XILINX大學閤作計劃指定教材·FPGA數字信號處理設計教程：System Generator入門與提高（附光盤） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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紀誌成 著

圖書標籤:

• FPGA
• 數字信號處理
• System Generator
• Xilinx
• 教程
• 教材
• 大學閤作計劃
• 設計
• 信號處理
• 嵌入式係統

出版社： 西安电子科技大学出版社

ISBN：9787560619682

版次：1

商品编码：10036323

包装：平装

开本：16开

出版时间：2008-02-01

页数：194

正文语种：中文

編輯推薦

　　《XILINX大學閤作計劃指定教材·FPGA數字信號處理設計教程：System Generator入門與提高》可作為使用XILINX産品開發數字信號處理係統的工程技術人員及項目管理人員等的參考書，也可作為有誌於數字電路設計的高等院校高年級本科生和研究生的專業教材。

內容簡介

　　《XILINX大學閤作計劃指定教材·FPGA數字信號處理設計教程：System Generator入門與提高》主要介紹基於FPGA數字信號處理的設計流程，探討數字信號處理算法在FPGA中的硬件設計與實現，重點講述基於System Generator的FPGA開發及其構成模塊、圖形化工程設計流程及實現。《XILINX大學閤作計劃指定教材·FPGA數字信號處理設計教程：System Generator入門與提高》立足於實踐，結閤作者多年從事FPGA數字信號處理的設計和教學經驗，通過大量設計實例詳細探討瞭數字信號處理算法在FPGA硬件開發中的詳細設計流程（光盤內附詳細實例）。所有實例均在XILINX公司大學計劃Spartan-3E開發闆上驗證通過。

作者簡介

　　紀誌成，男，信息與控製工程學院教授，博士生導師。博士畢業於中國礦業大學。江南大學黨委常委，副校長。兼任中國自動化學會控製理論專業委員會委員、中國自動化學會應用專業委員會委員、中國係統仿真學會理事、江蘇省自動化學會常務理事等職。長期緻力於電力電子與電氣傳動、非綫性控製技術的教學與研究工作，研究興趣以交流電機及微特電機作為被控對象，開展復雜非綫性控製係統、網絡運動控製係統、智能控製技術及其應用等的研究與開發工作。主持國傢“211工程”重點學科建設子項目、教育部重點科研項目、教育部青年骨乾教師資助項目、江蘇省高技術研究計劃項目等。在國內外重要期刊發錶論文70餘篇，其中三大檢索20餘篇。獲江蘇省教學成果奬一等奬2項，中國輕工業聯閤會科技成果二等奬1項。

目錄

第1章 FPGA硬件結構
1.1 FPGA的可編程技術
1.1.1 基於SRAM的FPGA器件
1.1.2 反熔絲FPGA
1.1.3 基於Flash的FPGA

1.2 FPGA的內部結構
1.2.1 可配置邏輯模塊（CLB）
1.2.2 可配置I/O模塊
1.2.3 塊存儲器（Block RAM）
1.2.4 數字時鍾管理器（DCM）
1.2.5 硬件乘法器模塊（Multiplier）

1.3 XILINX公司主流産品介紹與器件選擇
1.3.1 主流FPGA産品
1.3.2 器件的選擇
1.4 本章小結

第2章 數字信號處理的基本知識
2.1 模擬/數字轉換和數字，模擬轉換
2.1.1 模擬/數字轉換
2.1.2 數字/模擬轉換

2.2 離散傅立葉變換（DFT）與快速傅立葉變換（FFT）
2.2.1 離散傅立葉變換
2.2.2 快速傅立葉變換

2.3 濾波器
2.3.1 無限脈衝響應數字濾波器（IIR）
2.3.2 有限脈衝響應數字濾波器（FFT）
2.3.3 IIR濾波器與FIR濾波器的比較
2.4 本章小結

第3章 System Generator概述
3.1 軟件需求
3.2 軟件安裝
3.3 編譯XILINX硬件描述語言庫
3.4 FPGA器件需求
3.5 使用FPGA進行數字信號處理的優勢
3.6 用System Generator進行係統級建模
3.6.1 MATLAB、Simulink和System Generator的運行環境
3.6.2 一般流程
3.6.3 流程範例
3.6.4 幾個重要特點
3.7 本章小節

第4章 Systom Generator庫的構成
4.1 System Generator‘模塊定義
4.2 在Simulink模型中引用XILINX模塊
4.3 XILINX Blockset庫
4.4 XILINX Blockset庫
4.5 XILINX Reference Blockset庫
4.6 XILINX XtremeDSP.Kit庫
4.7 本章小結

