FPGA設(shè)計與應(yīng)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(jié)構(gòu)及邏輯實現(xiàn)原理    3
1.2.2  基于乘積項的FPGA的基本結(jié)構(gòu)及邏輯實現(xiàn)原理    5
1.2.3  FPGA的配置應(yīng)用    8
1.3  FPGA的設(shè)計方法    8
1.4  FPGA的設(shè)計流程    9
1.4.1  基于“自頂向下”設(shè)計方法的FPGA設(shè)計流程    9
1.4.2  基于“自頂向下”設(shè)計流程的優(yōu)點    12
1.5  總結(jié)與結(jié)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(shè)計    22
2.2  Verilog HDL入門    24
2.2.1  Verilog HDL模塊的結(jié)構(gòu)    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(shè)計    34
2.2.6  小結(jié)    48
2.3  總結(jié)與結(jié)論    49
第3章  簡單電路的HDL設(shè)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(xué)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(jié)與結(jié)論    86
第4章  FPGA的同步設(shè)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(jié)    110
4.8  總結(jié)與結(jié)論    111
第5章  常見的FPGA設(shè)計實例    112
5.1  移位寄存器設(shè)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(shè)計實例    117
5.3  狀態(tài)機設(shè)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(shè)計實例    129
5.4.1  RAM    129
5.4.2  FIFO    131
5.4.3  ROM    134
5.4.4  應(yīng)注意的問題    137
5.5  門禁系統(tǒng)設(shè)計實例    137
5.6  總結(jié)與結(jié)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(shè)置    151
6.3  總結(jié)與結(jié)論    153
第7章  3DES算法的FPGA實現(xiàn)及其在3DES-PCI安全卡中的應(yīng)用    154
7.1  3DES設(shè)計流程    154
7.2  3DES模塊劃分    155
7.3  3DES設(shè)計過程    156
7.3.1  DES算法高速運算電路模型設(shè)計    156
7.3.2  3DES算法程序設(shè)計及仿真波形    160
7.4  3DES-PCI安全卡的設(shè)計    192
7.4.1  3DES卡結(jié)構(gòu)設(shè)計    192
7.4.2  6 種PCI安全卡典型結(jié)構(gòu)性能分析和比較    197
7.5  總結(jié)與結(jié)論    198
第8章  FPGA發(fā)展趨勢    199
8.1  工藝技術(shù)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(shè)計理念的創(chuàng)新使FPGA向SOPC方向發(fā)展    201
8.2.1  IP復(fù)用    201
8.2.2  混合FPGA    203
8.3  總結(jié)與結(jié)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