定 價：58 元
叢書名：高等學(xué)校電子信息類專業(yè)系列教材
- 作者：朱代先
- 出版時間：2025/6/1
- ISBN：9787560675305
- 出 版 社：西安電子科技大學(xué)出版社
- 中圖法分類：TP331.2
- 頁碼：
- 紙張：
- 版次：1
- 開本：16開
本書以培養(yǎng)電子信息技術(shù)應(yīng)用型人才為目標(biāo)，以實際應(yīng)用為背景，深入淺出地介紹了FPGA的基本技術(shù)。在內(nèi)容取材上，力求反映國內(nèi)外FPGA技術(shù)的新成果、新應(yīng)用，簡明精練；在描述方法上，既注重基本理論的介紹，力求通俗易懂；又強調(diào)理論與實踐相結(jié)合，通過大量的實用例程，幫助讀者更深入地了解FPGA技術(shù)及應(yīng)用開發(fā)方法。
全書共8章，內(nèi)容包括緒論、可編程邏輯器件、VHDL硬件描述語言基礎(chǔ)、VHDL描述語句、有限狀態(tài)機（FSM）、常用接口電路的FPGA實現(xiàn)、FPGA在通信系統(tǒng)設(shè)計中的應(yīng)用及FPGA在數(shù)字信號處理中的應(yīng)用等。
本書內(nèi)容安排豐富，由淺入深，重點突出，強調(diào)理論與實踐相結(jié)合，且書中每章都列舉了一定數(shù)量的例題，章末還附有相關(guān)拓展思考題。
本書可作為高等學(xué)校電子信息類專業(yè)的本科生或研究生教材，也可作為廣大數(shù)字電路或者數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)人員的參考書。
第1章 緒論 1
1.1 電子設(shè)計自動化技術(shù)概述 1
1.1.1 EDA技術(shù)的發(fā)展歷程 1
1.1.2 EDA的基本特征 2
1.2 專用集成電路設(shè)計方法 4
1.3 HDL的特點 6
1.3.1 VHDL 6
1.3.2 Verilog HDL 7
1.4 常用的FPGA工具軟件 7
1.4.1 EDA工具 7
1.4.2 Xilinx公司的Vivado開發(fā)工具 概述 9
1.4.3 Altera公司的Quartus Ⅱ開發(fā)工具 概述 9
1.5 FPGA設(shè)計流程 10
1.6 EDA技術(shù)的發(fā)展趨勢 12
拓展思考題 13
第2章 可編程邏輯器件 14
2.1 PLD簡介 14
2.1.1 PLD概述 14
2.1.2 PLD的優(yōu)點 15
2.1.3 PLD的分類 15
2.1.4 PLD的發(fā)展趨勢 16
2.2 PLD的硬件結(jié)構(gòu) 17
2.2.1 PLD的表示方法 18
2.2.2 PROM的結(jié)構(gòu)原理 19
2.2.3 PLA的結(jié)構(gòu)原理 20
2.3 CPLD的硬件結(jié)構(gòu) 21
2.3.1 乘積項原理 21
2.3.2 CPLD的基本結(jié)構(gòu) 21
2.3.3 Altera公司的CPLD器件 23
2.4 FPGA的硬件結(jié)構(gòu) 25
2.4.1 查找表原理 25
2.4.2 FPGA的基本結(jié)構(gòu) 26
2.4.3 Altera公司的FPGA器件 28
2.4.4 Cyclone Ⅴ系列器件 29
2.5 CPLD/FPGA開發(fā)應(yīng)用選擇 36
2.5.1 PLD選擇的依據(jù) 36
2.5.2 FPGA與CPLD的比較 37
拓展思考題 39
第3章 VHDL硬件描述語言基礎(chǔ) 40
3.1 VHDL概述 40
3.2 VHDL結(jié)構(gòu)與要素 40
3.2.1 庫 41
3.2.2 程序包 43
3.2.3 實體 45
3.2.4 結(jié)構(gòu)體 47
3.2.5 配置 48
3.3 VHDL文字規(guī)則 51
