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第1章 绪论1

1.1 FPGA快速设计实现的潜力2

1.2快速发展的技术领域3

1.3全面、完备的设计技能4

1.4具备硬件知识的软件/固件工程师6

1.5具备软件知识的硬件工程师6

1.6 FPGA技术潜在的局限性7

1.7 FPGA技术的优势8

1.8小结10

第2章 FPGA基础11

2.1概述11

2.1.1可编程逻辑器件的分类11

2.1.2 SPLD14

2.1.3 CPLD15

2.1.4 FPGA17

2.1.5 FPGA类型20

2.2基于SRAM的FPGA架构22

2.2.1 FPGA的逻辑块架构23

2.2.2 FPGA的布线矩阵与全局信号25

2.2.3 FPGA的I/O块27

2.2.4 FPGA的时钟资源28

2.2.5 FPGA的存储资源30

2.3高级FPGA特性30

2.4小结31

第3章 优化开发流程33

3.1概述33

3.2 FPGA开发流程34

3.2.1需求定义阶段38

3.2.2架构和设计阶段39

3.2.3实现阶段42

3.2.4验证阶段44

3.3小结45

第4章 系统工程46

4.1概述46

4.2常见的设计挑战和错误47

4.3明确的FPGA设计过程规范48

4.4项目开发和管理50

4.4.1团队交流51

4.4.2设计评审52

4.4.3预算和日程安排54

4.5培训56

4.6技术支持58

4.7设计配置控制58

4.7.1在上板调试过程中对FPGA设计进行配置控制61

4.7.2设计归档62

4.8小结64

第5章 FPGA器件级的设计决策65

5.1概述65

5.2 FPGA选型分类65

5.2.1 FPGA厂商66

5.2.2系列选择67

5.2.3器件型号68

5.2.4封装70

5.3设计决策71

5.3.1数据流向71

5.3.2确知的I/O引脚分配72

5.4设计选型清单76

5.5小结78

第6章 FPGA板级的设计决策80

6.1概述80

6.2封装选型81

6.3 BGA封装83

6.3.1 BGA信号的引出83

6.3.2安装和返修83

6.3.3 BGA I/O引脚的分配86

6.3.4信号的可访问性87

6.4 I/O引脚与信号的分配87

6.5原理图符号设计88

6.6热设计88

6.7电路板的布局布线89

6.7.1器件的摆放位置和方向90

6.7.2测试和配置插座91

6.8信号完整性设计91

6.9供电设计92

6.10小结94

第7章 设计实现96

7.1概述96

7.2架构设计97

7.2.1同步设计97

7.2.2扁平化设计与层次化设计98

7.2.3实现层次化设计100

7.3设计输入101

7.3.1 HDL语言的双重性质103

7.3.2 HDL编码指南103

7.3.3工具106

7.4 RTL设计106

7.5综合109

7.5.1逻辑综合109

7.5.2物理综合111

7.5.3实现可综合的设计111

7.5.4设计推译与例化112

7.6布局布线113

7.7小结114

第8章 设计仿真117

8.1概述117

8.2仿真的不同阶段117

8.3仿真文件的类型119

8.4仿真深度的把握120

8.5层次化设计与仿真121

8.6仿真的常见错误以及提示122

8.7小结123

第9章 设计约束与优化125

9.1概述125

9.2设计约束管理125

9.2.1避免设计“过约束”126

9.2.2综合约束127

9.2.3引脚约束128

9.2.4时序约束131

9.2.5面积约束和版图规划133

9.2.6约束实例134

9.2.7约束检查清单135

9.3设计优化136

9.4小结139

第10章 配置140

10.1概述140

10.2配置方式140

10.3下载线141

10.4 JTAG标准142

10.5设计的安全144

10.6小结145

第11章 板级测试146

11.1概述146

11.1.1 FPGA设计验证方法146

11.1.2 FPGA内部关键信号的访问147

11.1.3边界扫描的支持148

11.2调试检查清单149

11.3小结149

第12章 高级议题综述150

12.1概述150

12.2功耗问题151

12.3量产问题151

12.4小结152

第13章 IP核153

13.1概述153

13.2 IP类型154

13.3 IP分类156

13.4 IP分析比较157

13.5自行设计与购买的权衡158

13.5.1 IP核的来源159

13.5.2 IP核的评估159

13.5.3 IP核供应商的评估160

13.5.4 IP核的授权162

13.6 IP核的集成162

13.7 IP核的测试和调试162

13.8小结163

第14章 嵌入式处理器内核164

14.1概述164

14.2基于FPGA的嵌入式处理器类型165

14.3基于FPGA的嵌入式处理器的使用考虑167

14.4系统设计考虑169

14.4.1协同设计169

14.4.2处理器架构170

14.4.3处理器实现选项173

14.4.4处理器核和外设选择175

14.4.5硬件实现因素176

14.4.6软件实现因素177

14.5基于FPGA的嵌入式处理器概念举例179

14.6 FPGA嵌入式处理器设计清单185

14.7小结185

第15章 数字信号处理187

15.1概述187

15.2基本DSP系统188

15.3基本DSP术语189

15.4 DSP架构190

15.5 DSP中的并行执行191

15.6 FPGA中的并行执行192

15.7何时采用FPGA来实现DSP功能194

15.8在FPGA上实现DSP设计的考虑因素194

15.8.1时钟方案和信号布线195

15.8.2流水线设计195

15.8.3算法实现选择196

15.8.4 DSP IP196

15.9 FIR滤波器概念示例197

15.10小结198

第16章 高级互联200

16.1概述200

16.2互联分类200

16.3高级I/O接口的挑战203

16.4高级并行I/O接口示例203

16.5高级串行I/O接口示例206

16.6小结207

第17章 系统整合209

17.1概述209

17.2需求定义阶段210

17.3架构设计阶段212

17.4设计实现阶段215

17.5设计验证阶段216

17.6原型交付阶段218

17.7小结218

附录A FPGA快速系统原型设计技术参考资料219

附录B 开发过程各阶段设计检查清单233

附录C 缩写和缩略词244

译后记254