第1章 DE2-115开发平台及HDL简介 1
1.1硬件开发平台简介 1
1.1.1Cyclone Ⅳ FPGA简介 1
1.1.2DE2-115 FPGA学习板简介 5
1.1.3DE2-115开发板应用 7
1.2硬件描述语言简介 28
1.2.1VHDL简介 29
1.2.2Verilog HDL关键语法简介 34
1.2.3HDL的编程技术 36
第2章 FPGA设计流程 38
2.1Quartus Ⅱ设计流程概述 38
2.2Quartus Ⅱ 13.0软件应用 40
2.2.1创建新工程 40
2.2.2建立原理图编辑文件 42
2.2.3建立文本编辑文件 55
2.2.4建立存储器编辑文件 57
2.2.5设计实例 60
2.2.6项目综合 64
2.2.7编译器选项设置 65
2.2.8引脚分配 72
2.2.9编译结果分析 74
2.2.10程序下载编程 75
2.3ModelSim-Altera 10.1d简介 78
2.3.1ModelSim软件架构 78
2.3.2ModelSim软件仿真实例 78
2.4FPGA调试工具SignalTap Ⅱ应用 82
2.4.1在设计中嵌入SignalTap Ⅱ逻辑分析仪 83
2.4.2使用SignalTap Ⅱ逻辑分析仪进行编程调试 89
2.4.3查看SignalTap Ⅱ调试波形 89
第3章 基于SOPC的嵌入式开发技术 91
3.1Qsys系统开发工具 91
3.1.1Qsys与SOPC简介 91
3.1.2Qsys系统主要界面 92
3.2Nios Ⅱ嵌入式软核及开发工具介绍 96
3.2.1Nios Ⅱ嵌入式处理器简介 96
3.2.2Nios Ⅱ嵌入式处理器软硬件开发流程简介 97
3.3SOPC嵌入式系统设计实例 98
3.3.1实例系统软硬件需求分析与设计规划 98
3.3.2实例系统硬件部分设计 100
3.3.3实例系统Nios Ⅱ嵌入式软件设计 115
第4章 DE2-115平台应用 126
4.1DE2-115平台内嵌的USB Blaster及FPGA配置 126
4.2音频编/解码 127
4.2.1音频编/解码硬件芯片WM8731 127
4.2.2WM8731控制电路的实现 131
4.2.3用WM8731 D/A转换器产生正弦波 137
4.3使用SDRAM及SRAM 146
4.3.1在Qsys中使用SDRAM 146
4.3.2在Qsys中使用SRAM 154
4.4视频D/A转换器 158
4.4.1ADV7123视频D/A转换器 159
4.4.2VGA显示器应用实例 162
4.5用DE2-115平台实现电视信号解码 168
4.5.1电视解码原理 168
4.5.2用DE2-115平台实现电视接收机 172
4.6网络接口 188
4.6.1 88E1111硬件接口 188
4.6.2利用88E1111设计千兆以太网 190
4.6.3NicheStack TCP/IP协议栈及其应用 191
4.7RS-232接口 199
4.8DE2-115控制面板 204
4.8.1安装并初始化DE2-115控制面板 204
4.8.2控制LED、七段数码管和LCD显示 205
4.8.3SRAM/SDRAM/FLASH/EEPROM控制器和编辑器 206
4.8.4USB/SD/PS设备状态的监测 207
4.8.5VGA显示控制 209
4.8.6RS-232通信 209
4.8.7DE2-115控制面板的总体结构 210
4.9DE2-115高级应用范例 210
4.9.1DE2-115平台出厂设置 211
4.9.2PS/2鼠标 211
4.9.3音乐录制和回放 213
4.9.4USB设备 215
4.9.5USB画笔 217
4.9.6SD卡设备 218
4.9.7SD卡音乐播放器 219
4.9.8卡拉OK机 221
第5章 基于DSP Builder的简单DSP系统设计 223
5.1DSP Builder简介 224
5.1.1授权有效性验证 224
5.1.2DSP Builder设计流程 224
5.2DSP Builder设计过程 226
5.2.1创建MATLAB/Simulink设计模型 226
5.2.2Simulink设计模型仿真 237
5.2.3完成RTL仿真 238
5.3用DSP Builder实现FIR滤波器 240
5.3.1创建FIR滤波器MATLAB/Simulink设计模型文件 240
5.3.2在Simulink中仿真并生成VHDL代码 246
第6章 数字系统设计练习 249
6.1开关、LED及多路复用器 249
6.1.1将输入/输出器件连接到FPGA上 249
6.1.2多路复用器 250
6.1.3 3位宽5选1多路复用器 251
6.1.4用七段数码管显示简单字符 252
6.1.5循环显示5个字符 252
6.1.6循环显示8个字符 254
6.2二进制与BCD码的转换及显示 255
6.3无符号数乘法器 259
6.4锁存器与触发器 261
6.4.1RS锁存器 261
6.4.2D锁存器 262
6.4.3D触发器 263
6.4.4三种存储单元 263
6.4.5D触发器的应用 264
6.5计数器 264
6.6时钟与定时器 266
6.7有限状态机 267
6.7.1One-hot编码的FSM 267
6.7.2二进制编码的FSM 269
6.7.3FSM实现序列检测及模10计数器 272
6.7.4移位寄存器结合FSM实现字符自动循环显示 273
6.8存储器块 274
6.8.1用Quartus Ⅱ的LPM功能实现RAM 274
6.8.2用Verilog实现RAM 277
6.8.3FPGA片外RAM的使用 278
6.8.4用LPM实现简单双口RAM 280
6.8.5伪双口RAM 282
6.8.6用DE2-115控制面板查看并修改片外RAM的内容 284
6.9简单的处理器 284
6.9.1实现一个简单的处理器 285
6.9.2为处理器增加程序存储器 288
6.10增强型处理器 290
第7章 “计算机组成原理”课程练习 294
7.1一个简单的计算机系统 295
7.2程序控制输入/输出 298
7.3子程序与堆栈 301
7.4轮询与中断 304
7.4.1建立一个包含计时器及JTAG UART的Nios Ⅱ系统 305
7.4.2通过JTAG UART发送和接收数据 307
7.4.3计时器中断的使用 309
7.5总线通信 310
7.5.1实现外部总线桥及七段数码管控制器 311
7.5.2将SRAM控制器连接到外部总线上 317
7.5.3通过外部总线将SRAM中的数据显示到数码管上 320
附录A DE2-115原理图 321
附录B DE2-115平台上EP4CE115F29C7的引脚分配表 346
参考文献 352