序前言章FPGA设计概论111FPGA芯片结构与特点112FPGA工作原理313FPGA主要器件4131Xilinx4132Altera814FPGA设计流程1215FPGA开发工具 1516FPGA应用17第2章硬件描述语言Verilog1821Verilog HDL的基本规范19211标识符19212转义标识符19213空白符19214注释1922数据类型20221逻辑值20222线网与寄存器20223数字的表示21224向量22225数组23226参数23227字符串2323运算符24231算术运算符24232逻辑操作符24233关系运算符24234按位操作符25235缩减操作符25236移位操作符26237拼接操作符26238重复操作符26239条件操作符262310操作符的优先级2624模块27FPGA系统设计目录241模块的基本概念27242模块的例化30243模块的测试3325过程语句34251两个过程34252寄存器变量的过程赋值35253线网变量的连续赋值36254时序控制36255顺序代码块与并行代码块3826流程控制3927任务和函数4028系统任务4029编译指令40210阻塞赋值与非阻塞赋值41第3章FPGA基础电路设计4331组合电路4332时序电路4733数据通路57331加法器基础理论57332常用数据通路设计63第4章逻辑综合6841逻辑综合目的6842DC综合69421准备Design Compiler启动脚本文件70422约束文件70423报告分析77424优化的参数选择80425关于综合结果8043Synplify的综合设计8144HDL的可综合性设计88441状态机设计89442实例化资源90443综合选项90第5章testbench与ModelSim仿真9351testbench实例93511产生时钟信号98512提供激励信号99513显示结果100514Verilog HDL testbench实例101515自动验证103516自我检查testbench103517编写testbench的准则10352仿真工具ModelSim104第6章基于HDL的卷积神经网络的实现10961引言10962设计的架构与设计特点109621设计的架构109622加速模块的设计特点11063加速器控制器accelerator_controller的实现110631寄存器的定义110632可读写寄存器的写操作111633所有寄存器的读操作113634只读寄存器的更新115635加速器控制器端口的补充说明11664DDR读写模块data_transfer的实现117641写通道模块write_channel的实现118642读通道模块的实现13165加速模块cnnff_fpga的实现135651cnnff_fpga的整体构成135652卷积层conv1的实现137653第二卷积层conv2的实现148654全连接层fc的实现156655下采样层samp1的实现159656激活函数计算及相关公共模块的实现160657使用各层构建整个网络16366在Vivado上的实践165661在Vivado上实现一个卷积神经网络加速系统165662软件代码讲解191663上板实践19667本章小结20068附录:卷积神经网络的简介201第7章数字直放站的FPGA设计20371直放站FPGA系统设计20372数据接口204721ADC接口204722DAC接口211723SPI接口21373信号处理部分216731数据的抽取和内插216732信号的上变频（DUC）和下变频（DDC）223第8章永磁同步电动机矢量控制系统的FPGA实现23981永磁同步电动机矢量控制系统简介23982系统的硬件平台24183软件开发平台24384FPGA片上电路设计24585实验验证276第9章可靠性设计——DO25428191DO25428192FPGA与DO254282921DO254 基本情况282922DO254硬件的生命周期283923规划284924硬件安全性评价284925硬件设计流程284926支持流程285927文档和组织28593DO254标准和美国联邦航空局286931联邦航空局授权审查286932美国联邦航空局的介入程度286933DO254附加的主题28694DO254项目的FPGA工具流程287941评估288942合格认证28895FPGA设计的工具流程288951需求获取288952概要设计289953详细设计289954实施289955生产转化29096本章小结2900章FPGA实验292实验一LED灯控制292实验二基于IP核设计的数码管显示298实验三基于Verilog设计的数码管显示303实验四基于DSP Builder设计的clark坐标变换模块304实验五分别基于SOPC Builder和Qsys工具控制LED灯317实验六基于Nios Ⅱ定时中断控制LED闪烁334实验七Nios Ⅱ与LabVIEW的串口通信340实验八程序烧写347实验九Vivado HLS设计流程实验353实验十基于SoC平台的图像显示364实验十一基于SoC平台的以太网通信及图像显示376参考文献384

本书描述了FPGA系统的设计方法、流程、技巧以及工具使用，内容涵盖了FPGA设计流程、硬件描述语言VerilogHDL、基础电路设计、逻辑综合、Synplify与DC工具使用、测试平台的撰写以及ModelSim的使用；重点对卷积神经网络(CNN)的FPGA实现进行了深入阐述；随后通过一个电机控制实例来描述FPGA系统级的设计过程；接着介绍了DO-254标准在FPGA设计中的应用。为了便于读者实践操作，书中给出了丰富的FPGA设计实验，包括基础实验和基于Qsys、SOPC的综合实验，同时介绍了VivadoHLS工具的使用。本书实例丰富，且贴近实际开发，书中给出的源代码都经过了实际项目的检验，读者可在机械工业出版社网站下载相关的源代码。