第1章 FPGA基础知识 1
1.1 PLD演化过程 1
1.2 PLD分类 2
1.3 FPGA的诞生 3
1.4 FPGA结构特点 4
1.4.1基于查找表的FPGA结构 4
1.4.2基于乘积项的CPLD 8
1.4.3其他结构FPGA器件 10
1.5 FPGA内部编程方式 11
1.6 Altera公司典型FPGA器件 11
1.7 FPGA实现数字信号处理的流程 14
1.7.1 FPGA实现数字信号处理系统概述 14
1.7.2基于单一软件的FPGA设计流程 16
1.7.3基于多种软件的FPGA设计流程 19
1.8 PLD器件选型 22
1.8.1 FPGA与CPLD的比较 22
1.8.2 CPLD的应用场合 23
1.8.3 FPGA的应用场合 25
第2章 VHDL硬件描述语言 26
2.1硬件描述语言综述 26
2.1.1硬件描述语言现状 26
2.1.2硬件描述语言的发展历史 26
2.1.3使用硬件描述语言的理由 27
2.1.4硬件描述语言的主要特征 28
2.1.5硬件描述语言设计流程及设计方法 29
2.1.6 Verilog HDL与VHDL比较 31
2.1.7 HDL与计算机语言的区别 32
2.1.8硬件描述语言发展趋势 32
2.2 VHDL硬件描述语言基本结构 33
2.2.1 VHDL的基本组成 33
2.2.2实体 35
2.2.3结构体 37
2.2.4进程 41
2.3 VHDL数据对象 42
2.3.1常数 42
2.3.2信号 42
2.3.3变量 43
2.3.4信号与变量的区别 43
2.4 VHDL数据类型 47
2.4.1枚举型 47
2.4.2整数型、实数型 47
2.4.3阵列数据类型 48
2.4.4记录型 49
2.4.5 VHDL数据类型及子类型 49
2.4.6 VHDL数据类型转换 50
2.5属性 51
2.6 VHDL运算符 51
2.6.1逻辑运算符 52
2.6.2关系运算符 53
2.6.3算术运算符 54
2.6.4并置（连接）运算符 54
2.7组合逻辑电路设计 55
2.7.1并行语句 55
2.7.2顺序语句 57
2.7.3几种语句的比较 63
2.8同步时序逻辑电路设计 63
2.9状态机的优化设计 64
2.10层次化设计 70
2.11库 72
2.12包 74
2.13元件 75
2.14函数 77
2.15过程 78
第3章 FPGA设计常用软件 80
3.1 FPGA设计时常用MATLAB功能 80
3.1.1 MATLAB编程基本操作 80
3.1.2基本运算操作 81
3.1.3 MATLAB中的矩阵操作 83
3.1.4 MATLAB程序参数输入和输出操作 89
3.1.5 MATLAB函数及调用 92
3.1.6 MATLAB绘图功能 104
3.2 ISE软件基本操作 109
3.2.1 ISE功能简介 109
3.2.2 ISE软件的基本操作 110
3.2.3 ISE软件的项目管理 115
3.2.4 ISE软件的开发流程 117
3.3 Quartus-Ⅱ软件基本操作 123
3.3.1 Quartus-项目操作 123
3.3.2 Quartus-Ⅱ设计输入 127
3.3.3 Quartus-Ⅱ与其他EDA软件连接 133
3.3.4 Quartus-Ⅱ编译 137
3.3.5 Quartus-Ⅱ延时分析 138
3.3.6 Quartus-Ⅱ仿真 139
3.3.7 Quartus-Ⅱ下载 142
3.4 ModelSim软件基本操作 143
3.4.1 ModelSim简介 143
3.4.2代码仿真 143
3.4.3门级仿真和时序仿真 147
3.4.4仿真需要的文件 147
3.4.5仿真步骤 147
第4章 FPGA实现数字信号处理概述 151
4.1数字信号处理简介 151
4.2 FPGA实现数字信号处理的数据表示 152
4.2.1数的定标 152
4.2.2 FPGA定点算术运算 154
4.2.3非线性运算的定点快速实现 156
第5章 数字滤波器的FPGA设计 160
5.1分布式结构FIR滤波器设计 160