第5章 圖形化工程設計流程及實現
5.1 常規設計流程
5.1.1 使用硬件描述語言的FPGA開發流程
5.1.2 使用XILINX CORE Generator的FPGA開發流程

5.2 使用XILINX System Generator的FPGA開發流程
5.3 System Generator的重要功能
5.3.1 硬件描述語言協同仿真
5.3.2 硬件驗證
5.3.3 係統在綫調試
5.3.4 資源估計
5.4 本章小結

第6章 應用實例
6.1 數字振蕩器
6.1.1 用IIR濾波器實現振蕩器
6.1.2 用查錶法實現數控振蕩器

6.2 有限脈衝響應（FIR）濾波器
6.2.1 標準FIR濾波器
6.2.2 標準FIR濾波器的改進結構
6.2.3 轉置4抽頭FIR濾波器
6.2.4 轉置4抽頭的FIR濾波器的變換結構
6.2.5 使用System Generator現有乘加FIR模塊

6.3 CORDIC算法的原理與運用
6.3.1 CORDIC算法介紹
6.3.2 CORDIC算法的運用

6.4 時延數字正切鎖相環
6.4.1 零階時延數字正切鎖相環
6.4.2 一階時延數字正切鎖相環
6.5 本章小結
附錄 光盤內容樹狀圖
參考文獻

精彩書摘

　　第1章 FPGA硬件結構
　　FPGA（Field Programmable Gate Array）是一類高集成度的可編程邏輯器件，起源於美國的XILINX公司，該公司於1985年推齣瞭世界上第一塊FPGA芯片。在這二十多年的發展過程中，FPGA的硬件體係結構和軟件開發工具都在不斷地完善且日趨成熟。從最初的1200個可用門，到20世紀90年代時幾十萬個可用門，到目前數百萬門至上韆萬門的單片FPGA芯片，XILINX、Altera等世界FPGA頂級廠商已經將FPGA器件的集成度提高到一個新的水平。FPGA技術結閤瞭微電子技術、電路技術、EDA技術，使設計者可以集中精力進行所需邏輯功能的設計。與專用集成電路ASIC（Application Specific Integrated Circuit）相比，FPGA具有靈活性高、設計周期短、成本低、風險小等優勢，因而得到瞭廣泛應用，同時和FPGA相關的各項技術也迅速發展起來。
　　FPGA是現場可編程門陣列的簡稱。之所以賦予這個名字，一方麵是因為FPGA可以用編寫代碼的方法實現復雜邏輯電路，另一方麵是因為其內部是由規則的邏輯陣列所組成的，非常類似一個由邏輯門構成的陣列，而且這種結構很適閤實現復雜設計並可重復編程。
　　用軟件編程的思想實現復雜硬件邏輯設計是FPGA的一大特點。FPGA如何能做到通過軟件編程來實現硬件邏輯電路的呢?本章將通過簡單介紹FPGA內部結構使讀者能夠初步理解FPGA可編程的基本原理。
　　1.1 FpGA的可編程技術
　　目前，市場上有三種基本的FPGA編程技術：SRAM、反熔絲和Flash。其中，基於SRAM的FPGA是迄今為止應用範圍最廣的架構，主要因為它速度快且具有可重編程能力；反熔絲FPGA隻具有一次可編程（One Time Programmable，OTP）能力；基於Flash的FPGA是FPGA領域中比較新的技術，也具有重編程的能力。另外，基於SRAM的FPGA器件經常帶來一些額外的成本，包括啓動PROM支持安全和保密應用的備用電池等。基於反熔絲和Flash的FPGA沒有這些隱含成本，因此可保證有較低的總係統成本。

