机 械 工 业 出 版 社本书描述了FPGA系统的设计方法、流程、技巧以及工具使用，内容涵盖了FPGA设计概论、硬件描述语言Verilog、FPGA基础电路设计、逻辑综合、Synplify与DC工具使用、测试平台的撰写以及ModelSim的使用；重点对卷积神经网络(CNN)的FPGA实现进行了深入阐述；随后通过一个电机控制实例来描述FPGA系统级的设计过程；接着介绍了DO254标准在FPGA设计中的应用。为了便于读者实践操作，书中给出了丰富的FPGA设计实验，包括基础实验和基于Qsys、SOPC的综合实验，同时介绍了Vivado HLS工具的使用。本书实例丰富，且贴近实际开发，书中给出的源代码都经过了实际项目的检验，读者可在机械工业出版社网站下载相关的源代码。 本书可作为电子、通信、自动化、计算机科学与技术等相关专业的高年级本科生及研究生的教学用书，也可作为从事FPGA设计工作的工程师的参考书。

序
前言
第1章FPGA设计概论1
11FPGA芯片结构与特点1
12FPGA工作原理3
13FPGA主要器件4
131Xilinx4
132Altera8
14FPGA设计流程12
15FPGA开发工具 15
16FPGA应用17
第2章硬件描述语言Verilog18
21Verilog HDL的基本规范19
211标识符19
212转义标识符19
213空白符19
214注释19
22数据类型20
221逻辑值20
222线网与寄存器20
223数字的表示21
224向量22
225数组23
226参数23
227字符串23
23运算符24
231算术运算符24
232逻辑操作符24
233关系运算符24
234按位操作符25
235缩减操作符25
236移位操作符26
237拼接操作符26
238重复操作符26
239条件操作符26
2310操作符的优先级26
24模块27
FPGA系统设计目录241模块的基本概念27
242模块的例化30
243模块的测试33
25过程语句34
251两个过程34
252寄存器变量的过程赋值35
253线网变量的连续赋值36
254时序控制36
255顺序代码块与并行代码块38
26流程控制39
27任务和函数40
28系统任务40
29编译指令40
210阻塞赋值与非阻塞赋值41
第3章FPGA基础电路设计43
31组合电路43
32时序电路47
33数据通路57
331加法器基础理论57
332常用数据通路设计63
第4章逻辑综合68
41逻辑综合目的68
42DC综合69
421准备Design Compiler启动脚本文件70
422约束文件70
423报告分析77
424优化的参数选择80
425关于综合结果80
43Synplify的综合设计81
44HDL的可综合性设计88
441状态机设计89
442实例化资源90
443综合选项90
第5章testbench与ModelSim仿真93
51testbench实例93
511产生时钟信号98
512提供激励信号99
513显示结果100
514Verilog HDL testbench实例101
515自动验证103
516自我检查testbench103
517编写testbench的准则103
52仿真工具ModelSim104
第6章基于HDL的卷积神经网络的实现109
61引言109
62设计的架构与设计特点109
621设计的架构109
622加速模块的设计特点110
63加速器控制器accelerator_controller的实现110
631寄存器的定义110
632可读写寄存器的写操作111
633所有寄存器的读操作113
634只读寄存器的更新115
635加速器控制器端口的补充说明116
64DDR读写模块data_transfer的实现117
641写通道模块write_channel的实现118
642读通道模块的实现131
65加速模块cnnff_fpga的实现135
651cnnff_fpga的整体构成135
652第一卷积层conv1的实现137
653第二卷积层conv2的实现148
654全连接层fc的实现156
655第一下采样层samp1的实现159
656激活函数计算及相关公共模块的实现160
657使用各层构建整个网络163
66在Vivado上的实践165
661在Vivado上实现一个卷积神经网络加速系统165
662软件代码讲解191
663上板实践196
67本章小结200
68附录:卷积神经网络的简介201
第7章数字直放站的FPGA设计203
71直放站FPGA系统设计203
72数据接口204
721ADC接口204
722DAC接口211
723SPI接口213
73信号处理部分216
731数据的抽取和内插216
732信号的上变频（DUC）和下变频（DDC）223
第8章永磁同步电动机矢量控制系统的FPGA实现239
81永磁同步电动机矢量控制系统简介239
82系统的硬件平台241
83软件开发平台243
84FPGA片上电路设计245
85实验验证276
第9章可靠性设计——DO254281
91DO254281
92FPGA与DO254282
921DO254 基本情况282
922DO254硬件的生命周期283
923规划284
924硬件安全性评价284
925硬件设计流程284
926支持流程285
927文档和组织285
93DO254标准和美国联邦航空局286
931联邦航空局授权审查286
932美国联邦航空局的介入程度286
933DO254附加的主题286
94DO254项目的FPGA工具流程287
941评估288
942合格认证288
95FPGA设计的工具流程288
951需求获取288
952概要设计289
953详细设计289
954实施289
955生产转化290
96本章小结290
第10章FPGA实验292
实验一LED灯控制292
实验二基于IP核设计的数码管显示298
实验三基于Verilog设计的数码管显示303
实验四基于DSP Builder设计的clark坐标变换模块304
实验五分别基于SOPC Builder和Qsys工具控制LED灯317
实验六基于Nios Ⅱ定时中断控制LED闪烁334
实验七Nios Ⅱ与LabVIEW的串口通信340
实验八程序烧写347
实验九Vivado HLS设计流程实验353
实验十基于SoC平台的图像显示364
实验十一基于SoC平台的以太网通信及图像显示376
参考文献384