本教材将传统的以QuartusII软件，NiosII嵌入式系统软件和FPGA技术设计数字系统单一教材，整合为基于FPGA技术面向三个不同层次从基础数字系统--综合数字系统--嵌入式Qsys系统设计的实践类教材。本教材通过讲练结合、循序渐进的形式对实例项目进行分析。教材实验内容分为三个层次，首先是基于数字系统的9个基础实验，引领读者快速入门；其次是10个数字系统综合实验，进一步促使读者熟练使用FPGA设计数字系统，掌握基本设计技巧；最后
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目录
第一篇 FPGA基础
第1章 概述 1
1.1 实验须知 1
1.2 实验报告要求 2
第2章 硬件描述语言 3
2.1 硬件描述语言特点 3
2.2 VHDL程序基本结构 3
2.3 VHDL程序主要构件 4
2.3.1 库 5
2.3.2 实体 5
2.3.3 结构体 6
2.3.4 包集合 7
2.3.5 配置 8
2.4 VHDL数据类型 10
2.4.1 标准数据类型 10
2.4.2 IEEE定义的逻辑位与矢量 11
2.4.3 用户自定义数据类型 11
2.4.4 数据类型转换 13
2.5 运算符 13
2.5.1 算术运算符 13
2.5.2 逻辑运算符 14
2.5.3 关系运算符 14
2.5.4 其他运算符 14
2.5.5 运算优先级 14
2.6 VHDL数据对象 15
2.6.1 常量 15
2.6.2 变量 15
2.6.3 信号 16
2.6.4 信号与变量的比较 17
2.7 VHDL基本语句 17
2.7.1 并行语句 17
2.7.2 顺序语句 25
2.7.3 属性描述语句 30
2.8 测试基准 32
2.9 其他语句和有关规定的说明 32
2.9.1 命名规则和注解的标记 32
2.9.2 ATTRIBUTE(属性)描述与定义 33
2.9.3 GENERATE语句 41
2.10 VHDL程序的其他构件 45
2.10.1 块 45
2.10.2 函数 46
2.10.3 过程 48
2.10.4 程序包 49
2.11 结构体的描述方法 50
第3章 常用FPGA开发工具 53
3.1 硬件开发工具Quartus Ⅱ13.053
3.1.1 Quartus Ⅱ13.0简介 53
3.1.2 Quartus Ⅱ13.0设计流程 53
3.1.3 Quartus Ⅱ13.0设计方法 57
3.1.4 Quartus Ⅱ13.0功能详解 58
3.1.5 时序约束与分析 66
3.1.6 设计优化 72
3.1.7 SignalTap Ⅱ79
3.1.8 实例讲解 87
3.2 ModelSim开发工具 95
3.2.1 ModelSim简介 95
3.2.2 ModelSim基本仿真步骤 95
3.2.3 ModelSim各界面介绍 99
3.2.4 ModelSim调试功能 103
3.2.5 实例讲解 106
3.3 本章 小结 113
第二篇 SOPC系统
第4章 SOPC系统设计入门 114
4.1 SOPC技术简介 114
4.1.1 SOPC技术的主要特点 114
4.1.2 SOPC技术实现方式 115
4.1.3 SOPC系统开发流程 116
4.2 基于Qsys的Nios Ⅱ处理器设计 117
4.2.1 Qsys功能 117
4.2.2 Qsys组成 119
4.2.3 Qsys组件 122
4.2.4 Qsys应用实例 133
4.3 本章 小结 148
第三篇 FPGA实验
第5章 数字系统基础实验设计 149
5.1 编码器实验 149
5.2 译码器实验 157
5.3 加法器实验 159
5.4 乘法器实验 164
5.5 寄存器实验 167
5.6 计数器实验 171
5.7 分频器实验 176
5.8 存储器实验 181
5.9 数据选择器实验 183
第6章 数字系统综合实验设计 185
6.1 键盘扫描输入实验 185
6.2 扫描数码显示器实验 189
6.3 点阵显示实验 191
6.4 交通灯控制实验 193
6.5 数字钟实验 196
6.6 液晶显示实验 197
6.7 PS/2接口实验 204
6.8 VGA显示实验 207
6.9 SPI串行同步通信实验 210
6.10 电梯控制器实验 212
6.11 抢答器实验 214
6.12 数字频率计实验 216
第四篇 基于Qsys的SOPC系统实验
第7章 SOPC嵌入式系统实验 223
7.1 流水灯实验 223
7.2 JTAGUART通信实验 239
7.3 LCM显示实验 247
7.4 按键中断实验 249
7.5 计数显示实验 253
7.6 串口通信实验 256
7.7 外部Flash扩展实验 259
7.8 添加用户组件外设实验 263
7.9 DS18B20数字温度传感器应用实验 271
7.10 基于PCF8563的时钟应用 296
第五篇 常见问题与常用实验平台简介
第8章 常见问题 322
8.1 Quartus Ⅱ13.0常见问题 322
8.2 ModelSim常见问题 327
8.3 Nios Ⅱ13.0常见问题 328
第9章 FPGA常用综合实验平台 332
9.1 TD-EDA/SOPC综合实验平台简介 332
9.2 DE2开发板简介 337
参考文献 339
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