Intel FPGA数字信号处理设计 基础版

本书以Intel公司的FPGA为开发平台，以VHDL及MATLAB为开发工具，详细阐述数字信号处理FPGA实现的原理、结构、方法及仿真测试过程，并通过大量的实例分析FPGA实现过程中的具体技术细节。本书主要包括FPGA概述、设计语言及开发环境、FPGA设计流程、常用接口程序的设计、FPGA中的数字运算、典型IP核的应用、FIR滤波器设计、IIR滤波器设计、快速傅里叶变换（FFT）的设计等内容。本书思路清晰、语言流畅、分析透彻，在简明阐述设计原理的基础上，注重对工程实践的指导，力求使读者在较短的时间内掌握数字信号处理FPGA实现的知识和技能。本书适合从事FPGA技术及数字信号处理领域的工程师、科研人员，以及相关专业的本科生、研究生阅读。作者精心设计了与本书配套的FPGA开发板，详细讲解了实例的板载测试步骤及方法，形成了从理论到实践的完整过程，可以有效加深读者对理论知识的理解，帮助其提高学习效率。本书的配套资源包含完整的VHDL和MATLAB实例工程代码，同时为便于熟悉VerilogHDL语言的读者参考，还包含了完整的VerilogHDL工程代码，读者可以登录华信教育资源网免费注册后下载。

杜勇，四川省广安市人，高级工程师、副教授，现任教于四川工商学院，居住于成都。1999年于湖南大学获电子工程专业学士学位，2005年于国防科技大学获信息与通信工程专业硕士学位。发表学术论文十余篇，出版《数字滤波器的MATLAB与FPGA实现》《数字通信同步技术的MATLAB与FPGA实现》《数字调制解调技术的MATLAB与FPGA实现》《锁相环技术原理及FPGA实现》等多部著作。 大学毕业后在酒泉卫星发射中心从事航天测控工作，参与和见证了祖国航天事业的飞速发展，近距离体会到“大漠孤烟直、长河落日圆”的壮观景色。金秋灿烂绚丽的胡杨，初夏潺潺流淌的河水，永远印刻在脑海里。 退伍回到成都后，先后在多家企业从事FPGA技术相关的研发工作。2018年回到大学校园，主要讲授“数字信号处理”“FPGA技术及应用”“FPGA高级设计及应用”“FPGA数字信号处理设计”“FPGA综合实训”等课程，专注于教学及FPGA技术的推广应用。 人生四十余载，大学毕业已二十余年。常自豪于自己退伍军人、电子工程师、高校教师的身份，且电子工程师的身份伴随了整个工作经历。或许热爱不需要理由，从读研时初次接触到FPGA技术起，就被其深深吸引，长期揣摩研习，乐此不疲。

上篇
第1章FPGA概述
1.1FPGA的发展趋势
1.2IntelFPGA的基本结构
1.2.1可编程输入/输出单元
1.2.2可配置逻辑块
1.2.3时钟网络资源
1.2.4嵌入式块RAM
1.2.5丰富的布线资源
1.2.6内嵌专用硬核
1.3FPGA的工作原理
1.4FPGA与其他数字信号处理平台的比较
1.4.1ASIC、DSP、ARM的特点
1.4.2FPGA的特点及优势
1.5FPGA的主要厂商
1.5.1Xilinx公司
1.5.2Intel公司
1.5.3Lattice公司
1.5.4Actel公司
1.5.5Atmel公司
1.6工程中如何选择FPGA器件
1.7小结
1.8思考与练习
第2章设计语言及开发环境
2.1VHDL语言简介
2.1.1HDL语言的特点及优势
2.1.2选择VHDL还是VerilogHDL
2.2VHDL语言基础
2.2.1VHDL语言简介
2.2.2程序结构
2.2.3数据类型
2.2.4数据对象
2.2.5运算符
2.2.6VHDL语句
2.3QuartusⅡ开发环境
2.3.1QuartusⅡ简介
2.3.2QuartusⅡ的用户界面
2.4ModelSim简介
2.4.1ModelSim的主要特点
2.4.2ModelSim的工作界面
2.5MATLAB简介
2.5.1MATLAB介绍
2.5.2MATLAB的工作界面
2.5.3MATLAB的特点及优势
2.6FPGA信号处理板CRD
2.7小结
2.8思考与练习
第3章FPGA设计流程
3.1FPGA设计流程简介
3.2流水灯实例设计
3.2.1明确项目需求
3.2.2读懂电路原理图
3.2.3形成设计方案
3.3流水灯实例的VerilogHDL程序设计与综合
3.3.1建立FPGA工程
3.3.2VHDL程序输入
3.4流水灯实例的功能仿真
3.4.1生成测试激励文件
3.4.2采用ModelSim进行仿真
3.4.3ModelSim的仿真应用技巧
3.5流水灯实例的设计实现与时序仿真
3.5.1添加约束文件
3.5.2时序仿真
3.6程序下载
3.6.1sof文件下载
3.6.2jic文件下载
3.7小结
3.8思考与练习
第4章常用接口程序的设计
4.1秒表电路设计
4.1.1数码管的基本工作原理
4.1.2秒表电路实例需求及电路原理分析
4.1.3形成设计方案
4.1.4顶层文件的VHDL程序设计
4.1.5数码管显示模块的VHDL程序设计
4.1.6秒表计数模块的VHDL程序设计
4.1.7按键消抖模块的VHDL程序设计
4.2串口通信设计
4.2.1RS-232串口通信的概念
4.2.2串口通信实例需求及电路原理分析
4.2.3顶层文件的VHDL程序设计
4.2.4时钟模块的VHDL程序设计
4.2.5接收模块的VHDL程序设计
4.2.6发送模块的VHDL程序设计
4.3A/D接口和D/A接口的程序设计
4.3.1A/D转换的工作原理
4.3.2D/A转换的工作原理
4.3.3A/D接口和D/A接口的实例需求及电路原理分析
4.3.4A/D接口和D/A接口的VHDL程序设计
4.4常用接口程序的板载测试
4.4.1秒表电路的板载测试
4.4.2串口通信的板载测试
4.4.3使用SignalTap对A/D接口和D/A接口进行板载测试
4.5小结
4.6思考与练习
下篇
第5章FPGA中的数字运算
5.1数的表示
5.1.1定点数的定义和表示
5.1.2定点数的三种形式
5.1.3浮点数表示
5.1.4自定义浮点数的格式
5.2FPGA中的四则运算
5.2.1两个操作数的加法运算
5.2.2多个操作数的加法运算
5.2.3采用移位相加法实现乘法运算
5.2.4采用移位相加法实现除法运算
5.3有效数据位的计算
5.3.1有效数据位的概念
5.3.2加法运算中的有效数据位
5.3.3乘法运算中的有效数据位
5.3.4乘加运算中的有效数据位
5.4有限字长效应
5.4.1有限字长效应的产生因素
5.4.2A/D转换器的有限字长效应
5.4.3数字滤波器系数的有限字长效应
5.4.4滤波器运算中的有限字长效应
5.5小结
5.6思考与练习
第6章典型IP核的应用
6.1IP核在FPGA中的应用
6.1.1IP核的一般概念
6.1.2FPGA设计中的IP核类型
6.2时钟管理IP核
6.2.1全局时钟资源
6.2.2利用IP核生成多路时钟信号
6.3乘法器IP核
6.3.1实数乘法器IP核
6.3.2复数乘法器IP核
6.4除法器IP核
6.4.1FPGA中的除法运算
6.4.2测试除法器IP核
6.5存储器IP核
6.5.1ROM核
6.5.2RAM核
6.6数控振荡器IP核
……