Altera FPGA工程師成長手冊

第1篇 fpga開發(fā)基礎(chǔ)
　第1章 eda技術(shù)概述
　　1.1 eda技術(shù)及發(fā)展
　　1.1.1 何謂eda技術(shù)
　　1.1.2 基于大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷臄?shù)字系統(tǒng)設(shè)計
　　1.2 可編程邏輯器件的發(fā)展簡介
　　1.2.1 邏輯設(shè)計基本流程
　　1.2.2 可編程邏輯器件pal
　　1.2.3 從pal到pld到復(fù)雜可編程邏輯器件cpld
　　1.2.4 從cpld到fpga的產(chǎn)生
　　1.2.5 在系統(tǒng)編程問題的解決
　　1.3 fpga系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和資源
　　1.3.1 可編程邏輯單元（le）
　　1.3.2 可編程布線
　　1.3.3 可編程i/o
　　1.3.4 嵌入式存儲器ram
　　1.3.5 嵌入式乘法器
　　1.3.6 時鐘
　　1.3.7 鎖相環(huán) 　
　　1.3.8 fpga與cpld的對比
　　1.4 fpga的設(shè)計流程
　　1.5 altera公司fpga低成本器件—sycloneⅱ
　　1.5.1 主要特性
　　1.5.2 基于數(shù)字信號處理（dsp）應(yīng)用
　　1.5.3 專用外部存儲器接口
　　1.5.4 嵌入式鎖相環(huán)
　　1.5.5 單端i/o特性
　　1.5.6 差分i/o特性
　　1.5.7 自動crc檢測
　　1.5.8 支持nios ii嵌入式處理器
　　1.6 altera公司fpga高成本器件—stratix ⅲ器件
　　1.6.1 主要特性
　　1.6.2 體系架構(gòu)
　　1.6.3 trimatrix嵌入式存儲器
　　1.6.4 dsp塊
　　1.6.5 時鐘網(wǎng)絡(luò)和鎖相環(huán)
　　1.6.6 高速i/o信號和接口
　　1.6.7 設(shè)計安全性
　　1.7 小結(jié)
　第2章 altera quartus ii軟件開發(fā)流程
　　2.1 quartus ii綜述
　　2.1.1 quartus ii軟件的特點(diǎn)
　　2.1.2 quartus ii設(shè)計軟件的流程和集成的工具
　　2.1.3 quartus ii軟件的用戶界面
　　2.2 設(shè)計輸入
　　2.2.1 建立工程
　　2.2.2 輸入方式
　　2.3 約束輸入
　　2.3.1 使用分配編輯器
　　2.3.2 使用引腳規(guī)劃器
　　2.3.3 使用settings對話框
　　2.4 綜合
　　2.4.1 使用quartus ii軟件集成的綜合工具
　　2.4.2 使用其他 eda 綜合工具
　　2.4.3 使用rtl查看器和狀態(tài)機(jī)查看器分析綜合結(jié)果
　　2.5 布局布線
　　2.5.1 設(shè)置fitter選項(xiàng)
　　2.5.2 設(shè)置物理綜合優(yōu)化選項(xiàng)
　　2.5.3 通過反標(biāo)保留分配
　　2.6 仿真
　　2.6.1 quartus ii仿真器設(shè)置
　　2.6.2 建立用于仿真的波形文件
　　2.7 編程與配置
　　2.7.1 建立編程文件
　　2.7.2 器件編程和配置
　　2.8 小結(jié)
　第3章 altera quartus ii軟件開發(fā)向?qū)?br />　　3.1 模塊編輯及設(shè)計流程
　　3.1.1 原理圖輸入文件的建立
　　3.1.2 圖表模塊輸入
　　3.1.3 原理圖設(shè)計流程
　　3.1.4 波形仿真
　　3.1.5 引腳分配
　　3.1.6 下載驗(yàn)證
　　3.1.7 quartus ii的幾個常用功能。
　　3.2 文本編輯及設(shè)計流程
　　3.2.1 建立文本文件
