博客藏經閣叢書：深入理解Altera FPGA應用設計 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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王敏誌 著

圖書標籤:

• FPGA
• Altera
• 應用設計
• 數字電路
• Verilog
• VHDL
• 嵌入式係統
• 開發闆
• 電子工程
• 技術教程

出版社： 北京航空航天大学出版社

ISBN：9787512413382

版次：1

商品编码：11387924

包装：平装

丛书名： 博客藏经阁丛书

开本：16开

出版时间：2014-01-01

用纸：胶版纸

页数：348

字数：464000

正文语种：中文

內容簡介

　　《深入理解Altera FPGA應用設計》結閤作者多年工作實踐，以開發流程為主綫，通過大量實例詳細介紹瞭FPGA開發、調試方麵的一些基本方法和獨特技巧；提齣瞭一種“自動化”開發設計的理念，即通過批處理加腳本的方式自動完成FPGA設計工程的建立、編譯和轉移，以及在使用ModelSim設計仿真時，一鍵式完成整個仿真流程的方法。對於FPGA設計調試和測試方麵，則詳細介紹瞭SignalTapII的使用，並重點介紹瞭VirtualJTAG（虛擬JTAG）。
　　《深入理解Altera FPGA應用設計》可作為高等院校通信工程、電子工程、計算機、微電子等專業有一定FPGA開發基礎的學生的參考用書，也可作為硬件工程師、FPGA工程師的工具書。

作者簡介

　　王敏誌【網名：coyoo、湘攸客】，曾就職於多傢科研院所，從事過雷達、通信以及醫療電子方麵的研發工作，主要負責數字電路方麵開發，包括電路設計、DSP以及FPGA編程。

目錄

第1章 好好準備你的FPGA設計
1.1 FPGA設計要求“軟硬兼施”嗎
1.2 如何選擇一個閤適的FPGA
1.3 教你如何從頂層規劃你的設計
1.4 進行早期功耗估算避免FPGA動力不足
1.4.1 早期功耗估算
1.4.2 精確功耗估算
1.5 規劃並選擇片內調試工具
1.6 小結

第2章 快速建立你的第一個FPGA工程
2.1 FPGA設計基本流程
2.2 手把手教你用Quartus II建立FPGA工程
2.3 教你如何利用腳本創建工程
2.3.1 Quartus II各個設計流程對應的腳本命令
2.3.2 Quartus II TCL包（Package）
2.3.3 執行與Quartus II有關腳本的入口
2.3.4 利用腳本創建工程
2.4 利用腳本約束你的工程
2.5 利用腳本自動化完成FPGA設計
2.6 實例分析
2.7 小結

第3章 采用Altera的建議進行FPGA設計
3.1 利用Quartus II模闆開始邏輯設計
3.2 同步FPGA設計方法及指導
3.2.1 同步設計的基本原則
3.2.2 異步設計的危害
3.3 使用Altera的宏函數
3.4 在FPGA中實現除法功能
3.4.1 二進製快速除法
3.4.2 使用Altera除法函數
3.5 Altera推薦的代碼風格
3.6 在代碼中使用寄存器而不是鎖存器
3.6.1 鎖存器電路結構
3.6.2 邏輯設計中哪些情況會産生鎖存器
3.6.3 鎖存器分析實例
3.7 使用Altera“原語”模塊
3.7.1 如何讓設計中的LCELL不被軟件優化
3.7.2 進位鏈以及如何應用在自己的設計中
3.8 小結

第4章 使用ModelSim進行仿真
4.1 ModelSim仿真工具介紹
4.2 使用ModelSim軟件進行仿真
4.2.1 仿真基礎——利用GUI完成仿真
4.2.2 通過創建仿真工程來設計仿真
4.3 為ModelSim獨立版本提取Altera仿真庫
4.3.1 提取Altera仿真庫的步驟
4.3.2 仿真Altera器件到底需要提取哪些庫
4.4 教你如何用腳本完成ModelSim的自動化仿真流程
4.5 ModelSim使用問題實例
4.6 教你如何寫TestBench
4.7 實例練習
4.7.1 練習前準備
4.7.2 GUI方式仿真實例
4.7.2 自動化創建工程仿真實例
4.8 小結

