FPGA設計與應用

第1章  FPGA概述    1
1.1  FPGA的發(fā)展歷程    1
1.2  FPGA的基本原理    3
1.2.1  基于查找表的FPGA的基本結構及邏輯實現(xiàn)原理    3
1.2.2  基于乘積項的FPGA的基本結構及邏輯實現(xiàn)原理    5
1.2.3  FPGA的配置應用    8
1.3  FPGA的設計方法    8
1.4  FPGA的設計流程    9
1.4.1  基于“自頂向下”設計方法的FPGA設計流程    9
1.4.2  基于“自頂向下”設計流程的優(yōu)點    12
1.5  總結與結論    13
第2章  硬件描述語言入門    14
2.1  VHDL入門    14
2.1.1  VHDL的模塊組織    14
2.1.2  基本的數(shù)據(jù)類型及常量、變量、信號    15
2.1.3  運算符及表達式    16
2.1.4  VHDL基本語句    18
2.1.5  典型電路的設計    22
2.2  Verilog HDL入門    24
2.2.1  Verilog HDL模塊的結構    25
2.2.2  基本的數(shù)據(jù)類型及常量、變量    27
2.2.3  運算符及表達式    29
2.2.4  語句    32
2.2.5  典型電路的設計    34
2.2.6  小結    48
2.3  總結與結論    49
第3章  簡單電路的HDL設計    50
3.1  基本組合邏輯運算    50
3.1.1  與運算    50
3.1.2  或運算    51
3.1.3  異或運算    53
3.1.4  與非運算    54
3.1.5  二選一多路選擇器    55
3.1.6  兩位比較器    57
3.2  基本時序器件—— 寄存器    58
3.2.1  D觸發(fā)器    58
3.2.2  T觸發(fā)器    59
3.2.3  J-K觸發(fā)器    60
3.2.4  時序器件—— 移位寄存器    62
3.3  簡單數(shù)學運算    63
3.3.1  4位加法器    63
3.3.2  4位計數(shù)器    68
3.3.3  4位乘法器    77
3.4  總結與結論    86
第4章  FPGA的同步設計    87
4.1  同步的定義    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型觸發(fā)器    89
4.2.3  E型觸發(fā)器    89
4.2.4  T型觸發(fā)器    91
4.2.5  同步R-S觸發(fā)器    94
4.2.6  R型觸發(fā)器    94
4.3  狀態(tài)產(chǎn)生    95
4.3.1  狀態(tài)的無條件執(zhí)行    97
4.3.2  狀態(tài)的有條件執(zhí)行    98
4.4  中央允許產(chǎn)生器    101
4.5  同步清除    102
4.6  時鐘歪斜的清除    103
4.7  異步接口    103
4.7.1  互相同步的系統(tǒng)    103
4.7.2  互相異步的系統(tǒng)    104
4.7.3  同步系統(tǒng)的異步輸入    107
4.7.4  握手發(fā)送數(shù)據(jù)的安全性    109
4.7.5  微處理器存儲器映射中的FPGA    109
4.7.6  亞穩(wěn)定性    109
4.7.7  小結    110
4.8  總結與結論    111
第5章  常見的FPGA設計實例    112
5.1  移位寄存器設計實例    112
5.1.1  m序列的產(chǎn)生和性質(zhì)    112
5.1.2  對具體某一信號的連續(xù)存儲    115
5.2  計數(shù)器設計實例    117
5.3  狀態(tài)機設計實例    121
5.3.1  狀態(tài)圖    122
5.3.2  狀態(tài)表    124
5.3.3  流程圖    128
5.4  存儲器設計實例    129
5.4.1  RAM    129
5.4.2  FIFO    131
5.4.3  ROM    134
5.4.4  應注意的問題    137
5.5  門禁系統(tǒng)設計實例    137
5.6  總結與結論    140
第6章  FPGA的配置與編程    141
6.1  Altera FPGA配置與編程    141
6.1.1  配置過程介紹    141
6.1.2  配置方式介紹    143
6.1.3  配置器件(Configuration Device)介紹    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器件配置設置    151
6.3  總結與結論    153
第7章  3DES算法的FPGA實現(xiàn)及其在3DES-PCI安全卡中的應用    154
7.1  3DES設計流程    154
7.2  3DES模塊劃分    155
7.3  3DES設計過程    156
7.3.1  DES算法高速運算電路模型設計    156
7.3.2  3DES算法程序設計及仿真波形    160
7.4  3DES-PCI安全卡的設計    192
7.4.1  3DES卡結構設計    192
7.4.2  6 種PCI安全卡典型結構性能分析和比較    197
7.5  總結與結論    198
第8章  FPGA發(fā)展趨勢    199
8.1  工藝技術的進步使FPGA性能更強    199
8.1.1  更高性能    199
8.1.2  更低成本    200
8.2  設計理念的創(chuàng)新使FPGA向SOPC方向發(fā)展    201
8.2.1  IP復用    201
8.2.2  混合FPGA    203
8.3  總結與結論    204
附錄1  世界著名的FPGA廠商    205
附錄2  常用的FPGA開發(fā)工具    208
參考文獻    214