3.3.1 數(shù)字型文字 51
3.3.2 字符串型文字 52
3.3.3 標(biāo)識符 52
3.3.4 下標(biāo)名與下標(biāo)段名 53
3.3.5 保留字 54
3.4 VHDL數(shù)據(jù)對象 54
3.4.1 常量 54
3.4.2 變量 55
3.4.3 信號 56
3.4.4 數(shù)據(jù)對象的比較 57
3.5 VHDL數(shù)據(jù)類型 58
3.5.1 VHDL預(yù)定義數(shù)據(jù)類型 58
3.5.2 IEEE預(yù)定義標(biāo)準(zhǔn)邏輯位與矢量 61
3.5.3 其他預(yù)定義標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)類型 62
3.5.4 用戶自定義數(shù)據(jù)類型 63
3.6 VHDL操作符 69
3.6.1 操作符種類 69
3.6.2 賦值操作符 71
3.6.3 邏輯操作符 73
3.6.4 關(guān)系操作符 74
3.6.5 算術(shù)操作符 75
3.6.6 重載操作符 77
3.7 VHDL預(yù)定義屬性 77
3.7.1 值類屬性 78
3.7.2 函數(shù)類預(yù)定義屬性 78
3.7.3 信號類預(yù)定義屬性 79
3.7.4 數(shù)據(jù)類型類預(yù)定義屬性 80
3.7.5 數(shù)據(jù)范圍類預(yù)定義屬性 80
拓展思考題 80
第4章 VHDL描述語句 81
4.1 VHDL描述語句概述 81
4.2 順序語句 82
4.2.1 變量賦值語句 82
4.2.2 信號賦值語句 82
4.2.3 wait語句 83
4.2.4 if語句 84
4.2.5 case語句 87
4.2.6 loop語句 88
4.2.7 exit語句 90
4.2.8 next語句 92
4.2.9 return語句 93
4.2.10 null語句 94
4.2.11 assert語句 94
4.2.12 report語句 96
4.2.13 過程調(diào)用語句 97
4.3 并行語句 99
4.3.1 進程語句 99
4.3.2 塊語句 101
4.3.3 并行信號賦值語句 101
4.3.4 并行過程調(diào)用語句 103
4.3.5 并行斷言語句 104
4.3.6 類屬語句 105
4.3.7 元件例化語句 106
4.3.8 生成語句 107
拓展思考題 110
第5章 有限狀態(tài)機 112
5.1 有限狀態(tài)機概述 112
5.1.1 有限狀態(tài)機的基本結(jié)構(gòu) 112
5.1.2 有限狀態(tài)機的表示方法 113
5.1.3 有限狀態(tài)機的VHDL設(shè)計描述 113
5.1.4 有限狀態(tài)機的設(shè)計步驟 115
5.1.5 有限狀態(tài)機的設(shè)計模板 116
5.2 Moore型有限狀態(tài)機設(shè)計 119
5.3 Mealy型有限狀態(tài)機設(shè)計 124
5.4 FSM狀態(tài)編碼 129
拓展思考題 130
第6章 常用接口的FPGA實現(xiàn) 132
6.1 概述 132
6.2 UART接口實現(xiàn) 132
6.2.1 UART的工作原理 132
6.2.2 UART頂層設(shè)計的VHDL描述 133
6.2.3 UART發(fā)送器 135
6.2.4 UART接收器 138
6.2.5 波特率發(fā)生器 142
6.3 IIC接口實現(xiàn) 143
6.3.1 IIC接口工作原理 143
6.3.2 IIC頂層設(shè)計的VHDL描述 145
6.3.3 IIC核心模塊的VHDL描述 151
6.3.4 仿真波形 158
6.4 SPI接口實現(xiàn) 158
6.4.1 SPI的工作原理 158
