FPGA设计与应用

　　FPGA器件已广泛应用于通信、自动控制、信息处理等诸多领域，越来越多的电子设计人员在使用FPGA，熟练掌握FPGA设计技术是对电子设计工程师的基本要求。.本书系统地介绍了FPGA的基本知识以及设计方法和技巧，并给出了设计实例。本书的主要内容包括：FPGA的发展历程、基本原理、设计方法和设计流程，FPGA设计中采用的两种主要的HDL语言，简单电路的HDL语言设计实例，FPGA的同步设计，较为复杂的FPGA设计实例，FPGA应用过程中的配置与编程，复杂密码算法3DES的FPGA实现实例及其在3DES-PCI安全卡中的应用方式，FPGA的发展趋势。..本书的特点在于能够使对FPGA较为陌生的读者，通过本书的阅读，在较短的时间内对FPGA有一个较为全面的认识；并通过对实例进行分析与上机操作，具备一定的基于FPGA的数字系统设计与实践能力。本书既可作为高等工科院校电子类专业高年级本科生和研究生的教材，也可作为电子类工程技术人员的参考书。...

暂缺《FPGA设计与应用》作者简介

第1章  FPGA概述    1
1.1  FPGA的发展历程    1
1.2  FPGA的基本原理    3
1.2.1  基于查找表的FPGA的基本结构及逻辑实现原理    3
1.2.2  基于乘积项的FPGA的基本结构及逻辑实现原理    5
1.2.3  FPGA的配置应用    8
1.3  FPGA的设计方法    8
1.4  FPGA的设计流程    9
1.4.1  基于“自顶向下”设计方法的FPGA设计流程    9
1.4.2  基于“自顶向下”设计流程的优点    12
1.5  总结与结论    13
第2章  硬件描述语言入门    14
2.1  VHDL入门    14
2.1.1  VHDL的模块组织    14
2.1.2  基本的数据类型及常量、变量、信号    15
2.1.3  运算符及表达式    16
2.1.4  VHDL基本语句    18
2.1.5  典型电路的设计    22
2.2  Verilog HDL入门    24
2.2.1  Verilog HDL模块的结构    25
2.2.2  基本的数据类型及常量、变量    27
2.2.3  运算符及表达式    29
2.2.4  语句    32
2.2.5  典型电路的设计    34
2.2.6  小结    48
2.3  总结与结论    49
第3章  简单电路的HDL设计    50
3.1  基本组合逻辑运算    50
3.1.1  与运算    50
3.1.2  或运算    51
3.1.3  异或运算    53
3.1.4  与非运算    54
3.1.5  二选一多路选择器    55
3.1.6  两位比较器    57
3.2  基本时序器件—— 寄存器    58
3.2.1  D触发器    58
3.2.2  T触发器    59
3.2.3  J-K触发器    60
3.2.4  时序器件—— 移位寄存器    62
3.3  简单数学运算    63
3.3.1  4位加法器    63
3.3.2  4位计数器    68
3.3.3  4位乘法器    77
3.4  总结与结论    86
第4章  FPGA的同步设计    87
4.1  同步的定义    87
4.2  同步部件    88
4.2.1  基本的同步部件    88
4.2.2  同步清除D型触发器    89
4.2.3  E型触发器    89
4.2.4  T型触发器    91
4.2.5  同步R-S触发器    94
4.2.6  R型触发器    94
4.3  状态产生    95
4.3.1  状态的无条件执行    97
4.3.2  状态的有条件执行    98
4.4  中央允许产生器    101
4.5  同步清除    102
4.6  时钟歪斜的清除    103
4.7  异步接口    103
4.7.1  互相同步的系统    103
4.7.2  互相异步的系统    104
4.7.3  同步系统的异步输入    107
4.7.4  握手发送数据的安全性    109
4.7.5  微处理器存储器映射中的FPGA    109
4.7.6  亚稳定性    109
4.7.7  小结    110
4.8  总结与结论    111
第5章  常见的FPGA设计实例    112
5.1  移位寄存器设计实例    112
5.1.1  m序列的产生和性质    112
5.1.2  对具体某一信号的连续存储    115
5.2  计数器设计实例    117
5.3  状态机设计实例    121
5.3.1  状态图    122
5.3.2  状态表    124
5.3.3  流程图    128
5.4  存储器设计实例    129
5.4.1  RAM    129
5.4.2  FIFO    131
5.4.3  ROM    134
5.4.4  应注意的问题    137
5.5  门禁系统设计实例    137
5.6  总结与结论    140
第6章  FPGA的配置与编程    141
6.1  Altera FPGA配置与编程    141
6.1.1  配置过程介绍    141
6.1.2  配置方式介绍    143
6.1.3  配置器件(Configuration Device)介绍    144
6.2  Xilinx FPGA配置    144
6.2.1  Xilinx FPGA配置方式    145
6.2.2  FPGA器件配置流程    147
6.2.3  FPGA器件配置设置    151
6.3  总结与结论    153
第7章  3DES算法的FPGA实现及其在3DES-PCI安全卡中的应用    154
7.1  3DES设计流程    154
7.2  3DES模块划分    155
7.3  3DES设计过程    156
7.3.1  DES算法高速运算电路模型设计    156
7.3.2  3DES算法程序设计及仿真波形    160
7.4  3DES-PCI安全卡的设计    192
7.4.1  3DES卡结构设计    192
7.4.2  6 种PCI安全卡典型结构性能分析和比较    197
7.5  总结与结论    198
第8章  FPGA发展趋势    199
8.1  工艺技术的进步使FPGA性能更强    199
8.1.1  更高性能    199
8.1.2  更低成本    200
8.2  设计理念的创新使FPGA向SOPC方向发展    201
8.2.1  IP复用    201
8.2.2  混合FPGA    203
8.3  总结与结论    204
附录1  世界著名的FPGA厂商    205
附录2  常用的FPGA开发工具    208
参考文献    214