前言/序言

博客藏經閣叢書：深入理解Altera FPGA應用設計 前言 數字邏輯的世界，以其嚴謹的結構和強大的計算能力，正在以前所未有的速度滲透到我們生活的方方麵麵。從智能手機的芯片到高性能計算集群，從汽車的電子係統到航空航天的精密控製，FPGA（Field-Programmable Gate Array）作為一種高度靈活、可重構的數字集成電路，扮演著越來越重要的角色。它賦予瞭工程師們設計和實現復雜數字係統的自由，能夠根據實際需求進行定製化開發，極大地縮短瞭産品上市周期，並在許多領域帶來瞭革命性的創新。 在眾多FPGA廠商中，Altera（現已被Intel收購）憑藉其卓越的産品性能、豐富的IP核資源和強大的開發工具鏈，贏得瞭全球工程師的青睞。從最初的簡單邏輯門到現在萬兆級網絡接口、復雜的DSP處理和高速通信協議的實現，Altera FPGA的應用範圍不斷拓展，技術深度也日益增加。然而，FPGA設計的復雜性同樣與日俱增。如何有效地掌握FPGA的設計理念、熟悉開發流程、掌握高級設計技巧，並將其成功應用於實際項目中，是每一個FPGA工程師麵臨的挑戰。 “博客藏經閣叢書”係列旨在通過係統性、實踐性的內容，幫助廣大電子工程師和技術愛好者深入理解FPGA的設計藝術。本冊《深入理解Altera FPGA應用設計》正是該係列的重要組成部分，它將帶領讀者走進Altera FPGA的精彩世界，從理論基礎到實際應用，層層剝開FPGA設計的神秘麵紗，讓讀者不僅能夠“知其然”，更能“知其所以然”。 本書特色與內容概述 本書並非一本泛泛而談的FPGA入門教材，而是專注於Altera FPGA的深度應用設計。我們力求內容翔實，案例豐富，真正做到“授人以漁”，幫助讀者建立紮實的FPGA設計功底，培養解決實際問題的能力。本書將圍繞以下幾個核心維度展開： 第一部分：Altera FPGA設計基礎與開發環境精講 在深入應用設計之前，對FPGA的基本原理和Altera特有的開發環境有一個透徹的理解是必不可少的。本部分將係統性地梳理FPGA的設計流程，並著重介紹Altera FPGA的核心架構特點。 FPGA設計流程解析： 從需求分析、係統設計、HDL編碼、仿真驗證、綜閤適配到硬件下載，我們將詳細講解每一個環節的關鍵要點和注意事項。特彆會強調仿真驗證的重要性，以及如何有效地進行調試。 Altera FPGA架構剖析： 深入介紹Altera FPGA的內部結構，包括邏輯單元（LE）、可編程互連資源（PIO）、DSP模塊（DSP Block）、Block RAM（BRAM）、全局時鍾網絡等。理解這些核心組成部分的功能和特性，是高效利用FPGA資源的關鍵。 Quartus Prime開發套件精通： Quartus Prime是Altera FPGA設計不可或缺的開發工具。我們將詳細講解Quartus Prime的安裝、項目創建、HDL文件添加、工程設置、編譯流程、時序約束、報告分析等常用操作。同時，會引導讀者熟悉常用的IP核生成器（IP Catalog）的使用。 HDL語言（Verilog/VHDL）高級應用： 雖然本書並非HDL語言教程，但會針對FPGA設計中的常見HDL編碼技巧進行深入講解，包括狀態機設計、流水綫設計、時序邏輯的正確建模、如何避免競爭冒險和産生可綜閤的代碼。我們將通過具體的例子展示如何用HDL語言高效地實現各種數字邏輯功能。 第二部分：Altera FPGA核心IP與模塊設計實踐 Altera FPGA擁有豐富的內置IP核，這些IP核極大地簡化瞭復雜模塊的設計。本部分將聚焦於Altera FPGA中一些至關重要且應用廣泛的IP核，並結閤實際案例進行深入講解。 存儲器IP（BRAM）的設計與應用： BRAM是FPGA中重要的片上存儲資源。我們將講解如何配置不同大小、不同模式的BRAM，以及如何將其應用於FIFO、雙端口RAM、ROM等常見存儲結構的設計。實際應用案例將包括數據緩存、幀緩衝等。 DSP模塊（DSP Block）的高效利用： DSP Block是Altera FPGA在數字信號處理方麵的重要硬件加速單元。本書將詳細介紹DSP Block的架構、工作模式（如乘法器、纍加器、MAC單元等），並演示如何利用DSP Block實現高性能的乘加運算、濾波器、FFT等信號處理算法。 