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深入理解FPGA电子系统设计——基于Quartus Prime与VHDL的Altera FPGA设计

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日期： 2022-04-05
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标签： FPGA

　　本书分基础与应用两部分，系统介绍了Altera FPGA的开发应用知识。基础部分包括FPGA开发流程、硬件描述语言VHDL、Quartus Prime设计开发环境、基本电路的VHDL设计、基于IP的设计等内容；应用部分包括人机交互接口设计、数字信号处理电路设计、密码算法设计、基于Nios Ⅱ的SOPC系统开发等内容，并在最后一章给出了24个常用设计实例。全书语言简明易懂，逻辑清晰，向读者提供了不同领域的FPGA应用实例以及完整的设计源程序。本书可作为高等学校电子信息、计算机、自动化等专业的本科生教材，也可供从事电子系统设计的工程技术人员参考。

内容简介

前言PREFACE

第1章　FPGA开发简介

1.1　可编程逻辑器件概述

1.2　FPGA芯片

1.2.1　FPGA框架结构

1.2.2　Intel公司的FPGA

1.3　FPGA开发工具

1.4　基于FPGA的开发流程

1.4.1　FPGA设计方法概论

1.4.2　典型FPGA开发流程

1.4.3　FPGA的配置

1.4.4　基于FPGA的SoC设计方法

第2章　VHDL硬件描述语言

2.1　程序基本结构

2.2　VHDL程序语法规则

2.3　并行语句

2.4　顺序语句

2.5　子程序及子程序调用语句

第3章　Quartus Prime设计开发环境

3.1　Quartus Prime概述

3.2　Quartus Prime设计流程

3.2.1　设计输入

3.2.2　设计处理

3.2.3　波形仿真

3.2.4　器件编程

3.3　嵌入式逻辑分析仪使用

第4章　基本电路的VHDL设计

4.1　优先编码器

4.2　数据选择器

4.3　组合逻辑电路与并行语句、进程语句的关系

4.4　运算电路

4.5　时钟信号

4.6　锁存器和触发器

4.7　同步、异步信号描述

4.8　同步电路设计原则

4.9　计数器

4.10　分频电路

4.11　寄存器

4.12　状态机

4.13　动态扫描电路

第5章　基于IP的设计

5.1　IP核

5.2　触发器IP核的VHDL设计应用

5.3　存储器IP核的VHDL设计应用

5.4　锁相环IP核的VHDL设计应用

5.5　运算电路IP核的VHDL设计应用

第6章　人机交互接口设计

6.1　键盘扫描电路的VHDL设计

6.1.1　设计原理

6.1.2　设计实现

6.1.3　仿真验证

6.2　液晶驱动电路的VHDL设计

6.2.1　设计原理

6.2.2　设计实现

6.2.3　仿真验证

第7章　数字信号处理

7.1　差错控制电路的VHDL设计（CRC校验电路）

7.1.1　设计原理

7.1.2　校验电路的VHDL实现

7.1.3　仿真验证

7.2　滤波电路的VHDL设计

7.2.1　设计原理

7.2.2　FIR滤波电路的设计实现

7.2.3　仿真验证

7.3　HDB3基带信号编译码电路的VHDL设计

7.3.1　设计原理

7.3.2　设计实现

7.3.3　仿真验证

第8章　密码算法设计

8.1　分组密码算法的VHDL设计（SM4）

8.1.1　SM4算法原理

8.1.2　设计实现

8.1.3　仿真验证

8.2　流密码算法的VHDL设计（ZUC）

8.2.1　ZUC算法原理

8.2.2　设计实现

8.2.3　仿真验证

8.3　HASH算法的VHDL设计（SM3）

8.3.1　SM3算法原理

8.3.2　设计实现

8.3.3　仿真验证

第9章　基于Nios Ⅱ的SOPC系统开发

9.1　简介

9.1.1　SOPC技术

9.1.2　Nios Ⅱ嵌入式处理器

9.1.3　Qsys开发工具

9.2　SOPC硬件开发

9.2.1　启动Qsys

9.2.2　添加Nios Ⅱ及外设IP模块

9.2.3　集成Nios Ⅱ系统至Quartus Prime

9.3　SOPC软件系统开发

9.3.1　创建Nios Ⅱ工程

9.3.2　设置工程的系统属性

9.3.3　程序编写及编译

9.3.4　代码调试及运行

第10章　基于VHDL的FPGA设计实例

10.1　多路选择器

10.2　寄存器

10.3　移位寄存器

10.4　计数器

10.5　分频器

10.6　元件例化

10.7　状态机1

10.8　状态机2

10.9　DES算法S盒

10.10　DES算法初始置换IP

10.11　十六进制数的共阴极7段数码显示译码器

10.12　七人表决器的设计

10.13　动态扫描显示电路

10.14　四人抢答器的设计

10.15　伪随机数产生器

10.16　彩灯控制器1

10.17　彩灯控制器2

10.18　彩色LED点阵显示电路设计

10.19　计算器设计

10.20　序列检测器

10.21　自动售货机

10.22　直流电机转速控制电路

10.23　篮球竞赛30秒计时器

10.24　电梯控制器

附录1　DES算法的S盒

附录2　VHDL保留字

参考文献

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