5.1.1算法分析 160
5.1.2 FPGA设计 162
5.1.3仿真验证 169
5.1.4设计扩展 169
5.1.5 Quartus-Ⅱ与MATLAB联合仿真 170
5.2流水线结构FIR滤波器设计 173
5.2.1算法分析 173
5.2.2模型设计 175
5.2.3设计的HDL描述 175
5.2.4细化设计 176
5.2.5参数设置 176
5.2.6乘法器的变形 177
5.2.7仿真验证 178
5.3基于Altera IP核的FIR滤波器设计 182
5.3.1参数设置 183
5.3.2仿真验证 190
5.4基于Xilinx IP核的FIR滤波器设计 194
5.4.1参数设置 194
5.4.2仿真验证 199
第6章 离散傅里叶变换的FPGA设计 202
6.1高速并行结构FFT的FPGA实现 202
6.1.1用FPGA实现FFT简介 202
6.1.2高速并行FFT算法简介 203
6.1.3高速并行FFT算法MATLAB仿真 206
6.1.4高速并行FFT算法FPGA实现 207
6.1.5用ModelSim与MATLAB联合仿真验证设计 211
6.2固定几何结构FFT的FPGA实现 215
6.2.1算法简介 215
6.2.2数据格式的选择 216
6.2.3算法FPGA实现 218
6.2.4设计验证 221
6.3基-4串行结构FFT的设计实现 223
6.3.1设计简介 223
6.3.2设计框图及接口时序 223
6.3.3 FPGA设计实现 224
6.3.4设计的仿真验证 225
6.4基于FIR滤波结构的高速DFT设计 229
6.4.1算法简介 229
6.4.2 FPGA设计 230
6.4.3仿真验证 232
6.5串并混合结构FFT的FPGA设计实现 234
6.5.1算法分析 234
6.5.2 FPGA设计实现 234
6.5.3仿真验证 238
6.6基于Altera IP核的FFT设计实现 239
6.6.1 IP核简介 239
6.6.2下载和安装FFT核 239
6.6.3创建一个新项目 239
6.6.4用MATLAB与Quartus-Ⅱ对设计进行仿真验证 241
6.7基于Xilinx IP核的FFT设计实现 243
6.7.1参数设置 243
6.7.2 IP核的引用 245
6.7.3仿真验证 247
第7章 数字正交变换算法的FPGA设计 250
7.1正交变换简介 250
7.2模拟正交变换 250
7.3直接采样数字正交变换的FPGA设计 251
7.3.1算法分析 251
7.3.2算法MATLAB仿真 253
7.3.3算法FPGA实现 255
7.4基于FFT/IFFT的数字正交变换法的FPGA设计 259
7.4.1算法分析 259
7.4.2 FPGA设计 260
7.4.3仿真验证 262
7.5多相滤波结构数字正交变换的FPGA设计 263
7.5.1算法分析 263
7.5.2 FPGA设计 264
7.5.3设计验证 266
7.6大带宽数字正交变换法的FPGA设计 271
7.6.1算法分析 271
7.6.2算法MATLAB仿真 273
7.6.3算法FPGA实现 274
7.6.4 FPGA实现后的时序验证 275
第8章 CORDIC与DDS的FPGA设计 278
8.1 CORDIC和DDS算法简介 278
8.1.1坐标旋转数字计算机 278
8.1.2 CORDIC原理 278
8.1.3三角函数的计算 279
8.1.4 CORDIC算法的MATLAB验证 280
8.1.5用CORDIC实现数控振荡器 280
8.1.6 DDS基本原理 281
8.2 CORDIC算法的FPGA实现 282
8.2.1用HDL实现 282
8.2.2基于Xilinx的IP核实现 286
8.3 DDS算法的FPGA实现 291
8.3.1用HDL在Altera FPGA中实现DDS 291
8.3.2用HDL在Xilinx FPGA中实现DDS 294
8.3.3用Xilinx IP核实现DDS 296
参考文献 301