　　3.2.2 文本設(shè)計流程——建立新工程
　　3.2.3 文本設(shè)計流程——編譯工程
　　3.2.4 文本設(shè)計流程——建立矢量波形文件
　　3.2.5 文本設(shè)計流程——仿真波形
　　3.2.6文本設(shè)計流程——引腳分配及下載驗(yàn)證
　　3.3 混合設(shè)計
　　3.3.1 建立計數(shù)器文件
　　3.3.2 建立七段譯碼顯示電路文件
　　3.3.2 設(shè)計流程
　　3.4 使用signal tap ii的實(shí)時測試
　　3.4.1 打開signal tap ii的編輯窗口
　　3.4.2 調(diào)入待測信號
　　3.4.3 設(shè)置signal tap ii參數(shù)
　　3.4.4 文件存盤
　　3.4.5 編譯選擇
　　3.4.6 啟動signal tap ii進(jìn)行采樣分析
　　3.4.7 signal tap ii的其他設(shè)置和控制方法
　　3.5 小結(jié)
　第4章 vhdl語言基礎(chǔ)
　　4.1 vhdl語言基本結(jié)構(gòu)
　　4.1.1 實(shí)體
　　4.1.2 結(jié)構(gòu)體
　　4.1.3 配置
　　4.1.4 庫
　　4.2 vhdl語言要素
　　4.2.1 vhdl文法規(guī)則
　　4.2.2 vhdl數(shù)據(jù)對象
　　4.2.3 數(shù)據(jù)類型
　　4.2.4 操作符
　　4.3 順序語句
　　4.3.1 賦值語句
　　4.3.2 if語句
　　4.3.3 case語句
　　4.3.4 loop語句
　　4.3.5 跳出循環(huán)的語句
　　4.3.6 return語句
　　4.4.7 null語句
　　4.4 并行語句
　　4.4.1 并行信號賦值語句
　　4.4.2 進(jìn)程(process)語句
　　4.5 子程序
　　4.5.1 過程
　　4.5.2 函數(shù)
　　4.6 vhdl語言描述風(fēng)格
　　4.6.1 行為描述
　　4.6.2 數(shù)據(jù)流描述
　　4.6.3 結(jié)構(gòu)化描述
　　4.7 小結(jié)
　第5章 基本邏輯電路設(shè)計
　　5.1 組合邏輯電路設(shè)計
　　5.1.1 門電路設(shè)計
　　5.1.2 三態(tài)門及總線緩沖器設(shè)計
　　5.1.3 編碼器、譯碼器設(shè)計
　　5.1.4 多路數(shù)據(jù)選擇器和多路數(shù)據(jù)分配器設(shè)計
　　5.2 時序邏輯電路設(shè)計
　　5.2.1 觸發(fā)器設(shè)計
　　5.2.2 寄存器設(shè)計
　　5.2.2 計數(shù)器設(shè)計
　　5.3 有限狀態(tài)機(jī)電路設(shè)計
　　5.3.1 有限狀態(tài)機(jī)概述
　　5.3.2 有限狀態(tài)機(jī)的算法描述
　　5.3.3 有限狀態(tài)機(jī)的vhdl描述模式
　　5.4 設(shè)計實(shí)例：交通信號燈控制器設(shè)計
　　5.4.1 交通信號燈控制器設(shè)計要求
　　5.4.2 交通信號燈控制器的設(shè)計分析
　　5.5 小結(jié)
第2篇 fpga實(shí)例開發(fā)部分
　第6章 宏模塊和lpm函數(shù)的應(yīng)用
　　6.1 存儲器模塊的用法
　　6.1.1 ram的使用
　　6.1.2 rom的建立過程
　　6.1.3 fifo的建立使用
　　6.2 乘法器和鎖相環(huán)的使用
　　6.2.1 乘法器的使用
　　6.2.2 鎖相環(huán)的使用
　　6.3 nco ip核的使用
　　6.4 基于宏模塊的設(shè)計實(shí)例
　　6.4.1 正弦波信號發(fā)生器的設(shè)計
　　6.4.2 流水線乘累加器的設(shè)計
　　6.5 小結(jié)
　第7章 基于fpga的dsp開發(fā)設(shè)計
　　7.1 概述
