你好FPGA：一本可以聽的入門書

第1章 沒有金剛鉆，不攬瓷器活 1 1.1 Quartus II 15.0——溫婉簡約編譯器 1 1.1.1 寫在前面的話 1 1.1.2 Altera Quartus II 15.0安裝 1 1.2 ModelSim 10.3d——獨具慧眼仿真工 7 1.3 級聯(lián)調(diào)試——標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計勢必行 7 第2章 工欲善其事，必先利其器 31 2.1 工程規(guī)范——我的地盤，你說了算 31 2.2 初識流水燈——很傻很天真 31 2.2.1 項目需求 31 2.2.2 相關(guān)技術(shù)介紹 31 2.2.3 硬件設(shè)計 32 2.2.4 頂層架構(gòu)設(shè)計 32 2.2.5 端口描述 33 2.2.6 代碼解釋 33 2.3 測試文件——一切都似曾相識 39 第3章 諄諄教誨莫相忘，字字珠璣記心頭 41 3.1 賦值語句——你是我的最愛 41 3.1.1 寫在前面的話 41 3.1.2 非阻塞賦值語句 41 3.1.3 阻塞賦值語句 43 3.2 關(guān)系運算符——心中永遠的痛 45 3.2.1 寫在前面的話 45 3.2.2 關(guān)系運算符的種類 45 3.2.3 關(guān)系運算符的使用意義 45 3.2.4 關(guān)系運算符與算數(shù)運算符優(yōu)先級 45 3.3 if-else 與 case——永遠的歡喜冤家 45 3.3.1 寫在前面的話 45 3.3.2 if-else 條件分支語句 46 3.3.3 case分支控制語句 50 3.3.4 case語句和if-else語句的區(qū)別 52 3.4 縮減運算符——就這樣變沒了 52 3.4.1 寫在前面的話 52 3.4.2 工程實例 52 3.5 移位運算符——性子總是這么直 54 3.5.1 寫在前面的話 54 3.5.2 移位運算符實例 55 3.6 位拼運算符——聰慧靈秀惹人妒 57 3.6.1 寫在前面的話 57 3.6.2 代碼實例 57 第4章 會當(dāng)凌絕頂，設(shè)計Top-Down 59 4.1 層次化設(shè)計方法——心中永遠的女神 59 4.1.1 寫在前面的話 59 4.1.2 層次化設(shè)計框圖示例 59 4.1.3 層次化設(shè)計實例 60 4.2 層次化設(shè)計技巧——巧奪天工磚瓦匠 65 4.2.1 寫在前面的話 65 4.2.2 電平觸發(fā) 65 4.2.3 尖峰脈沖 66 第5章 內(nèi)涵豐富本領(lǐng)多，誰與爭鋒IP核 68 5.1 鎖相環(huán)——速度，你說了算 68 5.1.1 寫在前面的話 68 5.1.2 項目需求 68 5.1.3 操作步驟 68 5.1.4 頂層架構(gòu)設(shè)計 73 5.1.5 端口功能 73 5.1.6 代碼解釋 73 5.1.7 仿真結(jié)果分析 75 5.2 ROM——只有你最慷慨 75 5.2.1 寫在前面的話 75 5.2.2 項目需求 75 5.2.3 操作步驟 75 5.2.4 頂層架構(gòu)設(shè)計 80 5.2.5 模塊功能介紹 80 5.2.6 模塊端口和內(nèi)部連線描述 80 5.2.7 代碼解釋 80 5.2.8 仿真分析 83 5.3 RAM——有入有出，公平合理 84 5.3.1 寫在前面的話 84 5.3.2 項目需求 84 5.3.3 操作步驟 84 5.3.4 頂層架構(gòu)設(shè)計 86 5.3.5 模塊功能介紹 86 5.3.6 模塊端口和內(nèi)部連線描述 87 5.3.7 代碼解釋 87 5.2.8 仿真分析 90 5.4 FIFO——重中之重緩存器 91 5.4.1 寫在前面的話 91 5.4.2 項目需求 91 5.4.3 操作步驟 91 5.4.4 頂層架構(gòu)設(shè)計 94 5.4.5 模塊功能介紹 95 5.4.6 模塊端口和內(nèi)部連線描述 95 5.4.7 代碼解釋 95 5.4.8 仿真分析 100 5.5 移位寄存器——你是我的驕傲 101 5.5.1 寫在前面的話 101 5.5.2 功能要求 102 5.5.3 操作步驟 103 