数字与片上系统设计教程PDF电子书下载

第1章　Nexys2开发平台介绍 1

1.1 Spartan-3E芯片功能及特性 1

1.2　Nexys2开发平台原理及功能 2

第2章　组合逻辑电路设计 11

2.1　基本逻辑门设计 11

2.1.1　基本逻辑门设计原理 11

2.1.2　基本逻辑门的实现和验证 12

2.2　多路复用器设计 13

2.2.1　4-1多路复用器设计原理 13

2.2.2　4-1多路复用器的逻辑门实现和验证 14

2.2.3　4-1多路复用器的case实现和验证 15

2.3　七段数码管设计 17

2.3.1　七段数码管基本功能设计 17

2.3.2　采用按键复用七段数码管的实现和验证 22

2.3.3　采用时钟自动扫描复用七段数码管的实现和验证 25

2.4　比较器设计 28

2.4.1　4位比较器设计 28

2.4.2　8位比较器设计 31

2.5　编码器和解码器的设计 32

2.5.1　3-8译码器的逻辑门设计 33

2.5.2　3-8译码器的case语句设计 34

2.5.3　8-3编码器的逻辑门设计 36

2.5.4　8-3编码器的case语句设计 38

2.5.5　8-3优先级编码器的设计 39

2.6　二进制码转换设计 41

2.6.1　4位二进制码到BCD码变换设计 41

2.6.2　8位二进制码到BCD码变换设计 42

2.6.3　4位二进制码到Gray码的变换设计 46

2.6.4　4位Gray码到二进制码变换设计 47

2.7　习题 49

第3章　算术单元设计 50

3.1　加法器设计 50

3.1.1　4位加法器的设计 50

3.1.2　8位加法器的设计 55

3.2　减法器设计 56

3.2.1　4位减法器的设计 56

3.2.2　4位加法器／减法器的设计 58

3.3　移位寄存器的设计 60

3.3.1　设计原理 60

3.3.2　设计实现和验证 61

3.3.3　设计代码 61

3.4　乘法器设计 62

3.4.1　设计原理 62

3.4.2　设计实现和验证 63

3.4.3　设计代码 64

3.5　除法器设计 65

3.5.1　设计原理 66

3.5.2　设计实现和验证 66

3.5.3　设计代码 66

3.6　算术逻辑单元设计 68

3.6.1　设计原理 68

3.6.2　设计实现和验证 68

3.6.3　设计代码 69

3.7　习题 70

第4章　时序逻辑电路设计 72

4.1　D触发器的设计 72

4.1.1　1位D触发器的设计 72

4.1.2　4位D触发器的设计 75

4.2　寄存器设计 76

4.2.1　1位寄存器设计 76

4.2.2　4位寄存器设计 78

4.3　移位寄存器设计 79

4.3.1　简单移位寄存器的设计 79

4.3.2　环型移位寄存器的设计 81

4.3.3　消抖电路的设计 82

4.3.4　时钟脉冲电路的设计 84

4.4　计数器设计 85

4.4.1　3位计数器的设计 85

4.4.2　模5计数器的设计 88

4.4.3　时钟分频器的设计 90

4.4.4　任意波生成器的设计 96

4.5　加载开关量到寄存器的设计 97

4.5.1　设计原理 97

4.5.2　设计实现和验证 98

4.5.3　设计代码 98

4.6　移动数据到移位寄存器的设计 100

4.6.1　设计原理 100

4.6.2　设计实现和验证 100

4.6.3　设计代码 101

4.7　滚动七段数码显示设计 103

4.7.1　设计原理 103

4.7.2　设计实现和验证 104

4.7.3　设计代码 104

4.8　Fibonacci序列设计 109

4.8.1　设计原理 109

4.8.2　设计实现和验证 110

4.8.3　设计代码 110

4.9　PWM的设计 112

4.9.1　PWM控制直流电机设计 113

4.9.2　PWM控制伺服电机位置设计 116

4.10　习题 118

第5章　有限自动状态机设计 119

5.1　有限自动状态机原理 119

5.2　Moore状态机序列检测器设计 120

5.2.1　设计原理 120

5.2.2　设计实现和验证 120

5.2.3　设计代码 121

5.3　Mealy状态机序列检测器设计 124

5.3.1　设计原理 124

5.3.2　设计实现和验证 124

5.3.3　设计代码 125

5.4　门锁码设计 128

5.4.1　门锁码设计原理 128

5.4.2　设计实现和验证 128

