FPGA嵌入式項(xiàng)目開發(fā)

內(nèi)容概要

《FPGA嵌入式項(xiàng)目開發(fā)三位一體實(shí)戰(zhàn)精講》以項(xiàng)目背景為依托，通過大量實(shí)例，深入淺出地介紹了FPGA嵌入式項(xiàng)目開發(fā)的方法與技巧。全書共分17章，第1～3章為開發(fā)基礎(chǔ)知識(shí)，簡要介紹了FPGA芯片、編程語言以及常用開發(fā)工具，引導(dǎo)讀者技術(shù)入門；第4～17章為應(yīng)用實(shí)例，通過14個(gè)實(shí)例，詳細(xì)闡述了FPGA工業(yè)控制、多媒體應(yīng)用、消費(fèi)電子與網(wǎng)絡(luò)通信領(lǐng)域的開發(fā)原理、流程思路和技巧。實(shí)例全部來自于工程實(shí)踐，代表性和指導(dǎo)性強(qiáng)，讀者通過學(xué)習(xí)后舉一反三，設(shè)計(jì)水平將得到快速提高，完成從入門到精通的技術(shù)飛躍。
《FPGA嵌入式項(xiàng)目開發(fā)三位一體實(shí)戰(zhàn)精講》內(nèi)容豐富，結(jié)構(gòu)合理，實(shí)例典型。不但詳細(xì)介紹了FPGA嵌入式的硬件設(shè)計(jì)和軟件編程，而且提供了完善的設(shè)計(jì)思路與方案，總結(jié)了開發(fā)經(jīng)驗(yàn)和注意事項(xiàng)，并對實(shí)例的程序代碼做了詳細(xì)注釋，方便讀者理解精髓，學(xué)懂學(xué)透，快速學(xué)以致用。
本書配有光盤一張，包含全書所有實(shí)例的硬件原理圖、程序代碼以及開發(fā)過程的語音視頻講解，方便讀者進(jìn)一步鞏固與提高。本書適合計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化、電子及硬件等相關(guān)專業(yè)的大學(xué)生，以及從事FPGA開發(fā)的科研人員使用。全書主要由劉波文、張軍、何勇編寫。