6.4.2 SPI頂層設(shè)計的VHDL描述 160
6.4.3 移位寄存器 164
6.4.4 SPI主從選擇模塊 166
6.4.5 時鐘信號發(fā)生器 168
6.4.6 SPI控制的管理模塊 169
6.5 VGA接口實現(xiàn) 177
6.5.1 VGA的顯示原理 177
6.5.2 VGA的VHDL描述及其仿真波形 178
拓展思考題 180
第7章 FPGA在通信系統(tǒng)設(shè)計中的應(yīng)用 181
7.1 概述 181
7.2 數(shù)字調(diào)制 183
7.2.1 數(shù)字調(diào)制的基本理論 183
7.2.2 數(shù)字調(diào)制的程序設(shè)計 185
7.2.3 數(shù)字調(diào)制的代碼分析 191
7.2.4 數(shù)字調(diào)制的仿真波形 192
7.3 數(shù)字上變頻和下變頻 192
7.3.1 數(shù)字上變頻和下變頻的基本理論 192
7.3.2 數(shù)字上變頻和下變頻的程序設(shè)計 194
7.3.3 數(shù)字上變頻和下變頻的代碼分析 203
7.3.4 數(shù)字上變頻和下變頻的波形分析 204
7.4 (7，4)漢明碼編譯碼與Viterbi譯碼 204
7.4.1 (7，4)漢明碼編譯碼 204
7.4.2 Viterbi算法譯碼 217
7.5 基于軟件無線電的誤碼檢測系統(tǒng)的實現(xiàn) 224
7.5.1 誤碼檢測系統(tǒng)的基本理論 224
7.5.2 誤碼檢測系統(tǒng)的程序設(shè)計 225
7.5.3 誤碼檢測系統(tǒng)的代碼分析 229
7.5.4 誤碼檢測系統(tǒng)的仿真波形 231
拓展思考題 231
第8章 FPGA在數(shù)字信號處理中的應(yīng)用 232
8.1 概述 232
8.2 常用的數(shù)字濾波器 233
8.2.1 FIR數(shù)字濾波器的基本理論 233
8.2.2 FIR數(shù)字濾波器的系統(tǒng)構(gòu)成 236
8.2.3 FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計實現(xiàn) 237
8.2.4 FIR數(shù)字濾波器的VHDL程序設(shè)計 237
8.2.5 FIR數(shù)字濾波器的仿真波形 240
8.2.6 IIR數(shù)字濾波器的基本理論 241
8.2.7 IIR數(shù)字濾波器的系統(tǒng)構(gòu)成 243
8.2.8 IIR數(shù)字濾波器的設(shè)計實現(xiàn) 243
8.2.9 IIR數(shù)字濾波器的VHDL程序設(shè)計 244
8.2.10 IIR數(shù)字濾波器的仿真波形 249
8.3 時頻信號變換——快速傅里葉變換 251
8.3.1 傅里葉變換基本理論 251
8.3.2 CooleyTukey FFT算法實現(xiàn) 252
8.3.3 程序設(shè)計 254
8.3.4 仿真波形 261
8.4 信號的自適應(yīng)濾波 261
8.4.1 自適應(yīng)濾波概述 261
8.4.2 LMS算法原理 262
8.4.3 自適應(yīng)濾波器VHDL程序設(shè)計 263
8.4.4 仿真波形 265
8.5 數(shù)字圖像的初步處理 265
8.5.1 邊緣檢測的基本原理 266
8.5.2 Sobel算法設(shè)計實現(xiàn) 267
8.5.3 Sobel算法程序設(shè)計 268
8.5.4 仿真波形 271
拓展思考題 272
附錄Ⅰ Quartus Prime 18.0安裝 273
附錄Ⅱ Quartus Prime 18.0新建工程 278
參考文獻 300
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