FPGA应用实验教程PDF电子书下载

第1章 电子技术设计与FPGA 1

1.1 电子技术设计概述 1

1.2 FPGA器件概述 2

1.2.1 FPGA基本概念 2

1.2.2 FPGA基本组成结构 4

1.3 基于FPGA的数字系统设计 7

第2章 FPGA硬件实验平台 11

2.1 实验平台简介 11

2.1.1 FPGA应用实验板功能特点 11

2.1.2 结构模块 12

2.1.3 FPGA应用实验板硬件实物 12

2.2 实验平台功能详述 13

2.2.1 FPGA部分 13

2.2.2 配置PROM部分 14

2.2.3 复位电路模块 15

2.2.4 LED显示控制模块 16

2.2.5 数码管显示控制模块 17

2.2.6 按钮开关 17

2.2.7 拨动开关 20

2.2.8 16×16 LED点阵显示模块 20

2.2.9 UART（RS232）接口模块 22

2.2.10温度传感器模块 23

2.2.11 输入电压测试模块 23

2.2.12压控相位差模块 24

2.2.13 方波频率计输入接口模块 25

2.2.14外接有源晶体振荡器 26

2.2.15蜂鸣器驱动模块 26

2.2.16 Nor Flash存储器模块 26

2.2.17 LCD显示模块 27

2.2.18 用户自定义I/O口 29

2.3 实验平台对外接口说明 29

2.4 实验平台设计文件下载配置 32

2.4.1 直接下载JTAG模式 32

2.4.2 第三方存储PROM模式 33

第3章 FPGA软件设计平台 43

3.1 ISE集成开发环境 43

3.1.1 ISE软件介绍 43

3.1.2 ISE软件的安装 44

3.1.3 新建项目 46

3.1.4 新建源文件 47

3.1.5 综合 50

3.1.6 功能仿真 51

3.1.7 设计实现 54

3.1.8 编程下载 54

3.1.9 原理图的画法 58

3.1.10 IP Core的使用 62

3.2 ModelSim软件的使用 65

3.2.1 ModelSim仿真软件的安装 65

3.2.2 ModelSim使用简介 66

3.3 在线逻辑分析仪ChipScope的使用 70

3.3.1 ChipScope Pro简介 70

3.3.2 在ISE中直接调用ChipScope Pro 71

第4章 硬件描述语言 75

4.1 VHDL语言程序结构 75

4.1.1 库（LIBRARY） 76

4.1.2 程序包（PACKAGE） 78

4.1.3 实体（ENTITY） 80

4.1.4 结构体（ARCHITECTURE） 86

4.1.5 配置 88

4.2 VHDL语言要素 89

4.2.1 VHDL文字规则 89

4.2.2 VHDL数据对象 91

4.2.3 VHDL数据类型 95

4.2.4 VHDL中的表达式 104

4.3 VHDL基本语句 107

4.3.1 并行描述语句（Concurrent Statements） 107

4.3.2 顺序描述语句（Sequential Statements） 117

4.4 VHDL语言描述方式 130

4.4.1 行为描述 130

4.4.2 RTL描述 131

4.4.3 结构化描述 131

第5章 实验项目 134

5.1 流水灯设计 134

5.1.1 设计任务与指标 134

5.1.2 设计方案 134

5.1.3 系统设计与仿真 134

5.1.4 系统硬件实现与测试 137

5.2 动态扫描显示设计 138

5.2.1 设计任务与指标 138

5.2.2 设计方案 138

5.2.3 系统设计与仿真 138

5.2.4 硬件实现与测试 143

5.3 数字跑表 143

5.3.1 系统功能要求 143

5.3.2 总体设计方案 144

5.3.3 单元电路设计与实现 144

5.3.4 设计实现 152

5.3.5 系统测试 153

5.4 数字频率计 153

5.4.1 设计任务与指标 153

5.4.2 频率测量方法 154

5.4.3 设计方案 158

5.4.4 系统设计 159

5.4.5 设计实现 173

5.4.6 系统测试 173

5.5 智力抢答器设计 173

5.5.1 实验目的 173

5.5.2 设计任务与指标 174

5.5.3 设计原理与方案 174

5.5.4 设计与仿真 174

5.5.5 系统实现与测试 187

5.6 交通灯控制器设计 188

5.6.1 设计任务与指标 188

5.6.2 设计原理与方案 188

5.6.3 系统设计与仿真 189

5.6.4 系统实现与测试 201

5.7 基于加速度传感器的计步器简易设计 202

5.7.1 实验目的 202

5.7.2 实验任务与要求 202

5.7.3 实验原理与方案 203

5.7.4 加速度传感器电路设计 203

5.7.5 计步器FPGA设计 207

5.7.6 加速度传感器计步器的系统调试 212

5.8 FIR数字滤波器设计 212

5.8.1 实验目的 212

5.8.2 设计任务及要求 213

5.8.3 实验原理与方案 214

5.8.4 滤波器FPGA外围AD/DA电路设计 215

5.8.5 滤波器FPGA内部电路设计 217

5.8.6 滤波器FPGA实现与测试 254

5.9 DDS波形发生器设计 256

5.9.1 设计任务与指标 256

5.9.2 直接数字频率合成技术基础 256

5.9.3 DDS方案设计 260

5.9.4 软件设计 262

5.9.5 硬件设计 272

5.9.6 系统综合测试 275

附录 DA及滤波模块完整电路图 277

参考文献 278