書籍目錄

第1篇  FPGA基礎(chǔ)知識(shí)篇
第1章  FPGA入門了解
  1.1  FPGA特點(diǎn)和應(yīng)用
  1.2  FPGA體系結(jié)構(gòu)
    1.2.1  FPGA基本結(jié)構(gòu)
    1.2.2  FPGA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
    1.2.3  FPGA的編程王藝
  1.3  FPGA常用芯片與選用
    1.3.1  FPGA常用芯片
    1.3.2  FPGA器件的選用
第2章  集成開發(fā)工具M(jìn)AX+plus Ⅱ
  2.1  功能與菜單說明
  2.2  MAX+plus Ⅱ設(shè)計(jì)過程
  2.3  MAX+plus Ⅱ綜合設(shè)計(jì)選擇項(xiàng)
    2.3.1  LPM庫的使用
    2.3.2  項(xiàng)目層次結(jié)構(gòu)與文件系統(tǒng)
    2.3.3  全局邏輯綜合方式
    2.3.4  設(shè)置全局定時(shí)要求、定時(shí)分析
    2.3.5  與第三方EDA軟件接口
    2.3.6  設(shè)置器件的下載編程方式
    2.3.7  FPGA器件燒寫方法
第3章  QuartusⅡ使用詳解
  3.1  Quartus Ⅱ設(shè)計(jì)流程
  3.2  Quartus Ⅱ設(shè)計(jì)方法
    3.2.1  自上而下與自下而上的設(shè)計(jì)方法比較
    3.2.2  自上而下的漸進(jìn)式編譯設(shè)計(jì)流程
    3.2.3  自下而上的漸進(jìn)式編譯設(shè)計(jì)流程
  3.3  Quartus Ⅱ各功能詳解
    3.3.1  使用模塊編輯器
    3.3.2  項(xiàng)目設(shè)置
    3.3.3  時(shí)序分析報(bào)告
    3.3.4  仿真
    3.3.5  下載
  3.4  時(shí)序約束與分析
    3.4.1  時(shí)序約束與分析基礎(chǔ)
    3.4.2  設(shè)置時(shí)序約束的方法
    3.4.3  最小化時(shí)序分析
  3.5  設(shè)計(jì)優(yōu)化
    3.5.1  優(yōu)化流程
    3.5.2  使用DSE
    3.5.3  設(shè)計(jì)優(yōu)化的初次編譯
    3.5.4  資源利用優(yōu)化
    3.5.5  I/O時(shí)序優(yōu)化
    3.5.6  最高時(shí)鐘頻率優(yōu)化
  3.6  SignalTap Ⅱ
    3.6.1  設(shè)計(jì)中創(chuàng)建SignalTap Ⅱ
    3.6.2  通過SignalTap Ⅱ察看數(shù)據(jù)
    3.6.3  SignalTap Ⅱ的高級(jí)配置
第2篇  工業(yè)應(yīng)用開發(fā)實(shí)例
第4章  步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
  4.1  步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)概述
    4.1.1  步進(jìn)電機(jī)的種類
    4.1.2  步進(jìn)電機(jī)的工作原理
    4.1.3  步進(jìn)電機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)
    4.1.4  步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)
  4.2  步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接口電路
    4.2.1  ULN2003達(dá)林頓芯片概述
    4.2.2  步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器硬件電路
  4.3  硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    4.3.l  創(chuàng)建Quartus Ⅱ工程項(xiàng)目
    4.3.2  創(chuàng)建SOPC系統(tǒng)
    4.3.3  生成Nios Ⅱ系統(tǒng)
    4.3.4  創(chuàng)建頂層模塊并添加PLL模塊
  4.4  軟件設(shè)計(jì)與程序代碼
    4.4.1  創(chuàng)建Nios Ⅱ工程
  ……
第5章  工業(yè)數(shù)字?jǐn)z像機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)
第3篇  多媒體開發(fā)實(shí)例
第6章  視頻采集處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)
第7章  音頻采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)
第8章  VGA視頻輸出應(yīng)用
第4篇  消費(fèi)電子開發(fā)實(shí)例
第9章  壓力傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
第10章  SD卡音樂播放器設(shè)計(jì)
第11章  大容量存儲(chǔ)器系統(tǒng)設(shè)計(jì)
第12章  LCD液晶顯示器/觸摸屏應(yīng)用設(shè)計(jì)
第13章  數(shù)字溫度傳感器應(yīng)用
第5篇  通信開發(fā)實(shí)例
第14章  以太網(wǎng)通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)
第15章  USB2.0接口數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)
第16章  IrDA紅外收發(fā)器應(yīng)用
第17章  GPS通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：   插圖：   當(dāng)前全球有4大衛(wèi)星定位系統(tǒng)，分別是美國的全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)GPS、俄羅斯的格羅納斯GLONASS系統(tǒng)、歐洲在建的“伽利略”系統(tǒng)和我國的北斗系統(tǒng)。 GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)可以向全球各地全天候地提供三維位置、三維速度等信息。它由3部分構(gòu)成，一是地面控制部分，由主控站、地面天線、監(jiān)測站及通訊輔助系統(tǒng)組成；二是空間部分，由24顆衛(wèi)星組成，分布在6個(gè)軌道平面；三是用戶設(shè)備部分，由GPS接收機(jī)和衛(wèi)星天線等組成。 （1）太空部分。 GPS的空間部分是由24顆工作衛(wèi)星組成，它位于距地表20～200km的上空，均勻分布在6個(gè)軌道面上（每個(gè)軌道面4顆），軌道傾角為55°。此外，還有4顆有源備份衛(wèi)星在軌運(yùn)行。這些衛(wèi)星的分布狀態(tài)使得在全球任何地方、任何時(shí)間都可觀測到4顆以上的衛(wèi)星。這些衛(wèi)星不間斷地給全球用戶發(fā)送位置和時(shí)間廣播數(shù)據(jù)。GPS衛(wèi)星產(chǎn)生兩組電碼，一組稱為C／A碼（Coarse／Acquisition Code，11023MHz）；一組稱為P碼（Procise Code，10123MHz）。P碼頻率較高，不易受干擾，定位精度高。C／A碼被人為采取措施而刻意降低精度后，主要開放給民間使用。目前我們對GPS系統(tǒng)的應(yīng)用都是在C／A碼民用部分。 （2）地面控制部分。 地面控制部分主要由主控站，監(jiān)測站和地面控制站組成。監(jiān)測站均配裝有精密的銫鐘和能夠連續(xù)測量到所有可見衛(wèi)星的信號(hào)接收機(jī)。監(jiān)測站將取得的衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)，包括電離層和氣象數(shù)據(jù)，經(jīng)過初步處理后，傳送到主控站。主控站從各監(jiān)測站收集跟蹤數(shù)據(jù)，計(jì)算出衛(wèi)星的軌道和時(shí)鐘參數(shù)，然后將結(jié)果送到3個(gè)地面控制站。地面控制站在每顆衛(wèi)星運(yùn)行至上空時(shí)，把這些導(dǎo)航數(shù)據(jù)及主控站指令注入到衛(wèi)星。這種注入對每顆GPS衛(wèi)星每天一次，并在衛(wèi)星離開注入站作用范圍之前進(jìn)行最后的注入。如果某地面站發(fā)生故障，那么在衛(wèi)星中預(yù)存的導(dǎo)航信息還可用一段時(shí)間，但導(dǎo)航精度會(huì)逐漸降低。 （3）用戶設(shè)備部分。 用戶設(shè)備部分由GPS信號(hào)接收機(jī)、數(shù)據(jù)處理軟件及相應(yīng)的用戶設(shè)備組成。其主要功能是能夠捕獲到衛(wèi)星所發(fā)出的信號(hào)，并利用這些信號(hào)進(jìn)行導(dǎo)航定位等工作。當(dāng)接收機(jī)捕獲到跟蹤的衛(wèi)星信號(hào)后，即可測量出接收天線至衛(wèi)星的偽距離和距離的變化率，解調(diào)出衛(wèi)星軌道參數(shù)等數(shù)據(jù)。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，接收機(jī)中的微處理計(jì)算機(jī)就可按定位解算方法進(jìn)行定位計(jì)算，計(jì)算出用戶所在地理位置的經(jīng)緯度、高度、速度、時(shí)間等信息。

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