5.5.4 頂層架構(gòu)設(shè)計 105 5.5.5 模塊功能介紹 105 5.5.6 模塊端口和內(nèi)部連線描述 105 5.5.7 代碼解釋 106 5.5.8 仿真分析 110 第6章 基礎(chǔ)項目我在行，信手拈來顯聰慧 111 6.1 二選一之戰(zhàn)——我只是個新兵 111 6.1.1 寫在前面的話 111 6.1.2 項目需求 111 6.1.3 系統(tǒng)架構(gòu) 111 6.1.4 模塊功能介紹 111 6.1.5 頂層模塊端口描述 111 6.1.6 代碼解釋 112 6.1.7 仿真分析 113 6.1.8 二選一數(shù)據(jù)寄存 114 6.2 三態(tài)門之戰(zhàn)——機關(guān)算盡太聰明 116 6.2.1 寫在前面的話 116 6.2.2 項目需求 116 6.2.3 系統(tǒng)架構(gòu) 117 6.2.4 模塊功能介紹 117 6.2.5 頂層模塊端口描述 117 6.2.6 代碼解釋 117 6.2.7 仿真分析 119 6.3 串并轉(zhuǎn)換——你無處不在 120 6.3.1 寫在前面的話 120 6.3.2 需求分析 120 6.3.3 頂層框架設(shè)計 120 6.3.4 頂層模塊端口介紹 121 6.3.5 代碼實現(xiàn) 121 6.4 generate語句——呵呵，你就會偷懶 125 6.4.1 寫在前面的話 125 6.4.2 基本概念 126 6.4.3 generate_for語句 126 6.2.4 generate_if語句 132 6.4.5 generate_case語句 133 6.5 邊沿檢測——如此高大上 135 6.5.1 寫在前面的話 135 6.5.2 電路原理分析 135 6.5.3 頂層框架結(jié)構(gòu) 136 6.5.4 頂層模塊端口介紹 136 6.5.5 代碼實現(xiàn) 136 6.5.6 仿真波形分析 138 6.6 按鍵消抖—且看老夫手段 139 6.6.1 寫在前面的話 139 6.6.2 基于尖峰脈沖的按鍵消抖 139 6.6.3 項目需求 139 6.6.4 誤區(qū)排除 139 6.6.5 設(shè)計思路 140 6.6.6 系統(tǒng)框架 140 6.6.7 頂層端口描述 141 6.6.8 代碼解釋 141 6.6.9 仿真分析 144 第7章 沒有標(biāo)準(zhǔn)的方法，但見可行的技巧 146 7.1 異步復(fù)位同步釋放——高端神秘你最帥 146 7.1.1 寫在前面的話 146 7.1.2 基本概念 146 7.1.3 代碼舉例 146 7.1.4 異步復(fù)位同步釋放電路 148 7.2 任意分頻之戰(zhàn)——一切都如此簡單 155 7.2.1 寫在前面的話 155 7.2.2 實現(xiàn)原理 156 7.2.3 系統(tǒng)框架 156 7.2.4 頂層模塊端口描述 156 7.2.5 代碼分析 156 7.2.6 仿真分析 159 7.3 二進制數(shù)轉(zhuǎn)BCD——終極進化 160 7.3.1 寫在前面的話 160 7.3.2 基本概念 160 7.3.3 逐步移位法原理 160 7.3.4 設(shè)計任務(wù) 161 7.3.5 頂層框圖設(shè)計 161 7.3.6 代碼實現(xiàn) 163 7.3.7 仿真分析 165 7.4 BCD轉(zhuǎn)二進制——返璞歸真 166 7.4.1 寫在前面的話 166 7.4.2 基本概念 166 7.4.3 移位算法原理 166 7.4.4 頂層框架圖 166 7.4.5 頂層模塊端口介紹 167 7.4.6 代碼實現(xiàn) 167 7.4.7 仿真分析 169 7.5 流水線設(shè)計之戰(zhàn)——效率決定成敗 170 7.5.1 寫在前面的話 170 7.5.2 流水線的基本概念 170 7.5.3 流水線改造實例 171 7.6 Signaltap 之戰(zhàn)——奸細，哪里逃 177 7.6.1 寫在前面的話 177 7.6.2 背景知識 178 7.6.3 典型的SignalTap II調(diào)試流程 180 7.6.4 SignalTap II調(diào)試具體操作步驟 