敏捷硬件开发语言Chisel与数字系统设计

从20世纪90年代开始，利用硬件描述语言和综合技术设计实现复杂数字系统的方法已经在集成电路设计领域得到普及。随着集成电路集成度的不断提高，传统硬件描述语言和设计方法的开发效率低下的问题越来越明显。近年来逐渐崭露头角的敏捷化设计方法将把集成电路设计带入一个新的阶段。与此同时，集成电路设计也需要一种适应敏捷化设计方法的新型硬件开发语言。本书从实用性和优选性出发，较全面地介绍新型硬件开发语言Chisel和数字系统敏捷化设计方法。全书分两篇。第一篇共10章，主要内容包括Chisel语言简介、Chisel的数据类型、Chisel的模块与硬件类型、Chisel常用的硬件原语、如何将Chisel代码转换生成Verilog HDL代码及基本测试方法、Chisel的黑盒、用Chisel实现多时钟域设计、Chisel的函数应用及其他议题等。第二篇共9章，介绍编写Chisel需要掌握的Scala语言编程基础知识。读者可以根据自身情况，跳过第二篇Scala基础部分，直接学习Chisel的硬件开发功能。本书提供配套的课后练习参考答案、仿真程序代码等。本书可作为集成电路科学与工程、电子信息类、计算机类等相关专业的高年级本科生及研究生的教学用书，也可供从事集成电路设计的工程人员和EDA专业人员学习、参考。

第一篇 敏捷硬件开发语言Chisel
第1章 新型敏捷硬件开发语言——Chisel和Scala
1.1 优选的宿主——什么是Scala
1.2 敏捷开发——什么是Chisel
1.3 Scala入门——让你的代码跑起来
1.3.1 Scala的安装方法
1.3.2 使用Scala解释器
1.3.3 运行Scala脚本
1.3.4 编译非脚本文件
1.3.5 使用IDEA开发Scala项目
1.3.6 总结
1.4 章节安排
1.5 参考文献
1.6 课后练习
第2章 Chisel入门及数据类型
2.1 Chisel开发环境的安装步骤
2.1.1 安装步骤
2.1.2 开发环境测试
2.1.3 小结
2.2 Chisel的常见问题
2.3 Chisel的变量与数据类型
2.3.1 数据字面量与数据类型
2.3.2 数据宽度
2.3.3 类型转换
2.3.4 向量
2.3.5 混合向量
2.3.6 包裹
2.3.7 Chisel的内建操作符
2.3.8 位宽推断
2.3.9 Chisel泛型
2.4 总结
2.5 课后练习
第3章 模块与硬件类型
3.1 Chisel是如何赋值的
3.2 端口（IO）
3.2.1 定义端口列表
3.2.2 翻转端口列表的方向
3.2.3 整体连接
3.2.4 动态修改端口
3.3 模块
3.3.1 模块分类
3.3.2 定义模块
3.3.3 例化模块
3.3.4 例化多个模块
3.4 线网
3.4.1 Wire
3.4.2 WireDefault
3.4.3 未驱动的线网
3.5 寄存器
3.5.1 Reg
3.5.2 RegNext
3.5.3 RegInit
3.5.4 RegEnable
3.5.5 ShiftRegister
3.5.6 寄存器实例
3.5.7 异步寄存器
3.6 寄存器组
3.7 用when给电路赋值
3.8 总结
3.9 参考文献
3.10 课后练习
第4章 Chisel常用的硬件原语
4.1 多路选择器
4.2 优先编码器
4.3 仲裁器
4.4 队列
4.5 ROM
4.6 RAM
4.7 带写掩码的RAM
4.8 从文件读取数据到RAM
4.9 计数器
4.10 线性反馈移位寄存器
4.11 状态机
4.12 总结
4.13 参考文献
4.14 课后练习
第5章 生成Verilog HDL代码与基本测试
5.1 生成Verilog HDL代码
5.1.1 execute
5.1.2 emitVerilog
5.2 增加参数的方法
5.2.1 Firrtl传递参数
5.2.2 给主函数传递参数
5.3 编写chisel-iotesters测试
5.4 运行chisel-iotesters测试
5.5 使用chiseltest进行测试
5.6 总结
5.7 课后练习
第6章 黑盒
6.1 例化黑盒
6.2 复制Verilog文件
6.3 内联Verilog文件
6.4 inout端口
6.5 总结
6.6 课后练习
第7章 多时钟域设计
7.1 没有隐式端口的模块
7.2 定义一个时钟域和复位域
7.2.1 withClockAndReset
7.2.2 withClock和withReset
7.2.3 复位信号的三种类型
7.3 使用时钟负沿和低有效的复位信号
7.4 示例：异步FIFO
7.5 总结
7.6 参考文献
7.7 课后练习
第8章 函数的应用
8.1 用函数抽象组合逻辑
8.2 用工厂方法简化模块的例化
8.3 用Scala的函数简化代码
8.4 Chisel的打印函数
8.4.1 Scala风格
8.4.2 C风格
……