零点起步 Altera CPLD/FPGA轻松入门与开发实例【2025|PDF|Epub|mobi|kindle电子书版本百度云盘下载】

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第1章 可编程逻辑器件概述1

1.1 EDA技术及其应用1

1.2 可编程逻辑器件的分类及原理3

1.2.1 EPLD和CPLD3

1.2.2 FPGA3

1.2.3 FPGA与CPLD的比较6

1.3 PLD的设计开发7

1.3.1 PLD设计方法7

1.3.2 PLD设计流程8

1.4 Altera可编程逻辑器件12

1.4.1 Stratix系列12

1.4.2 Arria系列21

1.4.3 Cyclone系列22

1.4.4 MAX系列29

1.5 思考与练习33

第2章 VHDL基础34

2.1 VHDL概述34

2.1.1 硬件描述语言概述34

2.1.2 VHDL的特点及设计流程35

2.2 VHDL程序基本结构37

2.2.1 实体37

2.2.2 结构体39

2.2.3 配置45

2.2.4 程序包46

2.3 VHDL中的数据48

2.3.1 标识符49

2.3.2 数据对象49

2.3.3 数据类型54

2.4 VHDL中的表达式60

2.5 VHDL描述语句64

2.5.1 顺序描述语句64

2.5.2 并行描述语句78

2.6 思考与练习80

第3章 VHDL程序设计81

3.1 基本数字电路的VHDL描述81

3.1.1 基本逻辑门电路81

3.1.2 编码器和译码器电路85

3.1.3 数据选择器90

3.1.4 加法器91

3.1.5 乘法器93

3.1.6 触发器电路95

3.1.7 寄存器电路102

3.1.8 计数器电路108

3.1.9 存储器115

3.2 有限状态机116

3.2.1 有限状态机的基本描述116

3.2.2 有限状态机状态编码方式117

3.2.3 有限状态机的输出和复位122

3.3 应用实例——表决器、双口RAM的读取126

3.4 思考与练习127

第4章 Altera开发工具的使用128

4.1 Quartus Ⅱ集成开发环境128

4.1.1 概述128

4.1.2 Quartus Ⅱ的安装129

4.1.3 Quartus Ⅱ10.0图形用户界面132

4.1.4 设计输入135

4.1.5 对设计工程进行设置和约束138

4.1.6 设计综合141

4.1.7 布局布线144

4.1.8 仿真149

4.1.9 时序分析151

4.1.10 编程与配置157

4.2 在Altera CPLD/FPGA中运行第一个程序161

4.2.1 实验目的、环境及实验原理162

4.2.2 实验步骤162

4.3 应用实例——MAX Ⅱ内嵌UFM模块的使用164

4.3.1 实验目的、环境及实验原理165

4.3.2 实验步骤165

4.4 思考与练习169

第5章 可编程逻辑设计的基本问题170

5.1 可编程逻辑设计基本原则170

5.1.1 面向硬件原则170

5.1.2 系统性原则170

5.1.3 面积与速度之间的互换关系172

5.1.4 同步设计原则172

5.2 常用设计思想与技巧172

5.2.1 串并转换173

5.2.2 应用实例——RS232数据串并转换173

5.2.3 乒乓操作174

5.2.4 流水线操作175

5.3 常见问题及处理方法180

5.3.1 竞争冒险产生的原因和处理方法180

5.3.2 时钟设计常见问题和处理方法181

5.3.3 建立和保持时间的处理方法182

5.4 应用实例——利用FIFO缓存器做高速缓存182

5.5 思考与练习188

第6章 典型数字信号处理算法FPGA设计189

6.1 坐标旋转数字计算机189

6.1.1 CORDIC算法原理189

6.1.2 CORDIC算法结构193

6.1.3 CORDIC算法设计195

6.1.4 程序分析及设计197

6.2 有限脉冲响应数字滤波器197

6.2.1 FIR数字滤波器原理197