前言/序言

XILINX大學閤作計劃指定教材·FPGA數字信號處理設計教程：System Generator入門與提高（附光盤） 前言 數字信號處理（DSP）作為現代電子信息技術的核心基石，其應用領域已滲透到我們生活的方方麵麵，從通信、醫療、汽車到消費電子，無處不在。隨著科技的飛速發展，傳統基於軟件的DSP方案在性能、功耗和實時性方麵逐漸顯現齣瓶頸。FPGA（Field-Programmable Gate Array）以其高度的可編程性、並行處理能力和接近硬件的速度，成為瞭實現高性能DSP算法的理想平颱。 然而，對於許多初學者而言，直接進行FPGA硬件描述語言（HDL）的開發，尤其是針對復雜的DSP算法，門檻較高，耗時費力。XILINX公司推齣的System Generator for DSP（以下簡稱System Generator）作為一款強大的集成開發環境，極大地簡化瞭FPGA平颱上的DSP係統設計流程。它允許用戶以類似於MATLAB/Simulink的框圖形式，直觀地設計、仿真和實現DSP算法，並自動生成高效的HDL代碼，從而顯著縮短瞭開發周期，降低瞭技術門檻。 本書正是針對這一需求而精心編撰，旨在為廣大高校師生、工程師和DSP愛好者提供一套係統、詳實的FPGA數字信號處理設計教程，以System Generator為核心工具，引導讀者從入門到精通，掌握FPGA平颱上的DSP設計精髓。本書不僅涵蓋瞭System Generator的基礎知識和常用模塊，更深入探討瞭實際應用中的設計技巧與優化策略，力求讓讀者在掌握工具的同時，深刻理解DSP算法在FPGA上的實現原理和工程實踐。 本書特色與亮點 1. 體係化、循序漸進的知識體係： 本書從System Generator的安裝與基礎操作入手，逐步深入到DSP基礎理論、常用模塊詳解、復雜算法設計、性能優化以及實際項目應用。每一章節都建立在前一章節的基礎上，確保讀者能夠紮實掌握每一個知識點。 2. 以System Generator為核心的實戰導嚮： 本書緊密圍繞System Generator展開，通過豐富的實例和詳細的操作步驟，教授讀者如何利用System Generator高效地構建和仿真DSP係統。讀者將學習如何將MATLAB/Simulink中的算法快速移植到FPGA平颱，並生成可綜閤的HDL代碼。 3. DSP基礎理論與FPGA實現深度結閤： 本書並非僅僅介紹工具的使用，而是將DSP的經典理論與FPGA的硬件實現緊密結閤。讀者將在學習算法的同時，理解其在FPGA上的硬件化思路、資源消耗以及性能特點。 4. 豐富多樣的經典DSP算法實例： 從基礎的濾波器、FFT到高級的OFDM、自適應濾波等，本書涵蓋瞭眾多經典的DSP算法。每一個算法都提供詳細的System Generator設計流程和仿真驗證，幫助讀者理解這些算法在FPGA上的具體實現方法。 5. 性能優化與工程實踐指導： 針對FPGA設計的性能、麵積和功耗等關鍵指標，本書提供瞭多種優化技巧和方法，如流水綫設計、並行處理、資源共享等，幫助讀者設計齣高效、高質量的DSP係統。同時，也融入瞭工程實踐中的一些常見問題和解決方案。 6. 附帶光盤，提供豐富的學習資源： 本書附帶的光盤內容詳實，包含所有章節的示例工程文件、MATLAB/Simulink模型、System Generator設計文件、仿真腳本以及部分相關文檔。這將極大地方便讀者進行實踐操作和深入學習。 7. 麵嚮大學閤作計劃的權威性： 本書作為XILINX大學閤作計劃的指定教材，其內容經過權威認證，符閤高等教育的教學要求，是高校開展FPGA數字信號處理課程教學的理想選擇。 讀者對象 高校學生： 電子信息工程、通信工程、計算機科學與技術、自動化等專業本科生、研究生，以及相關專業的課程設計和畢業設計。 工程技術人員： 從事通信、雷達、圖像處理、嵌入式係統、高性能計算等領域的工程師，希望利用FPGA加速DSP算法的開發。 DSP愛好者： 對數字信號處理和FPGA技術感興趣，希望係統學習FPGA平颱DSP設計的初學者和進階者。 科研人員： 在信號處理、通信係統、模式識彆等領域進行研究，需要高性能硬件實現的科研人員。 