本書以VHDL語言為藍本，結合Quartus II軟件，通過豐富的實例從實驗、實踐、實用的角度，詳細敘述了FPGA在數字系統中的應用。本書共10章，主要內容包括FPGA硬件結構知識、VHDL語言編程基礎、硬件開發工具Quartus II的使用、門電路設計與實現、常用組合邏輯電路的設計、常用時序邏輯電路與狀態機的設計、FPGA的顯示及鍵盤控制、FPGA在數字系統設計中的應用、FPGA在數字信號處理中的應用、宏功能模塊與SOPC技術的應用。
本書以VHDL語言為藍本，結合Quartus II軟件，通過豐富的實例從實驗、實踐、實用的角度，詳細敘述了FPGA在數字系統中的應用。
陳忠平，湖南工程職業技術學院講師，具有豐富的單片機原理、EDA技術、電子技術等課程的教學經驗，著有《基于Proteus的51系列單片機設計與仿真》、《基于項目驅動式的C51單片機程序設計與應用》、《基于Proteus的AVR單片機C語言程序設計與仿真》、《基于Proteus的PIC單片機C語言程序設計與仿真》和《基于Quartus II的FPGA/CPLD設計與應用》等。
第1章 FPGA硬件結構知識
1.1 CPLD/FPGA概述
1.2 FPGA體系結構
1.2.1 FPGA基本結構
1.2.2 FPGA的結構特點
1.3 FPGA編程與配置
1.3.1 FPGA的下載接口
1.3.2 FPGA的JTAG在線配置
1.3.3 FPGA專用配置器件
1.3.4 使用單片機在線配置
1.3.5 使用CPLD配置FPGA
1.4 FPGA常用芯片與選用
1.4.1 FPGA常用芯片
1.4.2 FPGA器件的選用
第2章 VHDL語言編程基礎
2.1 系統的表示方法和硬件描述語言特點
2.1.1 FPGA系統的VHDL表示方法
2.1.2 VHDL硬件描述語言特點
2.2 VHDL語言結構與要素
2.2.1 VHDL語言結構
2.2.2 VHDL語言要素
2.3 VHDL基本語句
2.3.1 VHDL順序語句
2.3.2 VHDL并行語句
第3章 硬件開發工具Quartus II的使用
3.1 Quartus II軟件綜述
3.1.1 Quartus II軟件的特點及其支持的器件
3.1.2 Quartus II軟件工具及功能簡介
3.1.3 Quartus II軟件的用戶界面
3.1.4 Quartus II支持文件類型
3.2 Quartus II軟件開發流程
3.3 Quartus II的安裝
3.4 Quartus II的使用
3.4.1 創建Quartus II項目
3.4.2 設計輸入
3.4.3 項目配置及時序約束
3.4.4 編譯
3.4.5 仿真
3.4.6 器件編程和配置
第4章 門電路設計與實現
4.1 基本門電路與組合門電路
4.1.1 基本門電路
4.1.2 組合邏輯門電路
4.2 三態門和總線緩沖器
4.2.1 三態門
4.2.2 單向總線緩沖器
4.2.3 雙向總線緩沖器
第5章 常用組合邏輯電路的設計
5.1 編碼器
5.1.1 普通編碼器
5.1.2 優先編碼器
5.2 譯碼器
5.2.1 二進制譯碼器
5.2.2 十進制譯碼器
5.2.3 七段譯碼器
5.3 數據選擇器和數據分配器
5.3.1 數據選擇器
5.3.2 數據分配器
5.4 數值比較器和奇偶校驗器
5.4.1 數值比較器
5.4.2 奇偶校驗器
5.5 運算器
5.5.1 加法器
5.5.2 減法器
5.5.3 乘法器
5.5.4 除法器
第6章 常用時序電路與狀態機的設計
6.1 觸發器
6.1.1 R-S觸發器
6.1.2 D觸發器
6.1.3 J-K觸發器
6.1.4 T觸發器
6.2 計數器
6.2.1 常用二進制計數器
6.2.2 可逆計數器
6.3 鎖存器和寄存器
6.3.1 鎖存器
6.3.2 基本寄存器
6.3.3 移位寄存器
6.4 存儲器
6.4.1 ROM只讀存儲器
6.4.2 RAM隨機存儲器
6.4.3 FIFO存儲器
6.4.4 LIFO存儲器
6.5 分頻器
6.5.1 偶數分頻器
6.5.2 奇數分頻器
6.5.3 2n分頻器
