第1章 硬件平台及集成开发环境 1
实战项目1 键控LED灯亮灭 1
1.1 FPGA工作原理及芯片 1
1.1.1 FPGA工作原理 1
1.1.2 Xilinx FPGA芯片 3
1.2 硬件开发平台 6
1.2.1 开发板常用接口电路 7
1.2.2 VGA接口电路 8
1.2.3 时钟电路 9
1.2.4 FPGA配置电路 9
1.2.5 开发板引脚定义 10
1.3 集成开发环境 12
1.3.1 基于ISE的开发流程 12
1.3.2 基于Vivado的开发流程 26
1.4 小结 36
1.5 习题 36
第2章 HDL语言基础 38
实战项目2 设计1位全加器 38
2.1 Verilog HDL基本程序结构 38
实战项目3 设计3位移位寄存器 39
2.2 Verilog HDL语言的数据类型和运算符 39
2.2.1 标识符 39
2.2.2 数据类型 40
2.2.3 常量 41
2.2.4 运算符和表达式 43
实战项目4 设计三人表决电路 50
2.3 Verilog HDL语言的建模形式 51
2.3.1 结构描述形式 51
2.3.2 数据流描述形式 52
2.3.3 行为描述形式 52
2.4 Verilog代码书写规范 64
2.5 小结 65
2.6 习题 66
第3章 组合逻辑电路设计与应用 67
实战项目5 设计基本门电路 67
3.1 基本门电路 67
3.1.1 基本门电路设计 67
3.1.2 约束文件 68
3.1.3 使用ISim进行功能仿真 73
实战项目6 设计比较器电路 78
3.2 比较器电路 78
3.2.1 比较器设计 78
3.2.2 使用FPGA Editor查看细节 79
实战项目7 设计多路选择器电路 82
3.3 多路选择器 83
3.3.1 多路选择器设计 83
3.3.2 使用PlanAhead规划引脚 83
实战项目8 设计编码器和译码器电路 86
3.4 编码器和译码器 87
3.4.1 编码器设计 87
3.4.2 译码器设计 88
实战项目9 设计ALU电路 89
3.5 算术逻辑单元ALU 90
3.5.1 ALU设计 90
3.5.2 使用Design Summary工具 91
3.6 小结 91
3.7 习题 92
第4章 时序逻辑电路设计与应用 95
实战项目10 设计触发器电路 95
4.1 触发器 95
4.1.1 D触发器设计 95
4.1.2 FPGA内部结构 97
实战项目11 设计寄存器电路 101
4.2 寄存器和移位寄存器 102
4.2.1 寄存器设计 102
4.2.2 移位寄存器设计 102
实战项目12 设计计数器电路 104
4.3 计数器 105
4.3.1 十六进制计数器设计 105
4.3.2 十进制计数器设计 106
实战项目13 设计分频器电路 107
4.4 分频器 108
4.4.1 偶数分频 108
4.4.2 奇数分频 109
4.4.3 2”分频 111
实战项目 14 设计秒表电路 113
4.5 综合项目：秒计数器 113
4.5.1 秒计数器设计 113
4.5.2 ISE schematic viewer工具的使用 115
4.5.3 层次建模模块调用规范 116
4.6 小结 116
4.7 习题 117
第5章 一般简单接口电路设计与应用 120
实战项目 15 控制LED灯亮灭 120
5.1 LED显示电路设计与应用 120
5.1.1 LED闪烁 120
5.1.2 LED流水灯 121
5.1.3 状态机编码 122
实战项目16 控制数码管显示信息 124
5.2 数码管显示电路设计与应用 125
5.2.1 单数码管显示原理 125
5.2.2 多数码管显示原理 126
5.2.3 数码管显示IP核 127
5.2.4 数码管显示应用实例1：显示静态数据 129
5.2.5 数码管显示应用实例2：滚动显示信息 130
5.2.6 把自己的模块封装成IP核 132
实战项目17 键控显示信息 134
5.3 按键电路设计与应用 135
5.3.1 按键状态检测 135
5.3.2 按键消抖基本原理 137
5.3.3 按键应用1：按键控制闪烁频率 141
5.3.4 按键应用2：按键次数显示电路 143
实战项目18 控制VGA显示彩条和信息 146
5.4 VGA显示电路设计与应用 147
5.4.1 VGA显示原理 147
5.4.2 VGA显示IP核 151
5.4.3 VGA应用1：显示四色条纹 152
5.4.4 VGA应用2：显示信息 155
实战项目19 键控流水灯 158
5.5 综合项目：键控流水灯 159
5.6 小结 161
5.7 习题 162
第6章 综合项目应用 165
实战项目20 设计反应测量仪 165
6.1 反应测量仪 165
实战项目21 设计序列检测器 169
6.2 序列检测器 169
6.2.1 脉冲产生电路设计与应用 169
6.2.2 Mealy状态机和Moore状态机 172
6.2.3 “110”序列检测器设计 173
实战项目22 设计密码锁 175
6.3 密码锁 176
实战项目23 设计交通灯控制器 179
6.4 交通灯控制器 179
实战项目24 设计数字钟 183
6.5 数字钟设计 183
实战项目25 设计频率计 191
6.6 频率计设计 192
实战项目26 设计信号发生器 195
6.7 信号发生器设计 196
6.7.1 正弦波信号发生器设计 196
6.7.2 内嵌逻辑分析仪ChipScope的使用 198
6.8 小结 203
6.9 习题 204
第7章 简易CPU设计 207
实战项目27 设计简易处理器 207
7.1 简易处理器的系统架构设计 208
7.1.1 简易处理器的组成结构 208
7.1.2 简易处理器的功能 208
7.1.3 指令系统的设计 209
7.2 简易处理器的设计实现 211
7.2.1 顶层系统设计 211
7.2.2 基本部件设计 217
7.3 简易处理器的验证 228
7.3.1 仿真验证 228
7.3.2 FPGA验证 231
7.4 小结 234
7.5 习题 235
参考文献 236