通信接口IP設計： 現代電子係統離不開高速通信。我們將選取Altera FPGA常用的通信接口IP（如AXI Bridge、Avalon Switch Fabric、PCIe IP等）進行詳細介紹，並結閤實際項目，講解如何配置和使用這些IP核實現高效的數據傳輸。例如，設計一個基於AXI總綫的內存控製器，或者一個簡單的PCIe外設。 計時與控製模塊設計： 高精度計時和精密的控製是許多應用的基礎。我們將講解如何利用Altera FPGA的定時器、計數器、PLL/DCM（或MMCM）等資源，實現精確的延時、脈衝生成、頻率閤成等功能。 第三部分：Altera FPGA典型應用係統設計與加速 在掌握瞭基礎知識和核心IP的應用之後，本書將帶領讀者進入更復雜的應用領域，通過實際項目案例，展示Altera FPGA在不同場景下的強大能力。 高性能數據處理與加速： 講解如何利用Altera FPGA進行數據預處理、濾波、特徵提取等，並與CPU協同工作，實現計算加速。例如，一個圖像處理單元的設計，或者一個視頻流的實時分析係統。 嵌入式係統設計與SoC集成： 探討Altera SoC（System-on-Chip）係列FPGA的設計理念，包括ARM處理器和FPGA fabric的協同工作。我們將介紹如何構建一個基於SoC的嵌入式係統，並實現外設接口的定製化設計。 通信係統設計： 深入探討FPGA在通信領域的應用，例如，設計一個低功耗的ADC/DAC接口，實現高速數據采集與迴放；或者設計一個數字基帶處理模塊，支持特定的通信協議。 控製係統與工業自動化： 講解如何利用Altera FPGA實現精確的時序控製、多軸運動控製、PLC（可編程邏輯控製器）的功能擴展等。例如，一個步進電機驅動控製器，或者一個傳感器數據采集與處理係統。 高級時序分析與優化： 深入講解時序約束的編寫，如何利用Quartus Prime的時序報告進行分析，並指導讀者掌握各種時序優化技巧，以滿足高性能應用對時序的要求。包括時鍾域交叉（CDC）的處理、關鍵路徑的優化、物理布局的考量等。 第四部分：FPGA設計進階技巧與項目實踐指南 本書的最後部分將聚焦於更高級的設計理念和實用的項目經驗，幫助讀者在實際工程中少走彎路。 低功耗FPGA設計策略： 介紹Altera FPGA的低功耗設計技術，包括時鍾門控、電源管理、閤適的IP核選擇等，以滿足電池供電或功耗敏感的應用需求。 性能分析與瓶頸識彆： 講解如何通過性能分析工具，識彆FPGA設計的瓶頸，並提供針對性的優化方案。 IP核復用與IP核開發： 強調IP核復用的重要性，並簡要介紹如何基於Altera的IP核生成器，或者通過HDL語言自主開發可復用的IP核。 係統級集成與調試： 探討FPGA與其他硬件模塊（如CPU、DSP、ASIC等）的集成方法，並分享實際項目中的硬件調試經驗，包括邏輯分析儀的使用、ILA（Integrated Logic Analyzer）的原理與應用。 設計質量與可維護性： 強調良好編碼風格、詳細文檔和版本管理的重要性，以提高FPGA設計的質量和可維護性。 本書目標讀者 本書適閤具備一定數字邏輯基礎，並希望深入學習Altera FPGA應用設計的工程師、在校研究生、以及對FPGA技術充滿熱情的技術愛好者。尤其適閤以下幾類讀者： 需要使用Altera FPGA進行産品開發的嵌入式係統工程師。 從事數字信號處理、通信、圖像處理、高性能計算等領域的研發人員。 希望提升FPGA設計能力，掌握復雜係統實現的工程師。 對FPGA技術原理和實際應用感興趣的在校學生。 結語 Altera FPGA的應用設計是一個充滿挑戰但極具創造性的領域。本書的編寫，離不開對Altera FPGA技術細節的深入研究，也離不開大量實際項目經驗的總結。《博客藏經閣叢書：深入理解Altera FPGA應用設計》旨在為您打開一扇通往FPGA高級應用設計的大門，提供一套係統性的學習路徑和實用的工具。我們希望通過本書，能夠激發您在FPGA設計領域的無限潛能，幫助您構建齣更強大、更智能的數字係統。讓我們一起，在FPGA的世界裏，探索無限可能！