6.5.4 占空比可調分頻器
6.5.5 半整數分頻器
6.5.6 數控分頻器
6.6 狀態機的設計
6.6.1 狀態機的結構、分類及特點
6.6.2 一般狀態機
6.6.3 Moore狀態機
6.6.4 Mealy狀態機
6.7 序列信號發生器與檢測器
6.7.1 序列信號檢測器的設計
6.7.2 m序列信號發生器的設計
6.7.3 計數型序列信號發生器的設計
第7章 FPGA的顯示及鍵盤控制
7.1 LED廣告燈設計
7.1.1 LED控制原理
7.1.2 閃爍廣告燈的設計
7.1.3 流水廣告燈的設計
7.1.4 拉幕式與閉幕式廣告燈的設計
7.1.5 復雜廣告燈的設計
7.2 LED數碼管顯示控制
7.2.1 單個LED數碼管顯示設計
7.2.2 8位LED數碼管動態顯示設計
7.2.3 8位LED數碼管移位顯示設計
7.3 鍵盤控制
7.3.1 鍵盤控制原理
7.3.2 按鍵計數控制
7.3.3 查詢式按鍵設計
7.3.4 矩陣式鍵盤控制設計
7.3.5 簡單撥號鍵盤設計
7.4 字符式LCD顯示控制
7.4.1 LCD液晶顯示原理
7.4.2 字符式LCD靜態顯示
7.4.3 字符式LCD移位顯示
第8章 FPGA在數字系統設計中的應用
8.1 交通信號燈控制器
8.1.1 交通信號燈的控制要求
8.1.2 交通信號燈的硬件連接
8.1.3 交通信號燈的程序設計
8.1.4 交通信號燈控制器的波形仿真
8.1.5 交通信號燈的引腳鎖定與硬件驗證
8.2 MIDI音樂發生器
8.2.1 MIDI音樂發生器的控制要求
8.2.2 MIDI音樂發生器的播放原理
8.2.3 MIDI音樂發生器的硬件連接
8.2.4 MIDI音樂發生器的程序設計
8.2.5 MIDI音樂發生器的波形仿真
8.2.6 MIDI音樂發生器的引腳鎖定與硬件驗證
8.3 智力搶答器
8.3.1 智力搶答器的控制要求
8.3.2 智力搶答器的硬件連接
8.3.3 智力搶答器的程序設計
8.3.4 智力搶答器的波形仿真
8.3.5 智力搶答器的引腳鎖定與硬件驗證
8.4 可調數字鐘
8.4.1 可調數字鐘的控制要求
8.4.2 可調數字鐘的硬件連接
8.4.3 可調數字鐘的程序設計
8.4.4 可調數字鐘的波形仿真
8.4.5 可調數字鐘的引腳鎖定與硬件驗證
8.5 VGA彩條信號發生器
8.5.1 VGA彩條信號發生器的控制要求
8.5.2 VGA彩條信號發生器的基本知識
8.5.3 VGA彩條信號發生器的硬件連接
8.5.4 VGA彩條信號發生器的程序設計
8.5.5 VGA彩條信號發生器的波形仿真
8.5.6 VGA彩條信號發生器的引腳鎖定與硬件驗證
8.6 電梯控制器
8.6.1 電梯控制器的控制要求
8.6.2 電梯控制器的硬件連接
8.6.3 電梯控制器的程序設計
8.6.4 電梯控制器的波形仿真
8.6.5 電梯控制器的引腳鎖定與硬件驗證
第9章 FPGA在數字信號處理中的應用
9.1 CORDIC算法的應用設計
9.1.1 CORDIC算法的基本理論
9.1.2 CORDIC算法的設計思路
9.1.3 CORDIC算法的程序設計
9.1.4 CORDIC算法的波形仿真
9.2 FIR濾波器的設計
9.2.1 FIR濾波器的原理
9.2.2 直接形式的FIR濾波器設計
9.2.3 轉置結構的FIR濾波器設計
9.3 IIR濾波器的設計
9.3.1 IIR濾波器的基本理論
9.3.2 直接型IIR濾波器設計
9.3.3 級聯型IIR濾波器設計
第10章 宏功能模塊與SOPC技術的應用
10.1 宏功能模塊的應用
10.1.1 LPM_COUNTER在數控分頻器中的應用
10.1.2 LPM_ROM在4位乘法器中的應用
10.1.3 LPM_RAM隨機存儲器在FPGA中的讀/寫控制
10.1.4 LPM_FIFO先入先出存儲器在FPGA中的讀/寫控制
10.1.5 ALTPLL鎖相環在倍頻/分頻中的應用
10.2 SOPC技術的應用
10.2.1 SOPC的設計流程與系統架構
10.2.2 LED流水燈的設計
參考文獻
