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内容简介

本书结合行业企业的应用实践来介绍FPGA技术应用与开发方法。全书分三大部分，按着知识递进、难度递进的原则，以项目的形式来组织内容。第一部分介绍FPGA应用开发基础知识；第二部分介绍实际应用项目中常用的接口，包括LED灯、数码管、按键、液晶、串口等；第三部分通过一些综合项目来介绍设计方法与技巧，包括多功能计算器、数字跑表、反应测量仪、频率计、求最大公因数、音乐播放器、多功能数字钟、简易CPU、贪吃蛇游戏等。

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ISBN：9787121319181

开本：16开

页数：244

字数：390

本书目录

第1章  硬件平台及集成开发环境	（1）
  任务1  键控LED灯亮灭	（1）
  1.1  FPGA工作原理及开发平台	（1）
    1.1.1  FPGA工作原理	（1）
    1.1.2  开发平台与常用接口	（3）
  1.2  基于Quartus II的数字设计流程	（7）
    1.2.1  创建源文件	（8）
    1.2.2  创建工程	（8）
    1.2.3  编译设置	（10）
    1.2.4  引脚锁定和编程下载	（14）
  知识小结	（16）
  习题1	（16）

第2章  HDL语言基础	（18）
  任务2  二选一多路选择器设计	（18）
  2.1  Verilog HDL基本程序结构	（18）
  任务3  设计3位移位寄存器	（19）
  2.2  Verilog HDL语言的数据类型和运算符	（20）
    2.2.1  标识符	（20）
    2.2.2  数据类型	（20）
    2.2.3  常量	（22）
    2.2.4  运算符和表达式	（23）
  任务4  设计1位全加器	（31）
  2.3  Verilog HDL语言的描述语句	（31）
    2.3.1  结构描述形式	（31）
    2.3.2  数据流描述形式	（32）
    2.3.3  行为描述形式	（33）
  2.4  可综合与不可综合语法结构	（35）
  2.5  Verilog代码书写规范	（36）
  知识小结	（38）
  习题2	（38）

第3章  ModelSim仿真	（40）
  任务5  十六进制计数器的设计及仿真	（40）
  3.1  ModelSim软件的使用	（41）
  3.2  延时	（46）
  3.3  常用块语句	（49）
    3.3.1  initial块语句	（49）
    3.3.2  顺序块begin…end	（51）
    3.3.3  并行块fork…join	（52）
    3.3.4  嵌套块	（53）
  3.4  常用系统函数和任务	（54）
    3.4.1  输出系统任务$display、$write和$strobe	（54）
    3.4.2  监控系统任务$monitor	（57）
    3.4.3  时间度量系统任务$time和$realtime	（58）
  知识小结	（59）
  习题3	（59）

第4章  FPGA基础应用设计	（61）
  任务6  控制LED灯闪烁	（61）
  4.1  控制LED灯闪烁	（61）
  4.2  使用TCL Script	（63）
  任务7  分频器设计	（66）
  4.3  分频器	（66）
    4.3.1  偶数分频	（66）
    4.3.2  2n分频	（67）
  任务8  使用状态机实现LED流水灯设计	（69）
  4.4  状态机建模	（69）
    4.4.1  状态机	（69）
    4.4.2  状态机建模实现LED流水灯	（72）
  任务9  使用层次建模实现LED流水灯设计	（75）
  4.5  层次建模	（75）
    4.5.1  层次建模实现LED流水灯	（75）
    4.5.2  层次建模端口连接规则	（77）
    4.5.3  使用RTL Viewer	（79）
    4.5.4  使用Chip Planner	（79）
  知识小结	（81）
  习题4	（82）