目錄概覽（詳細內容請參考圖書） 第一部分：System Generator入門與FPGA DSP基礎 第一章：FPGA數字信號處理概述 數字信號處理的基本概念與發展 FPGA技術及其優勢在DSP領域的應用 FPGA DSP設計流程概覽 XILINX FPGA傢族與開發工具簡介 第二章：System Generator for DSP簡介與安裝 System Generator for DSP的功能與特點 System Generator的安裝與環境配置（MATLAB/Simulink集成） System Generator基本界麵與操作流程 第三章：System Generator基礎模塊與數據類型 System Generator基礎模塊介紹（Gateway In/Out, Const, Add, Mul等） System Generator中的數據類型（固定點、浮點）及其轉換 數據路徑與控製信號的理解 第四章：DSP算法在FPGA上的映射 DSP算法的特性分析與FPGA實現考量 算法的量化與截位誤差分析 流水綫（Pipelining）設計思想在FPGA中的應用 並行處理（Parallelism）策略 第二部分：經典DSP算法的System Generator設計與實現 第五章：數字濾波器設計 數字濾波器的基本原理（FIR、IIR） FIR濾波器在System Generator中的設計 時域設計法（窗函數法） 頻率域設計法 System Generator濾波器設計工具的使用 IIR濾波器在System Generator中的設計（係數的穩定性和量化） 濾波器性能評估與FPGA資源占用分析 第六章：離散傅裏葉變換（DFT）與快速傅裏葉變換（FFT） DFT與FFT的基本原理 FFT算法的FPGA實現方式（蝶形運算） System Generator中的FFT IP核使用 FFT設計的注意事項（數據位寬、精度、資源） 第七章：調製與解調技術 常見的數字調製方式（ASK, FSK, PSK, QAM） System Generator中的調製解調模塊設計 基於FPGA的通信信號生成與處理示例 第八章：自適應濾波器 自適應濾波器的基本原理（LMS, RLS算法） LMS算法在System Generator中的實現 自適應濾波器的應用場景（噪聲消除、迴聲消除） 第九章：其他重要DSP模塊 纍加器（Accumulator）與纍加器（Adder Tree） CORDIC算法與三角函數實現 查找錶（Lookup Table）的應用 多相濾波器（Polyphase Filter）設計 第三部分：高級設計技巧與工程實踐 第十章：System Generator高級應用與性能優化 HDL代碼導齣與集成（Verilog/VHDL） ILA (Integrated Logic Analyzer) 與VIO (Virtual Input/Output) 的使用 關鍵路徑分析與時序約束 提高時鍾頻率與數據吞吐量的策略 功耗優化技巧 第十一章：復雜DSP係統的System Generator設計 多速率信號處理（Multirate Signal Processing） OFDM係統（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）的設計框架 聯閤仿真與係統級驗證 第十二章：實際項目案例分析 基於FPGA的高性能FFT處理器設計 軟件無綫電（SDR）前端設計實例 數字圖像處理的FPGA加速方案 音頻信號處理的FPGA實現 第十三章：System Generator開發中的常見問題與調試技巧 仿真與實際硬件運行不匹配的排查 資源衝突與資源優化 數學模型與硬件實現精度的權衡 設計文檔與代碼注釋的重要性 附錄 XILINX FPGA開發流程與Vivado/ISE簡介 System Generator常用函數與宏命令參考 參考文獻 名詞術語解釋 結語 數字信號處理的FPGA實現是當前電子信息技術領域的一個重要發展方嚮，而System Generator作為XILINX提供的一款強大工具，極大地降低瞭FPGA DSP設計的門檻，提高瞭設計效率。本書力求為讀者提供一條清晰的學習路徑，從System Generator的基礎操作到各種經典DSP算法的FPGA實現，再到高級設計技巧和工程實踐，希望能夠幫助廣大讀者在FPGA數字信號處理的設計領域快速成長，掌握核心技術，並能將其應用於實際的工程項目中。 本書的齣版離不開XILINX公司的支持，也凝聚瞭作者團隊的心血。在編寫過程中，我們力求內容的準確性、係統性和實用性。盡管如此，書中難免存在疏漏之處，懇請廣大讀者批評指正。我們衷心希望本書能成為您在FPGA數字信號處理學習和研究道路上的得力助手。 （光盤內容詳見光盤附帶的說明文件）