5.4.3　设计代码 130

5.5　交通灯设计 133

5.5.1　交通灯设计原理 133

5.5.2　交通灯实现和验证 134

5.5.3　设计代码 135

5.6　习题 139

第6章　计算机接口设计 140

6.1　VGA接口设计 140

6.1.1　设计原理 140

6.1.2　设计实现和验证 143

6.1.3　设计代码 144

6.2　PS/2键盘接口设计 147

6.2.1　设计原理 147

6.2.2　设计实现和验证 150

6.2.3　设计代码 150

6.3　PS/2鼠标接口设计 153

6.3.1　设计原理 153

6.3.2　设计实现和验证 155

6.3.3　设计代码 156

6.4　RS-232接口设计 157

6.4.1　设计原理 157

6.4.2　设计实现和验证 162

6.4.3　设计代码 162

6.5　习题 164

第7章 FC16 CPU的设计 165

7.1　设计背景 165

7.2　设计原理 166

7.2.1　FC16整体结构 166

7.2.2　数据栈设计 166

7.2.3　功能单元设计 170

7.2.4　返回栈设计 172

7.2.5　控制器设计 173

7.3　设计实现和验证 174

7.4　设计代码 175

7.5　习题 176

第8章　俄罗斯方块游戏设计 177

8.1　系统结构原理 177

8.1.1　系统端口 177

8.1.2　系统模块组成 178

8.2　系统各模块设计 180

8.2.1　键盘接口模块设计 180

8.2.2　键盘识别模块设计 180

8.2.3　VGA接口模块设计 181

8.2.4　图像显示模块设计 182

8.2.5　文本显示模块设计 183

8.2.6　得分统计模块设计 186

8.2.7　游戏控制模块设计 186

8.3　设计实现和验证 188

8.4　设计代码 189

8.5　习题 194

第9章　ChipScope软件调试数字系统设计 195

9.1　设计原理 195

9.1.1　FIFO原理 195

9.1.2　ChipScope在线逻辑分析仪软件工具原理 196

9.1.3　软件和硬件协同设计和调试原理 197

9.2　设计实现和验证 197

9.3　设计代码 204

9.4　习题 206

第10章　片上可编程系统设计流程 207

10.1　工程的建立 207

10.1.1　使用BSP向导 207

10.1.2　新建工程的结构分析 210

10.1.3　工程的下载 213

10.2　添加IP到硬件设计 213

10.2.1　打开工程 213

10.2.2　添加和配置GPIO外设 214

10.2.3　产生外部GPIO连接 216

10.2.4　添加软件程序并编译 217

10.2.5　设计验证 218

10.3　添加定制的IP到系统 218

10.3.1　打开工程 219

10.3.2　产生外设模板 219

10.3.3　创建外设 223

10.3.4　添加和连接外设 225

10.3.5　设计验证 226

10.4　编写应用程序 227

10.4.1　添加BRAM控制器和BRAM 227

10.4.2　更新软件应用程序 228

10.4.3　分析目标文件 228

10.4.4　设计验证 231

10.5　使用SDK工具 232

10.5.1　添加定时器和中断控制器 232

10.5.2　创建SDK软件工程 234

10.5.3　编写中断句柄 236

10.5.4　添加连接脚本 237

10.5.5　验证操作 237

10.6　设计的软件和硬件调试 240

10.6.1　打开工程 240

10.6.2　例化ChipScope核 241

10.6.3　启动软件调试器 243

10.6.4　启动ChipScope Pro硬件调试器 244

10.6.5　执行H/S验证 245

10.7　习题 246

第11章　Web服务器的设计 247

11.1　系统结构及配置 247

11.1.1　系统结构 247

11.1.2　系统配置 248

11.2　系统设计 248

11.2.1　构建Web服务器硬件平台环境 248

11.2.2　构建Web服务器软件系统 248

11.2.3　生成二进制文件 251

11.2.4　生成MFS映像 251

11.3　系统调试 252

11.4　习题 253

附录A　Nexys2板的ISE教程 254

附录B　Nexys2开发板电路图 264

参考文献 276