第5章  FPGA常用接口应用设计	（84）
  任务10  数码管显示动态信息	（84）
  5.1  数码管应用设计	（85）
    5.1.1  单数码管显示原理	（85）
    5.1.2  多数码管显示原理	（88）
    5.1.3  数码管显示IP核	（88）
    数码管应用示例1：秒计数器设计	（92）
    数码管应用示例2：数码管滚动显示信息	（94）
  任务11  键控数码管显示信息	（97）
  5.2  按键应用设计	（98）
    5.2.1  按键状态检测	（98）
    5.2.2  按键消抖基本原理	（99）
    按键应用示例1：按键计数并显示	（102）
    按键应用示例2：键控数码管在不同信息间的切换	（105）
  任务12  控制液晶显示信息	（107）
  5.3  液晶应用设计	（107）
    5.3.1  液晶显示原理	（107）
    5.3.2  液晶显示IP核	（114）
    液晶应用示例1：显示计数信息	（118）
    液晶应用示例2：滚动显示信息	（119）
  任务13  显示标准键盘通码	（121）
  5.4  PS2接口应用设计	（121）
    5.4.1  PS2接口协议	（121）
    5.4.2  PS2键盘扫描码	（123）
    5.4.3  PS2键盘IP核	（124）
    PS2键盘应用示例：显示按键通码	（126）
  任务14  控制VGA显示彩条和方块	（128）
  5.5  VGA接口应用设计	（129）
    5.5.1  VGA显示原理	（129）
    5.5.2  VGA显示IP核	（132）
    VGA应用示例1：在VGA上显示条纹	（135）
    VGA应用示例2：在VGA上显示移动方块	（136）
    PS2和VGA混合应用示例：PS2键盘控制VGA显示	（137）
  知识小结	（140）
  习题5	（140）

第6章  FPGA综合应用设计	（142）
  任务15  呼吸灯设计	（142）
  6.1  呼吸灯	（143）
    6.1.1  呼吸灯原理	（143）
    6.1.2  呼吸灯设计实现	（144）
    6.1.3  拓展练习	（145）
  任务16  序列检测器设计	（145）
  6.2  序列检测器	（146）
    6.2.1  脉冲产生电路设计	（146）
    6.2.2  序列检测器设计实现	（147）
    6.2.3  拓展练习	（150）
  任务17  反应测量仪设计	（150）
  6.3  反应测量仪	（151）
    6.3.1  反应测量仪设计实现	（151）
    6.3.2  拓展练习	（154）
  任务18  数字跑表设计	（154）
  6.4  数字跑表	（155）
    6.4.1  数字跑表设计实现	（155）
    6.4.2  拓展练习	（161）
  任务19  多功能数字钟设计	（161）
  6.5  多功能数字钟	（162）
    6.5.1  多功能数字钟设计实现	（162）
    6.5.2  拓展练习	（163）
  任务20  贪吃蛇游戏设计	（164）
  6.6  贪吃蛇游戏	（164）
    6.6.1  贪吃蛇游戏架构设计	（164）
    6.6.2  贪吃蛇游戏设计实现	（166）
    6.6.3  拓展练习	（168）
  知识小结	（168）
  习题6	（169）

第7章  基于MC8051处理器核的应用设计	（171）
  任务21  基于MC8051处理器的数字钟设计	（171）
  7.1  MC8051软核的基本结构	（172）
    7.1.1  MC8051层次结构	（172）
    7.1.2  MC8051硬件配置	（174）
    7.1.3  MC8051使用说明	（176）
  7.2  MC8051软核在Quartus II中的应用	（176）
    7.2.1  新建原理图文件和Quartus II工程	（177）
    7.2.2  生成ROM/RAM模块	（179）
    7.2.3  生成MC8051符号	（184）
    7.2.4  顶层原理图设计	（186）
  7.3  MC8051软核的软件代码及下载	（191）
    7.3.1  MC8051软件代码	（191）
    7.3.2  MC8051软件的下载方法	（195）
  知识小结	（195）
  习题7	（195）

