FPGA數字系統實驗教程

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FPGA數字系統實驗教程

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內容描述

本書是根據西北工業大學微電子學院課程體系建設規劃的，專門針對FPGA數字系統實驗環節。大多數高校在FPGA數字系統設計與開發的教學環節中，多採用Altera的QuartusⅡ環境與Altera的FPGA芯片開發系統板作為學生的實驗教學環境平臺。為了拓展學生的知識面，使學生瞭解多種數字系統設計開發環境平臺，本書基於Xilinx Vivado環境，在眾多的實驗案例中，精編了15個實驗。 本書根據近年高校一線教學的具體情況，由淺入深、循序漸進地安排每個實驗。為初學者緊密銜接"數字電路”與"硬件描述語言”等專業基礎課程，逐漸熟悉、掌握數字系統設計基本步驟與方法奠定基礎。 本書可作為高校電子信息等專業學生的教材，也可作為高校開放式實踐環節的參考用書。

目錄大綱

目 錄

第1章 Xilinx FPGA開發環境 1
1.1 Xilinx FPGA 1
1.1.1 Xilinx公司簡介 1
1.1.2 Xilinx的FPGA器件系列 2
1.2 Vivado開發環境及設計流程 3
1.2.1 Vivado功能介紹 3
1.2.2 Vivado開發環境及安裝指南 4
1.2.3 Vivado軟件環境驗證 7
第2章 FPGA開發基礎實驗 10
實驗一：VIVADO軟件編譯環境 10
一、實驗目的 10
二、實驗內容 10
三、實驗要求 11
四、實驗步驟 11
實驗二：組合邏輯電路設計 32
一、實驗目的 32
二、實驗內容 32
三、實驗要求 33
四、實驗步驟 33
五、實驗結果 37
實驗三：時序邏輯電路設計 39
一、實驗目的 39
二、實驗內容 39
三、實驗要求 39
四、實驗步驟 39
五、實驗結果 48
實驗四：狀態機 49
一、實驗目的 49
二、實驗內容 49
三、實驗要求 49
四、實驗步驟 49
五、實驗結果 54
實驗五：模塊化調用 55
一、實驗目的 55
二、實驗內容 55
三、實驗要求 55
四、實驗步驟 56
五、實驗結果 58
第3章 FPGA開發綜合實驗 59
實驗六：數碼管顯示 59
一、實驗目的 59
二、實驗內容 59
三、實驗要求 59
四、實驗背景知識 60
五、實驗步驟 62
六、實驗結果 65
實驗七：交通燈的設計 65
一、實驗目的 65
二、實驗內容 65
三、實驗要求 65
四、實驗步驟 66
五、實驗結果 71
實驗八：秒錶的設計 71
一、實驗目的 71
二、實驗內容 71
三、實驗要求 71
四、實驗步驟 71
五、實驗結果 74
實驗九：音頻演奏實驗 75
一、實驗目的 75
二、實驗內容 75
三、實驗要求 75
四、實驗背景知識 75
五、實驗結果 81
實驗十：VGA 81
一、實驗目的 81
二、實驗內容 81
三、實驗要求 81
四、實驗背景知識 82
五、實驗步驟 83
六、實驗結果 86
實驗十一：PS/2接口控制 86
一、實驗目的 86
二、實驗內容 86
三、實驗要求 87
四、實驗背景知識 87
五、實驗步驟 89
六、實驗結果 94
實驗十二：系統IP核的調用 94
一、實驗目的 94
二、實驗內容 94
三、實驗要求 94
四、實驗步驟 95
五、實驗結果 98
實驗十三：手機藍牙通信實驗 98
一、實驗目的 98
二、實驗內容 99
三、實驗要求 99
四、實驗步驟 99
五、實驗結果 104
第4章 嵌入式軟核開發實驗 105
實驗十四：搭建MICROBLAZE嵌入式軟核實驗 105
一、實驗目的 105
二、實驗內容 105
三、實驗要求 106
四、實驗背景知識 106
五、實驗步驟 107
六、實驗結果 121
實驗十五：封裝自定義AXI4接口IP 122
一、實驗目的 122
二、實驗內容 122
三、實驗要求 122
四、實驗步驟 122
五、實驗結果 142
附錄A 安全使用規範 143
參考文獻 144