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換 13
2.5 運(yùn)算符 13
2.5.1 算術(shù)運(yùn)算符 13
2.5.2 邏輯運(yùn)算符 14
2.5.3 關(guān)系運(yùn)算符 14
2.5.4 其他運(yùn)算符 14
2.5.5 運(yùn)算優(yōu)先級 14
2.6 VHDL數(shù)據(jù)對象 15
2.6.1 常量 15
2.6.2 變量 15
2.6.3 信號 16
2.6.4 信號與變量的比較 17
2.7 VHDL基本語句 17
2.7.1 并行語句 17
2.7.2 順序語句 25
2.7.3 屬性描述語句 30
2.8 測試基準(zhǔn) 32
2.9 其他語句和有關(guān)規(guī)定的說明 32
2.9.1 命名規(guī)則和注解的標(biāo)記 32
2.9.2 ATTRIBUTE(屬性)描述與定義 33
2.9.3 GENERATE語句 41
2.10 VHDL程序的其他構(gòu)件 45
2.10.1 塊 45
2.10.2 函數(shù) 46
2.10.3 過程 48
2.10.4 程序包 49
2.11 結(jié)構(gòu)體的描述方法 50
第3章 常用FPGA開發(fā)工具 53
3.1 硬件開發(fā)工具Quartus Ⅱ13.053
3.1.1 Quartus Ⅱ13.0簡介 53
3.1.2 Quartus Ⅱ13.0設(shè)計(jì)流程 53
3.1.3 Quartus Ⅱ13.0設(shè)計(jì)方法 57
3.1.4 Quartus Ⅱ13.0功能詳解 58
3.1.5 時(shí)序約束與分析 66
3.1.6 設(shè)計(jì)優(yōu)化 72
3.1.7 SignalTap Ⅱ79
3.1.8 實(shí)例講解 87
3.2 ModelSim開發(fā)工具 95
3.2.1 ModelSim簡介 95
3.2.2 ModelSim基本仿真步驟 95
3.2.3 ModelSim各界面介紹 99
3.2.4 ModelSim調(diào)試功能 103
3.2.5 實(shí)例講解 106
3.3 本章 小結(jié) 113
第二篇 SOPC系統(tǒng)
第4章 SOPC系統(tǒng)設(shè)計(jì)入門 114
4.1 SOPC技術(shù)簡介 114
4.1.1 SOPC技術(shù)的主要特點(diǎn) 114
4.1.2 SOPC技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式 115
4.1.3 SOPC系統(tǒng)開發(fā)流程 116
4.2 基于Qsys的Nios Ⅱ處理器設(shè)計(jì) 117
4.2.1 Qsys功能 117
4.2.2 Qsys組成 119
4.2.3 Qsys組件 122
4.2.4 Qsys應(yīng)用實(shí)例 133
4.3 本章 小結(jié) 148
第三篇 FPGA實(shí)驗(yàn)
第5章 數(shù)字系統(tǒng)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 149
5.1 編碼器實(shí)驗(yàn) 149
5.2 譯碼器實(shí)驗(yàn) 157
5.3 加法器實(shí)驗(yàn) 159
5.4 乘法器實(shí)驗(yàn) 164
5.5 寄存器實(shí)驗(yàn) 167
5.6 計(jì)數(shù)器實(shí)驗(yàn) 171
5.7 分頻器實(shí)驗(yàn) 176
5.8 存儲器實(shí)驗(yàn) 181
5.9 數(shù)據(jù)選擇器實(shí)驗(yàn) 183
第6章 數(shù)字系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 185
6.1 鍵盤掃描輸入實(shí)驗(yàn) 185
6.2 掃描數(shù)碼顯示器實(shí)驗(yàn) 189
6.3 點(diǎn)陣顯示實(shí)驗(yàn) 191
6.4 交通燈控制實(shí)驗(yàn) 193
6.5 數(shù)字鐘實(shí)驗(yàn) 196
6.6 液晶顯示實(shí)驗(yàn) 197
6.7 PS/2接口實(shí)驗(yàn) 204
6.8 VGA顯示實(shí)驗(yàn) 207
6.9 SPI串行同步通信實(shí)驗(yàn) 210
6.10 電梯控制器實(shí)驗(yàn) 212
6.11 搶答器實(shí)驗(yàn) 214
6.12 數(shù)字頻率計(jì)實(shí)驗(yàn) 216
第四篇 基于Qsys的SOPC系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)
第7章 SOPC嵌入式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn) 223
7.1 流水燈實(shí)驗(yàn) 223
7.2 JTAGUART通信實(shí)驗(yàn) 239
7.3 LCM顯示實(shí)驗(yàn) 247
7.4 按鍵中斷實(shí)驗(yàn) 249
7.5 計(jì)數(shù)顯示實(shí)驗(yàn) 253
7.6 串口通信實(shí)驗(yàn) 256
7.7 外部Flash擴(kuò)展實(shí)驗(yàn) 259
7.8 添加用戶組件外設(shè)實(shí)驗(yàn) 263
7.9 DS18B20數(shù)字溫度傳感器應(yīng)用實(shí)驗(yàn) 271
7.10 基于PCF8563的時(shí)鐘應(yīng)用 296
第五篇 常見問題與常用實(shí)驗(yàn)平臺簡介
第8章 常見問題 322
8.1 Quartus Ⅱ13.0常見問題 322
8.2 ModelSim常見問題 327
8.3 Nios Ⅱ13.0常見問題 328
第9章 FPGA常用綜合實(shí)驗(yàn)平臺 332
9.1 TD-EDA/SOPC綜合實(shí)驗(yàn)平臺簡介 332
9.2 DE2開發(fā)板簡介 337
參考文獻(xiàn) 339
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