6.2.2 FIR数字滤波器程序设计200

6.2.3 程序分析及设计202

6.3 无限脉冲响应数字滤波器202

6.3.1 IIR数字滤波器原理202

6.3.2 IIR数字滤波器程序设计204

6.3.3 程序分析及设计206

6.4 快速傅里叶变换206

6.4.1 FFT算法原理207

6.4.2 FFT程序设计208

6.4.3 程序分析及设计209

6.5 思考与练习209

第7章 通用接口的FPGA设计210

7.1 通用异步收发器210

7.1.1 UART功能简介210

7.1.2 UART实现结构211

7.1.3 UART程序设计211

7.2 CAN总线控制器219

7.2.1 CAN总线协议概述219

7.2.2 CAN通信控制器实现框架221

7.2.3 CAN通信控制器程序设计223

7.3 以太网控制器226

7.3.1 以太网基本原理227

7.3.2 以太网控制器实现框架228

7.3.3 以太网控制器程序设计229

7.4 应用实例——双UART设计236

7.5 思考与练习238

第8章 基于SOPC的嵌入式系统设计239

8.1 Altera SOPC技术及其设计开发流程239

8.1.1 SOPC技术简介239

8.1.2 SOPC Builder使用240

8.1.3 SOPC设计开发流程243

8.2 Nios Ⅱ处理器244

8.3 Avalon总线246

8.3.1 Avalon总线的特点247

8.3.2 Avalon总线信号248

8.4 Nios Ⅱ外围标准设备251

8.4.1 SDRAM控制器251

8.4.2 CFI控制器256

8.4.3 EPCS控制器258

8.4.4 并行输入／输出控制器260

8.4.5 定时器控制器262

8.4.6 UART核265

8.4.7 JTAG UART核268

8.4.8 SPI核273

8.4.9 DMA控制器275

8.4.10 PLL核277

8.5 自定制用户外设280

8.6 基于Nios Ⅱ系统开发实例281

8.7 思考与练习288

第9章 SOPC硬件开发289

9.1 基于Nios Ⅱ的SOPC硬件系统开发流程289

9.2 SOPC Builder硬件开发环境介绍291

9.2.1 SOPC Builder的功能291

9.2.2 SOPC Builder的组成292

9.3 应用实例295

9.3.1 创建一个Quartus Ⅱ工程295

9.3.2 使用SOPC Builder创建Nios Ⅱ系统模块297

9.3.3 添加CPU及外设IP模块298

9.3.4 集成Nios Ⅱ系统到Quartus Ⅱ工程305

9.3.5 设置编译选项并进行工程编译310

9.3.6 将设计下载到目标FPGA中312

9.4 思考与练习313

第10章 SOPC软件开发314

10.1 SOPC软件开发环境概述314

10.1.1 Nios Ⅱ指令系统介绍314

10.1.2 Nios Ⅱ处理器运行模式317

10.2 Nios Ⅱ IDE318

10.3 硬件抽象层系统库320

10.3.1 HAL系统库的功能321

10.3.2 使用HAL开发应用程序321

10.4 应用实例324

10.4.1 使用Nios Ⅱ IDE建立用户程序324

10.4.2 创建一个新的C/C＋＋应用工程326

10.4.3 设置工程系统库属性和编译选项327

10.4.4 编译连接工程329

10.4.5 对程序进行运行调试331

10.4.6 使用Flash Programmer下载332

10.5 思考与练习333

第11章 基于Nios Ⅱ的μC/OS-Ⅱ应用334

11.1 μC/OS-Ⅱ操作系统简介334

11.2 基于Nios Ⅱ的μC/OS-Ⅱ实验335

11.2.1 系统结构图335

11.2.2 SOPC系统的创建336

11.2.3 基于NiosⅡ软核处理器的软件353

11.2.4 测试硬件设计355

11.2.5 编写μC/OS-Ⅱ的多任务控制程序357

11.3 总结360

11.4 思考与练习360

参考文献361