第8章  基于Nios II处理器核的应用设计	（196）
  任务22  基于Nios II处理器的键控流水灯设计	（196）
  8.1  基于Nios II系统的设计流程	（197）
    8.1.1  Nios II硬件开发流程	（199）
    8.1.2  Nios II软件开发流程	（209）
  8.2  基于Nios II处理器的PIO核的应用	（212）
    8.2.1  PIO核的功能	（212）
    8.2.2  PIO核应用的硬件环境搭建	（216）
    8.2.3  PIO核应用的软件代码开发	（223）
  任务23  基于?C/OS-II的双task执行	（226）
  8.3  在Nios II上运行?C/OS-II操作系统	（226）
    8.3.1  Nios II硬件环境的搭建	（227）
    8.3.2  Nios II软件设计	（229）
  知识小结	（232）
  习题8	（232）

展开

前言

随着电子技术的快速发展，五花八门的现代电子产品得到广泛应用，行业企业需要大量的FPGA技术人才。为满足市场需要，许多高校已开设FPGA应用开发课程，但目前FPGA应用开发方面的教材，大多距离开发实用的应用系统还有不小的差距。基于这一点，本人结合Altera EP2C8开发板，在进行多项工程实践的基础上编写了本书。本人长期从事硬件描述语言、数字系统设计及FPGA应用开发等课程的教学与实践工作，结合行业技术应用不断地充实和完善了该课程教学项目。
    本书以实用性为出发点，通过企业工程实践中提炼的23个典型工作任务，循序渐进地介绍FPGA应用开发技术。
    全书分为三大部分，第一部分介绍FPGA应用开发基础知识，包括第1～3章，主要内容有硬件平台、Quartus II集成开发环境、Verilog HDL硬件描述语言和ModelSim仿真环境。第二部分介绍FPGA与外设接口电路的应用设计，包括第4～6章，主要内容有LED灯的控制、分频器、状态机建模、层次建模、数码管的显示控制、LCD的显示控制、按键的消抖及应用、标准键盘的应用、VGA的显示控制、呼吸灯设计、序列检测器设计、反应测量仪设计、数字跑表设计、多功能数字钟设计、贪吃蛇游戏设计。第三部分介绍基于FPGA的嵌入式处理器的应用设计，包括第7～8章，主要内容有MC8051处理器软核和Nios II处理器软核的应用技术。书中内容全部符合IEEE1364—2001标准。
    本书基于一套开发环境：Cyclone II EP2C8Q208C8开发板、Quartus II开发软件和Model Sim仿真软件。
    本书的特色：
   （1）以典型任务为主线编排教学内容；
   （2）任务大多来源于实践，方便开展项目化教学和技能训练;
     （3）任务的设计遵从自顶向下的设计理念，便于读者理解和掌握。
    本课程的参考学时为56～108学时，各院校可结合专业背景和实训环境对不同设计任务做适当选择，建议讲授28学时左右，其余时间为实践教学环节。
    本书为高等职业本专科院校EDA技术和FPGA应用开发技术等课程的教材，也可作为开放大学、成人教育、自学考试、中职学校、培训班的教材，以及工程技术人员的参考书。
    本书的出版得到了广东省高等教育品牌专业建设项目（2016gzpp126）、广东省教育教学成果奖培育项目（JXCG201518）、全国高等院校电子信息类课程教学资源建设项目（GXH2015-22）、校级精品资源共享课程建设项目（10600-15-010201-0245）和校级教材建设项目“FPGA应用开发”的资助。
    本书由深圳信息职业技术学院贺敬凯高级工程师、哈尔滨职业技术学院王永强副教授编著，陈庶平参加部分章节的排版与校对工作，林静伟参与MC8051和贪吃蛇游戏部分代码的撰写和调试工作。本书在编写过程中参考了许多学者的著作和研究成果，在此表示衷心的感谢！
    由于时间仓促及作者水平有限，书中难免存在错误和不妥之处，恳请读者批评指正。
    为了方便教师教学，本书还配有免费的电子教学课件、源代码、习题集，请有此需要的教师登录华信教育资源网（http://www.hxedu.com.cn）免费注册后再进行下载。扫一扫书中的二维码可直接查看相应内容的教学资源。在有问题时请在网站留言板留言或与电子工业出版社联系（E-mail:hxedu@phei.com.cn）。

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