评分☆☆☆☆☆

我之前在學習FPGA數字信號處理時，總是覺得System Generator這個工具非常強大，但又有點無從下手的感覺。直到我翻開瞭這本《XILINX大學閤作計劃指定教材·FPGA數字信號處理設計教程：System Generator入門與提高》，纔真正找到瞭“竅門”。這本書的結構安排非常閤理，從System Generator的基本操作、模塊庫的使用，到復雜的算法設計和係統集成，都安排得井井有條。作者的講解語言通俗易懂，大量的圖示和流程圖幫助我快速理解各個環節的邏輯關係。我尤其欣賞書中對於一些經典DSP算法，如FFT、CIC濾波器等的System Generator實現方法，不僅給齣瞭代碼，還詳細解釋瞭各個參數的含義和對性能的影響。光盤裏提供的仿真模型和硬件工程文件，更是讓我能夠親手去驗證書中的每一個設計，加深理解。這本書讓我真正體會到瞭System Generator的便捷之處，也讓我對FPGA在DSP領域的應用有瞭更深刻的認識。

评分☆☆☆☆☆

拿到這本《XILINX大學閤作計劃指定教材·FPGA數字信號處理設計教程：System Generator入門與提高（附光盤）》，我最大的感受是它真的非常紮實，內容覆蓋瞭從最基礎的概念到進階的實踐應用，讓我覺得即使是初學者也能循序漸進地掌握FPGA數字信號處理的精髓。書中的理論講解清晰透徹，不像是那種隻講公式不講原理的書，它會把每個算法的由來、特點以及在FPGA上實現的邏輯都講得很明白。尤其是在System Generator這塊，作者似乎花瞭很多心思去梳理其核心功能和工作流程，各種模塊的介紹都配有生動形象的圖示，讓我這個之前對圖形化開發工具有些畏懼的讀者，也能快速理解並上手。而且，書中給齣的例程設計得相當巧妙，既能體現理論知識的應用，又不會過於復雜而讓人望而卻步。光盤裏的配套資源更是錦上添花，那些可以直接編譯運行的仿真和硬件實現代碼，省去瞭我大量從零開始搭建環境和調試的時間，讓我能更專注於理解設計思路本身。讀完一部分，我立刻就感覺自己的FPGA DSP設計能力有瞭質的飛躍，對未來在項目中的應用充滿瞭信心。

评分☆☆☆☆☆

拿到這本教材，我首先被其內容的係統性和實用性所吸引。書中對FPGA數字信號處理的各個方麵都進行瞭詳盡的講解，從基礎的DSP理論到System Generator的精通，再到實際的應用案例，層層遞進，邏輯清晰。我尤其喜歡作者在講解抽象概念時，所采用的類比和圖示，能夠幫助我快速理解復雜的原理。對於System Generator的使用，書中不僅講解瞭基本操作，還深入剖析瞭其高級功能和技巧，讓我能夠充分發揮這個工具的優勢。書中提供的實際工程案例，覆蓋瞭通信、圖像處理等多個領域，讓我能夠將學到的理論知識應用到實際項目中。光盤裏的配套資源非常豐富，包括詳細的實驗步驟、仿真代碼和硬件實現文件，這對於動手實踐非常有幫助。總而言之，這本書是一本非常優秀的FPGA數字信號處理設計教程，無論你是初學者還是有一定基礎的工程師，都能從中受益匪淺。

评分☆☆☆☆☆

這本書的深度和廣度都令人印象深刻。它不僅僅是System Generator的使用手冊，更是一本關於FPGA數字信號處理的百科全書。作者在講解每個算法時，都追溯到瞭其數學原理，並詳細闡述瞭如何在System Generator中將其高效地映射到FPGA硬件上。我特彆喜歡書中關於高級應用部分的講解，比如在通信係統中的信號調製解調、在圖像處理中的濾波器實現等，這些內容極具挑戰性，但也非常吸引人。作者通過這些案例，充分展現瞭FPGA在高性能DSP計算方麵的巨大潛力。而且，書中對Xilinx FPGA係列器件的架構和特性也有一定的介紹，這對於理解System Generator生成的HDL代碼非常有幫助，也讓我能夠更好地根據硬件資源來優化設計。光盤中的內容豐富，包含瞭大量的示例工程，讓我可以根據自己的興趣和需求進行深入探索。

评分☆☆☆☆☆

這本書給我的驚喜在於它對實際工程問題的關注度。很多教程可能隻停留在理論層麵，但這本書卻非常注重將FPGA數字信號處理技術落地到實際應用中。作者在講解過程中，並沒有迴避一些在真實項目開發中可能遇到的難點，比如資源優化、時序約束、功耗考慮等，而是通過一係列精心設計的案例，將這些抽象的概念變得具體可感。我特彆喜歡其中關於濾波器設計和調製的章節，不僅僅是教你如何使用System Generator搭建模型，更深入地探討瞭不同算法在FPGA上的性能權衡，以及如何根據實際需求選擇最閤適的實現方式。書中的代碼風格也十分規範，注釋清晰，這對於後續的學習和參考非常有幫助。光盤中的實驗指導也非常詳細，一步步引導讀者完成從仿真到硬件部署的全過程，讓我深刻體會到瞭理論與實踐相結閤的力量。這本書不僅僅是一本教材，更像是一位經驗豐富的工程師在嚮我傳授他的寶貴經驗，讓我少走瞭很多彎路。

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一般般。

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学习要用的 呵呵 不错啊

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东东漂亮，大方，很实用。

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好复杂的名字，看看才知道怎么样

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给公司买的书，呵呵，其实我也不太懂啊~

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值得推荐购买值得推荐购买

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东东漂亮，大方，很实用。

评分☆☆☆☆☆

外层有塑料袋包装,有一张光盘,还不错

评分☆☆☆☆☆

sysgen里面的几乎每个模块都做了介绍，但是对应的例子不是很多