　　7.2 dsp builder功能簡介與設(shè)計流程
　　7.2.1 dsp builder功能簡介
　　7.2.2 dsp builder設(shè)計流程
　　7.3 基于dsp builder技術(shù)的設(shè)計示例——調(diào)幅電路
　　7.3.1 在matlab/simulink中建立算法模型
　　7.3.2 準(zhǔn)備工作
　　7.3.3 在新模型窗口中添加單元模塊
　　7.3.4 在simulink環(huán)境中仿真
　　7.3.5 在modelsim環(huán)境中進(jìn)行功能仿真
　　7.3.6 在quartusⅱ環(huán)境中進(jìn)行時序仿真
　　7.4 基于dsp builder的層次化設(shè)計——fir濾波器
　　7.4.1 fir濾波器的原理
　　7.4.2 建立系統(tǒng)設(shè)計模型
　　7.4.3 建立子系統(tǒng)的模型
　　7.4.4 在 simulink和modelsim中仿真
　　7.5 megacore function函數(shù)的使用
　　7.5.1 安裝megacore函數(shù)
　　7.5.2 使用megacore函數(shù)的設(shè)計流程
　　7.5.3 使用megacore函數(shù)設(shè)計fir濾波器
　　7.6 小結(jié)
第3篇 fpga高級應(yīng)用部分
　第8章 sopc技術(shù)開發(fā)概述
　　8.1 sopc的概念
　　8.2 sopc系統(tǒng)的核心——nios ii處理器
　　8.3 sopc系統(tǒng)開發(fā)流程
　　8.3.1 sopc builder的設(shè)計流程
　　8.3.2 sopc的設(shè)計階段
　　8.4 sopc系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境
　　8.5 小結(jié)
　第9章 sopc系統(tǒng)構(gòu)架
　　9.1 nios ⅱ處理器體系結(jié)構(gòu)
　　9.1.1 nios ii的內(nèi)部寄存器
　　9.1.2 nios ii存儲器與i/o組織
　　9.2 nios ii的異常處理
　　9.2.1．硬件中斷
　　9.2.2．軟件異常
　　9.2.3．nios ii的異常處理流程
　　9.3 算術(shù)邏輯單元和復(fù)位信號
　　9.3.1．算術(shù)邏輯單元
　　9.3.2 復(fù)位信號
　　9.4 jtag調(diào)試模塊
　　9.5 avalon總線
　　9.5.1 avalon互聯(lián)規(guī)范
　　9.5.2 avalon總線的概念
　　9.5.3 avalon總線信號
　　9.5.4 avalon的中斷與復(fù)位信號
　　9.5.5 avalon總線傳輸
　　9.6 小結(jié)
　第10章 soc系統(tǒng)硬件開發(fā)
　　10.1 數(shù)字鐘的設(shè)計要求
　　10.2 硬件開發(fā)流程
　　10.3 創(chuàng)建quartus ii工程
　　10.3.1 創(chuàng)建quartus ii工程
　　10.3.2 創(chuàng)建頂層實(shí)體文件
　　10.4 創(chuàng)建nios ii系統(tǒng)模塊
　　10.4.1 創(chuàng)建新系統(tǒng)
　　10.4.2 加入nios ii處理器
　　10.4.3 加入外圍模塊
　　10.4.4 分配系統(tǒng)各ip模塊的地址和中斷號分配、niosⅱ系統(tǒng)配置
　　10.4.5 生成nios ii并添加到工程中
　　10.4.6 建立鎖相環(huán)pll模塊
　　10.5 編譯和下載
　　10.5.1 引腳分配
　　10.5.2 配置工程
　　10.5.3 編譯設(shè)計
　　10.5.4 程序配置下載
　　10.6 小結(jié)
　第11章 sopc系統(tǒng)軟件開發(fā)
　　11.1 nios ii ide 簡介
