編輯推薦
《FPGA現代數字係統設計及應用》根據作者多年的教學經驗與工程實踐編寫,內容涉及大規模復雜係統的設計、驗證及FPGA實現的全部過程,詳細演示瞭FPGA係統設計的各項技術,有利於讀者快速動手實踐,對電子信息類學生係統掌握現代數字係統設計有重要的參考價值。《FPGA現代數字係統設計及應用》配有教學課件(PPT)和源文件等教輔資源,下載地址為清華大學齣版社網站本書頁麵。
內容簡介
隨著EDA技術和工具的發展,現代數字係統的設計思想、設計工具和實現方式均發生瞭深刻的變化,基本設計流程主要包括: 硬件描述語言(HDL)輸入; 仿真驗證設計功能; 將HDL綜閤為門級網錶; 靜態時序分析驗證時序; 後端ASIC或者FPGA實現。驗證方法學、低功耗設計也是熱點問題。隨著係統規模增大,將整個係統在單片係統上實現(即片上係統,SoC)已逐漸成為主流。本書根據工程實踐與教學經驗,采用全新參考流程,指導讀者完成大規模復雜係統的設計、驗證和FPGA實現。本書注重實踐,配套教學PPT與全部實例代碼,詳細演示各項技術,指導讀者動手操作,對電子信息類學生係統掌握現代數字係統設計有重要的參考價值。
作者簡介
張德學,2006年獲中國科學技術大學電路與係統專業博士學位,2011-2014年在復旦大學專用集成電路與係統國傢重點實驗室做博士後。2011年,主導設計的“32位嵌入式SoC安全傢電網關芯片”流片測試成功。長期工作在教學與科研第一綫,主講“EDA技術與應用”、“SoC設計方法學”等課程。
內頁插圖
前言/序言
隨著EDA技術和工具的發展,現代數字係統的設計思想、設計工具和實現方式均發生瞭深刻的變化,係統規模不斷增大,片上係統(SoC)已逐漸成為設計主流。本書根據工程實踐與教學經驗,采用主流工具與參考流程,幫助讀者完成大規模復雜係統的設計、驗證和FPGA實現。
本書在章節安排上,盡量按照現代數字係統開發流程和由淺入深的學習順序來安排,讓讀者先瞭解FPGA器件原理,再學習基本的Verilog語法,采用Modelsim工具仿真調試,然後用Quartus Ⅱ工具綜閤適配,生成FPGA配置信息流,並將其下載到FPGA開發闆上驗證。基本流程掌握後,可進一步學習Verdi工具,提高調試效率; 使用TimeQuest時序約束與分析工具,評估設計的性能。工具都熟悉後,可再學習有限狀態機設計方法,自檢測Testbench設計方法,測試覆蓋率分析方法,理解多種良好的編碼風格,瞭解功耗來源構成和低功耗設計方法等。隨後可學習基於NiosⅡ的SOPC係統開發過程,以及自定製IP核的設計與集成。最後的綜閤設計中,詳細介紹瞭基於OR1200的SoC係統設計過程,包括係統架構、硬件搭建、軟件開發、軟硬件聯閤仿真、FPGA實現、u�瞓oot移植、Linux移植等,從最小係統開始,逐步添加功能模塊,成為較為實用的SoC係統,是較好的SoC係統開發示範。
全書章節安排如下:
第1章介紹瞭現代數字係統設計流程、FPGA/CPLD器件原理和商用FPGA/CPLD器件。
第2章介紹瞭Verilog標準與基本語法、Testbench設計方法、仿真器工作原理,並列舉瞭一些設計實例,介紹瞭設計中的常見問題。
第3章介紹瞭Modelsim仿真工具,主要采用命令行和腳本方式,並介紹瞭VCD輸齣、測試覆蓋率相關操作。
第4章介紹瞭Verdi工具,以及如何與Modelsim聯閤調試等問題。
第5章介紹瞭Quartus Ⅱ工具使用、FPGA開發流程,以及如何進行功能仿真與時序仿真。
第6章介紹瞭時序約束與時序分析概念,以及TimeQuest工具使用。
第7章介紹瞭Synplify Pro工具使用。
第8章介紹瞭部分Verilog高級設計,包括編碼風格、自檢測Testbench設計、FSM設計、多時鍾域設計,以及PLI編程。
第9章介紹瞭功耗來源、功耗估算方法,以及常見的低功耗設計方法。
第10章介紹瞭基於NiosⅡ的SOPC係統設計,從係統搭建到μCLinux操作係統移植,並介紹瞭如何進行IP核開發與集成。
第11章介紹瞭基於OR1200的SoC係統設計過程,采用“OR1200 CPU + Wishbone總綫+其他功能模塊”結構,從構建基本平颱開始,逐步添加外圍模塊,並移植瞭u�瞓oot和Linux係統,最終實現瞭功能較為完備的實用SoC係統。
本書配套教學PPT與全部實例代碼,以便於教師教學及學生練習。
本書可用作EDA技術與應用、SOPC係統設計、SoC設計方法學等課程的參考教材。EDA技術與應用課程可重點講解第1、2、3、5、6、8章,SOPC係統設計課程可重點講解第3、4、6、8、9、10章,SoC設計方法學課程可重點講解第3、4、6、8、9、11章。
本書注重實踐,配套教學PPT與全部實例代碼,詳細演示各項技術,指導讀者動手操作,對電子信息類學生係統地掌握現代數字係統設計有一定幫助。
全書行文力求簡潔實用,閱讀過程中,可能需要讀者查閱相關標準、規範文檔。
本書撰寫中,直接或間接引用瞭不少專傢、學者的文獻,以及EDA廠商的培訓教材等,它們精闢的分析、簡明的風格,讓作者受益匪淺,在此錶示感謝!書中引用處已做瞭說明,疏漏之處敬請諒解。
全書由張德學博士、張小軍博士、郭華博士編寫,王維剋、肖風玉檢驗瞭全書實例,提齣瞭修改意見,並對文字描述、圖片做瞭一些修正,陳新華教授審校瞭全書。全書由張德學負責統稿。
作者教學、實踐經驗尚淺,加之水平有限,謬誤和疏漏之處在所難免,敬請讀者指正。
張德學2015年1月
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