本书包括3篇。第2篇介绍FPGA/CPLD产品设计、开发中常遇到的一些特殊问题。主要内容有选件、方案确立、系统设计、开发系统(实验板)、EDA技术、低功耗设计、重构、多级逻辑、程序综合、消除毛刺、阻塞赋值、信号分类、同步、状态机、存储器、比较器、选择器、总线、滤波器、门电路、时序逻辑、组合逻辑、译码器、优化、扩展变换、调用、调试、仿真、下载、配置以及应用设计经验(23点)等107个实际问题的处理技巧与方法。第3篇介绍FPGA/CPLD常用工具及软件的特点、使用方法与技巧。主要内容有FPGA开发环境、EDA设计工具、实验、平台、输入管理软件、逻辑综合软件、仿真软件、Verilog HDL语言、VHDL语言以及常用电路描述技巧(29种)等40余个实例。第4篇介绍FPGA/CPLD常用芯片的结构原理、特性参数、使用方法及注意事项。
本书内容新颖、全面,分类规范,使用方便、快捷,融实用性、启发性、信息性于一体,除可供科学研究人员、工程技术人员在设计开发解决现代生产和科研中的许多实际问题时参考、借鉴外,还可作为维护修理人员的参考用书,也可作为相关专业的大学本科高年级学生、研究生、再教育培训班等的辅助教材或信息技术爱好者的自学用书。
本书是《实用工程技术丛书》之一,是应广大科学研究人员、工程技术人员的迫切需求,参照国内外1000余项FPGA/CPLD应用设计成果,从实用角度出发编写的。其特点是所编内容新颖、齐全,分类规范,使用方便、快捷,是一本具有实用性、启发性、信息性的综合工具书。
全书分上、下两册。上册主要介绍FPGA/CPLD可编程控制器在网络通信、仪器仪表、工业控制、遥感遥测、汽车工业、航天军工及家用电器等领域的典型应用设计实例;下册主要介绍产品设计开发技巧、方法与秘诀,常用设计、开发工具及软件特性,常用芯片的结构特点等内容。全书共计典型应用设计实例287个。
本书适用于科学研究人员、工程技术人员、维护修理人员及大专院校师生。
第2篇 FPGA/CPLD产品设计、开发技巧与秘诀
2.1 如何根据项目选择器件2
2.2 可编程器件的选择原则3
2.3 确定初步方案的方法与技巧6
2.4 基于可编程逻辑器件的数字系统的设计流程9
2.5 掌握常用FPGA/CPLD11
2.6 EDA技术的基本设计方法16
2.7 数字系统设计中的低功耗设计方法19
2.8 动态可编程重构技术21
2.9 多级逻辑的设计技巧25
2.10 Verilog HDL设计方法与技巧29
2.11 FPGA设计的稳定性探讨41
2.12 同步电路设计技巧50
2.13 图形设计法的实用技术58
2.14 状态机设计技巧64
2.15 存储器的VHDL实现方法与技巧94
2.16 存储器设计典型实例103
2.17 只读存储器109
2.18 比较器111
2.19 多路选择器113
2.20 三态总线116
2.21 m序列的产生和性质117
2.22 对具体某一信号的连续存储120
2.23 典型的时序逻辑电路分析与描述121
2.24 用Verilog HDL的时序逻辑电路设计131
2.25 时序逻辑电路的设计方法与技巧136
2.26 FPGA/CPLD的设计和优化151
2.27 CPLD典型器件ispPAC20的扩展应用技巧166
2.28 CPLD典型器件ispPAC的基本应用技巧173
2.29 Verilog HDL设计组合逻辑电路技巧188
2.30 VHDL设计组合逻辑电路技巧193
2.31 LED七段译码器的分析与设计198
2.32 电路的仿真技巧200
2.33 宏器件及其调用213
2.34 ispPAC的增益调整方法215
2.35 数字系统的描述方法219
2.36 FPGA系统设计与调试技巧224
2.37 典型的下载/配置方式239
2.38 Xilinx器件的下载259
2.39 ByteBlaster并口下载电缆265
2.40 单个FLEX系列器件的PS配置(下载电缆连接与下载操作)268
2.41 多个FLEX器件的PS配置(下载电路连接与下载操作)270
2.42 单个MAX器件的JTAG方式编程(POF文件连接与编程)271
2.43 单个FLEX器件的JTAG方式配置(SOF文件连接与编程)272
2.44 多个MAX/FLEX器件的JTAG方式编程/配置(连接与编程)273
2.45 主动串行与被动串行配置模式274
2.46 门禁系统设计技巧279
2.47 两种实际应用的计数器电路设计282
2.48 常用触发器及其应用设计技巧285
2.49 加法器设计294
2.50 ispPAC的接口电路设计297
2.51 编程接口和编程——ISP方式和JTAG方式301
2.52 利用Verilog HDL设计状态机的技巧304
2.53 系统级层次式设计310
2.54 边界扫描测试技术311
2.55 在系统下载电缆与评估板314
2.56 用CPLD和单片机设计电子系统316
2.57 怎样优化程序318
2.58 怎样才能避免潜在的危险327
2.59 毛刺的产生及其消除技巧330
2.60 计数器设计与FPGA资源332
2.61 组合逻辑电路的竞争冒险及其消除技巧333
2.62 选择器设计和FPGA资源338
2.63 基于FPGA/CPLD应用设计的23点经验总结339
第3篇 FPGA/CPLD常用工具及软件特性
3.1 常用的FPGA开发工具348
3.2 常用EDA设计工具351
3.3 FPGA/CPLD数字逻辑实验平台355
3.4 软件资源357
3.5 典型常用的Verilog HDL语言(应用设计举例)360
3.6 Verilog HDL的一般结构400
3.7 19种常用电路的Verilog HDL描述406
3.8 典型常用的VHDL语言(应用设计举例)467
3.9 10种常用电路的VHDL描述486
第4篇 FPGA/CPLD常用芯片结构及特点
4.1 FPGA和CPLD的结构性能对照498
4.2 FPGA/CPLD的基本结构和原理500
4.3 Xilinx系列CPLD515
4.4 Altera系列CPLD522
4.5 现场可编程系统芯片FPSC529
4.6 无限可重构可编程门阵列ispXPGA535
4.7 ispXPLD器件538
4.8 在系统可编程通用数字开关ispGDS和互连器件ispGDX/V541
4.9 在系统可编程模拟器件的原理546
4.10 各种在系统可编程模拟器件的结构552
4.11 ispLSI系列器件的性能参数560
4.12 ispLSI系列器件的主要技术特性562
4.13 ispLSI系列器件的编程方法564
4.14 成熟器件与新型器件570
4.15 FPGA/CPLD器件的编程571
附录1 现场可编程逻辑器件主流产品一览591
附录2 各种器件的下载电路(在系统可编程ispJTAGTM芯片设计指导)604
附录3 Lattice系统宏(器件库)608
附录4 国内外常用二进制逻辑元件图形符号对照表628
附录5 世界著名的FPGA厂商及商标符号630
附录6 实验开发板电路原理图632
附录7 常用FPGA的端口资源636
附录8 两种CPLD实验仪器面板图及电路图641
附录9 CPLD主要器件引脚图647
附录10 缩略语词汇表655
参考文献658