國產FPGA開發及應用:基於安路EG4系列器件及TD軟件

"李海，電子科技大學成都學院教授，現任學校實驗室建設管理處副處長，省級人工智能實驗教學示範中心主任。長期從事嵌入式系統設計、FPGA設計的教學和科研工作，國家級一流課程“FPGA系統設計與開發”主講教師。李明進，電子科技大學成都學院副教授，現任智能科學與技術教研室主任。先後在Alcatel-Lucent、銳捷網絡等多家全球知名企業從事嵌入式系統網絡通信與應用開發10余年，主要研究方向：嵌入式系統和人工智能。 王爭，電子科技大學成都學院高級工程師。長期從事嵌入式系統設計、FPGA設計的教學和科研工作，授權發明專利4項（第一發明人）。"

目錄

第1章FPGA產品及廠商介紹

1.1FPGA產品介紹

1.2FPGA市場分布

1.3國內外主流FPGA廠商介紹

1.3.1國外主流FPGA廠商

1.3.2國內主流FPGA廠商

第2章安路科技FPGA產品系列

2.1安路科技FPGA產品系列介紹

2.2TD軟件介紹

2.3TD 開發軟件的安裝

2.3.1TD軟件下載及安裝步驟

2.3.2安裝license

2.4TD軟件使用

2.4.1新建項目

2.4.2工程約束

2.4.3綜合

2.4.4位流文件與下載

第3章EAGLE架構概述

3.1PFB模塊

3.1.1SLICE

3.1.2PFB操作模式

3.1.3寄存器

3.1.4互連

3.2嵌入式隨機存儲器模塊

3.2.1簡介

3.2.2RAM存儲器模式

3.2.3RAM存儲器模式下的端口信號

3.2.4RAM存儲器模式下的常見配置

3.2.5BRAM32K

3.3時鐘資源

3.3.1全局時鐘

3.3.2輸入輸出時鐘

3.3.3快速時鐘

3.4鎖相環

3.4.1簡介

3.4.2動態相移

3.4.3動態配置

3.4.4時鐘反饋模式

3.5數字信號處理

3.5.1體系結構

3.5.2操作模式

3.6輸入輸出邏輯單元

3.6.1輸入寄存器邏輯

3.6.2輸出寄存器邏輯

3.7輸入輸出緩沖器

3.7.1IOB簡介

3.7.2高速LVDS接口

3.7.3I/O分組

3.8電源監控模塊

3.9EAGLE FPGA配置說明 

3.9.1配置模式 

3.9.2配置過程

3.9.3MSPI配置模式

3.9.4從動串行配置模式 

3.9.5串行配置模式級聯

3.9.6從動並行配置模式

3.9.7主動並行配置模式

3.9.8JTAG配置模式

3.9.9MSPI DUAL BOOT功能

3.9.10MSPI MULT BOOT功能

3.9.11FPGA DNA安全功能

3.9.12FPGA I/O引腳在配置階段的設置

3.10內嵌ADC模塊

第4章硬件開發平臺及模塊介紹

4.1開發板使用註意事項

4.2開發板資源

4.2.1電源電路設計

4.2.2時鐘電路設計

4.2.3復位電路設計

4.2.4存儲電路設計

4.3LED硬件電路設計

4.3.1單色LED電路設計

4.3.2雙色LED電路設計

4.4按鍵電路設計

4.4.14個按鍵電路設計

4.4.2乒乓開關電路設計

4.5HDMI接口A

4.6USBJTAG

4.6.1開發板供電系統

4.6.2USBJTAG編程口

4.7數碼管

4.8蜂鳴器

4.9USB轉UART

4.10VGA接口

第5章4位計數器的設計與仿真驗證

5.1FPGA計數器的基本概念

5.2基於TD的4位計數器的設計

5.2.1TD工程的創建

5.2.24位計數器的設計思路

5.2.3Verilog完整代碼實現

5.3基於ModelSim的4位計數器仿真驗證流程

5.3.1ModelSim工程的創建

5.3.2仿真代碼完整展示

5.3.3波形的仿真與分析

第6章分頻電路的設計與仿真驗證

6.1分頻電路的原理

6.2偶數分頻

6.2.1偶數分頻實現思路

6.2.2偶數分頻Verilog完整代碼實現

6.2.3偶數分頻波形仿真代碼

6.2.4偶數分頻波形分析

6.3奇數分頻

6.3.1奇數分頻與偶數分頻的區別

6.3.2奇數分頻實現思路

6.3.3奇數分頻Verilog完整代碼實現

6.3.4奇數分頻波形仿真代碼

6.3.5奇數分頻波形分析

第7章LED驅動電路設計

7.1一個LED燈閃爍實驗

7.1.1LED工作原理

7.1.2LED閃爍的代碼實現

7.1.3LED閃爍波形仿真代碼

7.2常規流水燈

7.2.1流水燈工作原理

7.2.2流水燈代碼

7.2.3流水燈波形仿真分析

7.3花樣流水燈

7.3.1狀態機

7.3.2花樣流水燈代碼實現

7.3.3花樣流水燈波形仿真分析

7.4呼吸燈

7.4.1呼吸燈原理

7.4.2呼吸燈代碼實現

7.4.3呼吸燈波形仿真分析

7.5單個數碼管顯示

7.5.1數碼管顯示原理

7.5.2數碼管顯示思路

7.5.3數碼管代碼實現

7.5.4數碼管顯示Verilog完整代碼實現

7.5.5數碼管波形仿真代碼

7.5.6數碼管代碼的燒錄

7.6基於多位數碼管的時間顯示

第8章IP核鎖相環

8.1PLL IP核的創建

8.2PLL IP核的使用

8.3PLL IP核波形的仿真

第9章通用異步收發傳輸器

9.1UART串口通信協議

9.2發送端設計

9.2.1發送端設計思路

9.2.2發送端仿真代碼實現

9.2.3發送端Verilog完整代碼實現(發送Hello,World!)

9.3接收端設計

9.3.1接收端設計思路

9.3.2接收端仿真代碼實現

9.3.3接收端Verilog完整代碼實現(接收PC數據，同時發送出去)

第10章串行外設接口

10.1SPI通信協議

10.2SPI通信主機發送端設計

10.2.1發送端設計思路

10.2.2發送端Verilog完整代碼

10.2.3發送端波形仿真分析

10.2.4發送端仿真完整代碼

10.3SPI通信主機接收端設計

10.3.1發送端設計思路

10.3.2接收端Verilog完整代碼

10.3.3發送端波形仿真分析

第11章VGA顯示

11.1VGA接口詳解

11.2VGA時序分析

11.2.1VGA顯示方法

11.2.2VGA時序標準

11.2.3VGA顯示模式及相關參數

11.3板載VGA硬件資源

11.4VGA驅動時序電路設計

11.4.1VGA驅動電路設計的模塊構建

11.4.2分頻時鐘電路

11.4.3VGA時序控制模塊

11.4.4VGA時序控制模塊波形仿真

11.4.5圖像數據生成模塊

11.4.6頂層模塊

11.4.7實驗工程整體仿真

11.5上板驗證

11.6實驗總結與拓展訓練

11.6.1實驗總結

11.6.2拓展訓練

附錄EG4S20BG256引腳表

參考文獻