FPGA开发技术与应用实践

第1章 硬件平台及集成开发环境 （1）
任务1 键控LED灯亮灭 （1）
1.1 FPGA工作原理及开发平台 （1）
1.1.1 FPGA工作原理 （1）
1.1.2 开发平台与常用接口 （3）
1.2 基于Quartus II的数字设计流程 （7）
1.2.1 创建源文件 （8）
1.2.2 创建工程 （8）
1.2.3 编译设置 （10）
1.2.4 引脚锁定和编程下载 （14）
知识小结 （16）
习题1 （16）

第2章 HDL语言基础 （18）
任务2 二选一多路选择器设计 （18）
2.1 Verilog HDL基本程序结构 （18）
任务3 设计3位移位寄存器 （19）
2.2 Verilog HDL语言的数据类型和运算符 （20）
2.2.1 标识符 （20）
2.2.2 数据类型 （20）
2.2.3 常量 （22）
2.2.4 运算符和表达式 （23）
任务4 设计1位全加器 （31）
2.3 Verilog HDL语言的描述语句 （31）
2.3.1 结构描述形式 （31）
2.3.2 数据流描述形式 （32）
2.3.3 行为描述形式 （33）
2.4 可综合与不可综合语法结构 （35）
2.5 Verilog代码书写规范 （36）
知识小结 （38）
习题2 （38）

第3章 ModelSim仿真 （40）
任务5 十六进制计数器的设计及仿真 （40）
3.1 ModelSim软件的使用 （41）
3.2 延时 （46）
3.3 常用块语句 （49）
3.3.1 initial块语句 （49）
3.3.2 顺序块begin…end （51）
3.3.3 并行块fork…join （52）
3.3.4 嵌套块 （53）
3.4 常用系统函数和任务 （54）
3.4.1 输出系统任务$display、$write和$strobe （54）
3.4.2 监控系统任务$monitor （57）
3.4.3 时间度量系统任务$time和$realtime （58）
知识小结 （59）
习题3 （59）

第4章 FPGA基础应用设计 （61）
任务6 控制LED灯闪烁 （61）
4.1 控制LED灯闪烁 （61）
4.2 使用TCL Script （63）
任务7 分频器设计 （66）
4.3 分频器 （66）
4.3.1 偶数分频 （66）
4.3.2 2n分频 （67）
任务8 使用状态机实现LED流水灯设计 （69）
4.4 状态机建模 （69）
4.4.1 状态机 （69）
4.4.2 状态机建模实现LED流水灯 （72）
任务9 使用层次建模实现LED流水灯设计 （75）
4.5 层次建模 （75）
4.5.1 层次建模实现LED流水灯 （75）
4.5.2 层次建模端口连接规则 （77）
4.5.3 使用RTL Viewer （79）
4.5.4 使用Chip Planner （79）
知识小结 （81）
习题4 （82）

第5章 FPGA常用接口应用设计 （84）
任务10 数码管显示动态信息 （84）
5.1 数码管应用设计 （85）
5.1.1 单数码管显示原理 （85）
5.1.2 多数码管显示原理 （88）
5.1.3 数码管显示IP核 （88）
数码管应用示例1：秒计数器设计 （92）
数码管应用示例2：数码管滚动显示信息 （94）
任务11 键控数码管显示信息 （97）
5.2 按键应用设计 （98）
5.2.1 按键状态检测 （98）
5.2.2 按键消抖基本原理 （99）
按键应用示例1：按键计数并显示 （102）
按键应用示例2：键控数码管在不同信息间的切换 （105）
任务12 控制液晶显示信息 （107）
5.3 液晶应用设计 （107）
5.3.1 液晶显示原理 （107）
5.3.2 液晶显示IP核 （114）
液晶应用示例1：显示计数信息 （118）
液晶应用示例2：滚动显示信息 （119）
任务13 显示标准键盘通码 （121）
5.4 PS2接口应用设计 （121）
5.4.1 PS2接口协议 （121）
5.4.2 PS2键盘扫描码 （123）
5.4.3 PS2键盘IP核 （124）
PS2键盘应用示例：显示按键通码 （126）
任务14 控制VGA显示彩条和方块 （128）
5.5 VGA接口应用设计 （129）
5.5.1 VGA显示原理 （129）
5.5.2 VGA显示IP核 （132）
VGA应用示例1：在VGA上显示条纹 （135）
VGA应用示例2：在VGA上显示移动方块 （136）
PS2和VGA混合应用示例：PS2键盘控制VGA显示 （137）
知识小结 （140）
习题5 （140）

第6章 FPGA综合应用设计 （142）
任务15 呼吸灯设计 （142）
6.1 呼吸灯 （143）
6.1.1 呼吸灯原理 （143）
6.1.2 呼吸灯设计实现 （144）
6.1.3 拓展练习 （145）
任务16 序列检测器设计 （145）
6.2 序列检测器 （146）
6.2.1 脉冲产生电路设计 （146）
6.2.2 序列检测器设计实现 （147）
6.2.3 拓展练习 （150）
任务17 反应测量仪设计 （150）
6.3 反应测量仪 （151）
6.3.1 反应测量仪设计实现 （151）
6.3.2 拓展练习 （154）
任务18 数字跑表设计 （154）
6.4 数字跑表 （155）
6.4.1 数字跑表设计实现 （155）
6.4.2 拓展练习 （161）
任务19 多功能数字钟设计 （161）
6.5 多功能数字钟 （162）
6.5.1 多功能数字钟设计实现 （162）
6.5.2 拓展练习 （163）
任务20 贪吃蛇游戏设计 （164）
6.6 贪吃蛇游戏 （164）
6.6.1 贪吃蛇游戏架构设计 （164）
6.6.2 贪吃蛇游戏设计实现 （166）
6.6.3 拓展练习 （168）
知识小结 （168）
习题6 （169）

第7章 基于MC8051处理器核的应用设计 （171）
任务21 基于MC8051处理器的数字钟设计 （171）
7.1 MC8051软核的基本结构 （172）
7.1.1 MC8051层次结构 （172）
7.1.2 MC8051硬件配置 （174）
7.1.3 MC8051使用说明 （176）
7.2 MC8051软核在Quartus II中的应用 （176）
7.2.1 新建原理图文件和Quartus II工程 （177）
7.2.2 生成ROM/RAM模块 （179）
7.2.3 生成MC8051符号 （184）
7.2.4 顶层原理图设计 （186）
7.3 MC8051软核的软件代码及下载 （191）
7.3.1 MC8051软件代码 （191）
7.3.2 MC8051软件的下载方法 （195）
知识小结 （195）
习题7 （195）

第8章 基于Nios II处理器核的应用设计 （196）
任务22 基于Nios II处理器的键控流水灯设计 （196）
8.1 基于Nios II系统的设计流程 （197）
8.1.1 Nios II硬件开发流程 （199）
8.1.2 Nios II软件开发流程 （209）
8.2 基于Nios II处理器的PIO核的应用 （212）
8.2.1 PIO核的功能 （212）
8.2.2 PIO核应用的硬件环境搭建 （216）
8.2.3 PIO核应用的软件代码开发 （223）
任务23 基于?C/OS-II的双task执行 （226）
8.3 在Nios II上运行?C/OS-II操作系统 （226）
8.3.1 Nios II硬件环境的搭建 （227）
8.3.2 Nios II软件设计 （229）
知识小结 （232）
习题8 （232）