FPGA与SOPC设计教程——DE2-115实践

全书分为7章，包括FPGA基本概念与DE2开发平台、FPGA设计流程、SOPC技术、DE2平台应用、基于Altera FPGA的DSP技术、数字系统设计练习及“计算机组成原理”课程练习。

第1章 DE2-115开发平台及HDL简介
1.1 硬件开发平台简介
1.1.1 Cyclone Ⅳ FPGA简介
1.1.2 DE2-115 FPGA学习板简介
1.1.3 DE2-115开发板应用
1.2 硬件描述语言简介
1.2.1 VHDL简介
1.2.2 Verilog HDL关键语法简介
1.2.3 HDL的编程技术
第2章 FPGA设计流程
2.1 Quartus Ⅱ设计流程概述
2.2 Quartus Ⅱ 13.0软件应用
2.2.1 创建新工程
2.2.2 建立原理图编辑文件
2.2.3 建立文本编辑文件
2.2.4 建立存储器编辑文件
2.2.5 设计实例
2.2.6 项目综合
2.2.7 编译器选项设置
2.2.8 引脚分配
2.2.9 编译结果分析
2.2.1 0程序下载编程
2.3 ModelSim-Altera 10.1 d简介
2.3.1 ModelSim软件架构
2.3.2 ModelSim软件仿真实例
2.4 FPGA调试工具SignalTap Ⅱ应用
2.4.1 在设计中嵌入SignalTap Ⅱ逻辑分析仪
2.4.2 使用SignalTap Ⅱ逻辑分析仪进行编程调试
2.4.3 查看SignalTap Ⅱ调试波形
第3章 基于SOPC的嵌入式开发技术
3.1 Qsys系统开发工具
3.1.1 Qsys与SOPC简介
3.1.2 Qsys系统主要界面
3.2 Nios Ⅱ嵌入式软核及开发工具介绍
3.2.1 Nios Ⅱ嵌入式处理器简介
3.2.2 Nios Ⅱ嵌入式处理器软硬件开发流程简介
3.3 SOPC嵌入式系统设计实例
3.3.1 实例系统软硬件需求分析与设计规划
3.3.2 实例系统硬件部分设计
3.3.3 实例系统Nios Ⅱ嵌入式软件设计
第4章 DE2-115平台应用
4.1 DE2-115平台内嵌的USB Blaster及FPGA配置
4.2 音频编/解码
4.2.1 音频编/解码硬件芯片WM8731
4.2.2 WM8731控制电路的实现
4.2.3 用WM8731 D/A转换器产生正弦波
4.3 使用SDRAM及SRAM
4.3.1 在Qsys中使用SDRAM
4.3.2 在Qsys中使用SRAM
4.4 视频D/A转换器
4.4.1 ADV7123视频D/A转换器
4.4.2 VGA显示器应用实例
4.5 用DE2-115平台实现电视信号解码
4.5.1 电视解码原理
4.5.2 用DE2-115平台实现电视接收机
4.6 网络接口
4.6.1 88E1111硬件接口
4.6.2 利用88E1111设计千兆以太网
4.6.3 NicheStack TCP/IP协议栈及其应用
4.7 RS-232接口
4.8 DE2-115控制面板
4.8.1 安装并初始化DE2-115控制面板
4.8.2 控制LED、七段数码管和LCD显示
4.8.3 SRAM/SDRAM/FLASH/EEPROM控制器和编辑器
4.8.4 USB/SD/PS设备状态的监测
4.8.5 VGA显示控制
4.8.6 RS-232通信
4.8.7 DE2-115控制面板的总体结构
4.9 DE2-115高级应用范例
4.9.1 DE2-115平台出厂设置
4.9.2 PS/2鼠标
4.9.3 音乐录制和回放
4.9.4 USB设备
4.9.5 USB画笔
4.9.6 SD卡设备
4.9.7 SD卡音乐播放器
4.9.8 卡拉OK机
第5章 基于DSP Builder的简单DSP系统设计
5.1 DSP Builder简介
5.1.1 授权有效性验证
5.1.2 DSP Builder设计流程
5.2 DSP Builder设计过程
5.2.1 创建MATLAB/Simulink设计模型
5.2.2 Simulink设计模型仿真
5.2.3 完成RTL仿真
5.3 用DSP Builder实现FIR滤波器
5.3.1 创建FIR滤波器MATLAB/Simulink设计模型文件
5.3.2 在Simulink中仿真并生成VHDL代码
第6章 数字系统设计练习
6.1 开关、LED及多路复用器
6.1.1 将输入/输出器件连接到FPGA上
6.1.2 多路复用器
6.1.3 3位宽5选1多路复用器
6.1.4 用七段数码管显示简单字符
6.1.5 循环显示5个字符
6.1.6 循环显示8个字符
6.2 二进制与BCD码的转换及显示
6.3 无符号数乘法器
6.4 锁存器与触发器
6.4.1 RS锁存器
6.4.2 D锁存器
6.4.3 D触发器
6.4.4 三种存储单元
6.4.5 D触发器的应用
6.5 计数器
6.6 时钟与定时器
6.7 有限状态机
6.7.1 One-hot编码的FSM
6.7.2 二进制编码的FSM
6.7.3 FSM实现序列检测及模10计数器
6.7.4 移位寄存器结合FSM实现字符自动循环显示
6.8 存储器块
6.8.1 用Quartus Ⅱ的LPM功能实现RAM
6.8.2 用Verilog实现RAM
6.8.3 FPGA片外RAM的使用
6.8.4 用LPM实现简单双口RAM
6.8.5 伪双口RAM
6.8.6 用DE2-115控制面板查看并修改片外RAM的内容
6.9 简单的处理器
6.9.1 实现一个简单的处理器
6.9.2 为处理器增加程序存储器
6.1 0增强型处理器
第7章 “计算机组成原理”课程练习
7.1 一个简单的计算机系统
7.2 程序控制输入/输出
7.3 子程序与堆栈
7.4 轮询与中断
7.4.1 建立一个包含计时器及JTAG UART的Nios Ⅱ系统
7.4.2 通过JTAG UART发送和接收数据
7.4.3 计时器中断的使用
7.5 总线通信
7.5.1 实现外部总线桥及七段数码管控制器
7.5.2 将SRAM控制器连接到外部总线上
7.5.3 通过外部总线将SRAM中的数据显示到数码管上
附录A DE2-115原理图
附录B DE2-115平台上EP4CE115F29C7的引脚分配表
参考文献