　　11.1.1 nios ii ide的功能模塊
　　11.1.2 niosii ide開發(fā)流程
　　11.2 基于niosⅱide軟件示例——數(shù)字鐘軟件
　　11.2.1 建立軟件工程
　　11.2.2 編譯工程
　　11.2.3 運(yùn)行
　　11.3 數(shù)字鐘的程序設(shè)計
　　11.4 hal系統(tǒng)庫
　　11.4.1 hal簡述
　　11.4.2 目前提供的主要hal資源
　　11.5 使用hal開發(fā)應(yīng)用程序
　　11.6 小結(jié)
　第12章 nios ii常用外設(shè)使用
　　12.1 并行輸入輸出內(nèi)核（pio）
　　12.1.1 pio內(nèi)核簡介
　　12.1.2 pio內(nèi)核的配置
　　12.1.3 pio內(nèi)核的c語言編程
　　12.2 定時器的使用
　　12.2.1 內(nèi)核定時器簡介
　　12.2.2 定時器內(nèi)核的配置
　　12.2.3 定時器內(nèi)核的c語言編程
　　12.3 flash接口控制器的使用
　　12.3.1 flash接口控制器簡介
　　12.3.2 cfi控制器的配置
　　12.3.3 cfi控制器的c語言編程
　　12.4 sdram控制器的使用
　　12.4.1 sdram控制器內(nèi)核概述
　　12.4.2 sdram內(nèi)核配置
　　12.4.3 軟件編程
　　12.5 uart的使用
　　12.5.1 uart內(nèi)核簡介
　　12.5.2 uart內(nèi)核的寄存器
　　12.5.3 uart內(nèi)核配置
　　12.5.4 軟件編程
　　12.6 小結(jié)
　第13章 logiclock優(yōu)化技術(shù)
　　13.1 logiclock優(yōu)化技術(shù)簡介
　　13.1.1 logiclock 設(shè)計方法目標(biāo)
　　13.1.2 logiclock的區(qū)域
　　13.1.3 鎖定區(qū)域的基本方式
　　13.1.4 logiclock技術(shù)的應(yīng)用流程
　　13.2 為應(yīng)用logiclock技術(shù)準(zhǔn)備的具體實(shí)例
　　13.2.1 數(shù)字濾波器結(jié)構(gòu)及其vhdl描述
　　13.2.2 濾波器設(shè)計和結(jié)果
　　13.3 logiclock優(yōu)化設(shè)計——底層模塊設(shè)計
　　13.3.1 建立底層模塊工程
　　13.3.2 建立父區(qū)域
　　13.3.3 定義邏輯鎖定子區(qū)域
　　13.3.4 將設(shè)計實(shí)體移至鎖定區(qū)域
　　13.3.5 編譯優(yōu)化鎖定后的filter模塊
　　13.3.6 輸出邏輯鎖定后的vqm文件
　　13.4 logiclock優(yōu)化設(shè)計——頂層設(shè)計
　　13.4.1 建立頂層工程
　　13.4.2 將vqm文件加到頂層工程中
　　13.4.3 導(dǎo)入logiclock約束
　　13.5 小結(jié)
　第14章 數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計實(shí)例——電子樂器
　　14.1 電子樂器的設(shè)計
　　14.1.1 設(shè)計要求
　　14.1.2 設(shè)計原理
　　14.1.3 樂曲硬件演奏電路的層次化設(shè)計方案
　　14.2 fft設(shè)計
　　14.2.1 fft的原理
　　14.2.2 基于dsp builder設(shè)計fft的方法
　　14.3 sd卡驅(qū)動的設(shè)計
　　14.3.1 sd卡和spi內(nèi)核簡介
　　14.3.2 sd卡與fpga接口電路
　　14.3.3 硬件系統(tǒng)的sopc設(shè)計
　　14.3.4 系統(tǒng)軟件設(shè)計
　　14.4 小結(jié)