180 7.6.5 具體步驟 181 第8章 進階首選我當(dāng)前，乘勝追擊勢必行 204 8.1 字符狀態(tài)機之戰(zhàn)——進來的，都要審查 204 8.1.1 寫在前面的話 204 8.1.2 項目需求 204 8.1.3 解決方案 204 8.1.4 系統(tǒng)架構(gòu) 204 8.1.5 模塊功能介紹 204 8.1.6 頂層模塊端口描述 205 8.1.7 代碼解釋 205 8.1.8 仿真分析 210 8.2 數(shù)碼管之戰(zhàn)——好像勝利的曙光 210 8.2.1 寫在前面的話 210 8.2.2 項目需求 210 8.2.3 原理分析 210 8.2.4 單個數(shù)碼管顯示 212 8.2.5 6個數(shù)碼管顯示 215 8.3 PS2之戰(zhàn)——鍵盤原來是這樣 221 8.3.1 寫在前面的話 221 8.3.2 項目需求 221 8.3.3 原理分析 222 8.3.4 系統(tǒng)架構(gòu) 223 8.3.5 模塊功能介紹 223 8.3.6 頂層模塊端口描述 223 8.3.7 用Signaltap II分析波形 223 8.3.8 代碼解釋 225 8.3.9 仿真分析 232 8.4 矩陣鍵盤之戰(zhàn)——嚴(yán)密的資源整合 233 8.4.1 寫在前面的話 233 8.4.2 項目需求 233 8.4.3 矩陣鍵盤的原理 233 8.4.4 架構(gòu)設(shè)計 235 8.4.5 模塊功能介紹 235 8.4.6 頂層模塊端口描述 235 8.4.7 代碼解釋 235 8.4.8 仿真分析 241 8.5 IIC之戰(zhàn)——配置離不開你 241 8.5.1 寫在前面的話 241 8.5.2 項目需求 242 8.5.3 IIC的原理分析 242 8.5.4 架構(gòu)設(shè)計 246 8.5.5 模塊功能介紹 246 8.5.6 頂層模塊端口描述 246 8.5.7 代碼解釋 246 8.5.8 仿真分析 263 8.6 串口通信之戰(zhàn)——通信終于暢通了 264 8.6.1 寫在前面的話 264 8.6.2 項目需求 265 8.6.3 UART的原理分析 265 8.6.4 系統(tǒng)架構(gòu) 266 8.6.5 模塊功能介紹 268 8.6.6 模塊端口和內(nèi)部連線描述 268 8.6.7 代碼解釋 268 8.5.8 仿真分析 276 8.7 VGA之戰(zhàn)——我型我酷炫 276 8.7.1 寫在前面的話 276 8.7.2 什么是VGA 277 8.7.3 VGA接口 277 8.7.4 VGA顯示原理 278 8.7.5 頂層框架 280 8.7.6 頂層模塊端口描述 280 8.7.7 代碼實現(xiàn) 280 8.7.8 仿真分析 285 8.8 12864液晶之戰(zhàn)——心靈的窗口 285 8.8.1 寫在前面的話 285 8.8.2 基本概念 285 8.8.3 硬件電路結(jié)構(gòu) 286 8.8.4 官方代碼解析 287 8.8.5 項目需求 293 8.8.6 系統(tǒng)架構(gòu) 293 8.8.7 代碼解釋 294 8.8.8 仿真分析 305 8.9 DDS——形隨心動 305 8.9.1 寫在前面的話 305 8.9.2 項目需求 305 8.9.3 項目分析 305 8.9.4 系統(tǒng)架構(gòu) 306 8.9.5 模塊功能介紹 306 8.9.6 頂層端口和內(nèi)部連線描述 306 8.9.7 波形數(shù)據(jù)的由來 307 8.9.8 波形發(fā)生器（不可調(diào)頻和調(diào)相） 308 8.9.9 波形發(fā)生器（不可調(diào)頻，但可以調(diào)相） 312 8.9.10 波形發(fā)生器（可以調(diào)頻，可以調(diào)相） 315 8.9.11 最終設(shè)計 318 8.10 蜂鳴器之戰(zhàn)——奏響凱旋的樂章 322 8.10.1 寫在前面的話 322 8.10.2 什么是蜂鳴器 322 8.10.3 設(shè)計任務(wù) 323 8.10.4 頂層端口介紹 325 8.10.5 代碼解釋 325 8.10.6 仿真分析 331