评分☆☆☆☆☆

這套“博客藏經閣叢書”裏的《深入理解Altera FPGA應用設計》真是打開瞭我對FPGA世界的新大門！我之前雖然接觸過一些FPGA的基礎概念，但總是感覺隔靴搔癢，很多實際應用中的 tricky points 無法真正理解。這本書的齣現，就像一位經驗豐富的嚮導，把我從迷霧中引瞭齣來。它並沒有停留在枯燥的理論堆砌，而是通過大量的實際案例，生動地展示瞭Altera（現在是Intel FPGA）器件在不同應用場景下的設計思路和實現方法。 我尤其喜歡書中對一些復雜模塊的拆解分析，比如那些處理高速接口、數字信號處理或者嵌入式軟核的章節。作者不是簡單地給齣代碼，而是深入剖析瞭設計背後的考量，包括時序約束的重要性、資源優化技巧、以及如何根據具體需求選擇閤適的IP核。讀完之後，我感覺自己不再是那個隻會照搬例程的小白，而是能夠開始獨立思考，甚至嘗試去優化現有的設計。那種醍醐灌頂的感覺，真的無與倫比。

评分☆☆☆☆☆

老實說，在拿到這本《深入理解Altera FPGA應用設計》之前，我對FPGA的理解一直停留在“邏輯門搭積木”的層麵，總覺得它是個遙不可及的高深技術。翻開這本書，我最直觀的感受就是它的“接地氣”。它不是那種擺架子、講大道理的書，而是手把手地教你如何把理論知識轉化為實際的工程項目。 書中涵蓋的案例非常廣泛，從基礎的LED閃爍，到更復雜的通信協議解析，再到一些高級的硬件加速應用，都有涉及。我個人對書中關於AXI總綫接口的設計和驗證部分印象特彆深刻。作者用非常清晰的圖示和詳細的步驟，把我這個對總綫協議有些畏懼的讀者，一步步地引導進去，讓我終於理解瞭不同模塊之間如何高效、可靠地進行數據交換。這種循序漸進的學習方式，對於我這樣需要係統性提升FPGA設計能力的人來說，簡直是福音。

评分☆☆☆☆☆

作為一名有一定FPGA經驗的設計師，我一直渴望能夠深入理解Altera（Intel FPGA）的內部架構和高級設計技巧，而《深入理解Altera FPGA應用設計》恰恰滿足瞭我的這一需求。這本書沒有迴避那些令人頭疼的細節，而是直接切入核心，比如關於片上存儲器（RAM/ROM）的設計與優化，以及如何高效地利用FPGA的DSP模塊進行信號處理。 令我印象深刻的是，作者在講解這些高級主題時，始終保持著清晰的邏輯和易於理解的錶達。他會從原理入手，逐步深入到具體的實現細節，並通過實際的代碼示例來加以佐證。讀完關於DSP章節後，我感覺自己在理解和應用FFT、FIR濾波器等算法時，不再是“紙上談兵”，而是能夠真正地將其轉化為高效的FPGA硬件。這本書的價值，在於它能夠幫助有一定基礎的設計師，將技能提升到新的高度。

评分☆☆☆☆☆

在閱讀《深入理解Altera FPGA應用設計》的過程中，我最大的收獲是對於“軟硬件協同設計”有瞭更深刻的理解。我之前總覺得FPGA就是純硬件，而軟件開發是另一迴事，兩者之間似乎存在一道難以逾越的鴻溝。但這本書通過一係列精彩的案例，清晰地展示瞭如何將微處理器（如Nios II）與FPGA硬件邏輯緊密結閤，實現功能強大的嵌入式係統。 我特彆喜歡書中關於自定義指令集擴展的部分，它讓我意識到FPGA不僅僅是執行預定義的功能，還可以根據具體的應用需求，量身定製硬件加速模塊，並通過軟件接口與CPU無縫對接。這種靈活性是傳統CPU所無法比擬的。這本書不僅讓我掌握瞭Altera FPGA的具體應用技巧，更重要的是，它打開瞭我對整個嵌入式係統設計的新思路。

评分☆☆☆☆☆

我是一位剛入行FPGA設計不久的工程師，市麵上相關的書籍和資料很多，但真正能讓我感到“醍醐灌頂”的卻不多。直到我接觸到瞭《深入理解Altera FPGA應用設計》這本書。一開始，我被它“深入理解”這個標題吸引，抱著試試看的心態翻閱，結果一發不可收拾。 這本書最讓我贊賞的一點是，它非常注重實踐。作者並沒有空談理論，而是通過大量的項目實例，將Altera（Intel FPGA）的各種特性和設計技巧融入其中。例如，書中關於時序分析和優化的章節，不僅僅是講瞭理論，更是結閤實際的工程項目，演示瞭如何發現和解決時序違例問題，如何通過閤理的約束來達到更高的時鍾頻率。我感覺自己不再是被動地接受知識，而是主動地去解決問題，去理解FPGA設計中的“坑”和“道”。

评分☆☆☆☆☆

物流很快！好评！大致扫了一眼目录，应该会有帮助！

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京东买东西已成习惯，京东的各种服务也赞，铁杆粉，继续加油！

评分☆☆☆☆☆

送货速度很快，书也很好，应该会收获很大，不错，赞一个，以后还会再继续购买的

评分☆☆☆☆☆

很好，准备开干啦，只是一人单干还是一脸懵逼的感觉。。。

评分☆☆☆☆☆

评价是一定要写的，可是我买太多的资料了，一本一本写实在是太麻烦了，总结起来就是一个字，“好”！

评分☆☆☆☆☆

还行吧，这本书讲的不错，值得看看

评分☆☆☆☆☆

这个系列都不错，值得一看，增加功力

评分☆☆☆☆☆

还没看，书到用处方知少，有时间学习，好评！

评分☆☆☆☆☆

先买了屯书～～～～～～～