从零开始走进FPGA世界

序1................................................................................................................................. 3
序2................................................................................................................................. 5
序3................................................................................................................................. 7
前沿.............................................................................................................................. 12
第一章信息源泉――推介资料出处........................................................................ 20
一、推介图书.................................................................................................... 20
二、推介视频.................................................................................................... 21
三、推介网站.................................................................................................... 24
1. 各类官网................................................................................................ 24
2. 推介博客................................................................................................ 27
3. 推介论坛................................................................................................ 28
第二章金碧辉煌――Altera 在线资源................................................................... 33
一、Altera 官方网站......................................................................................... 33
二、建立myaltera 账户.................................................................................... 33
三、系统化的设计资源...................................................................................... 34
1. 设计实例................................................................................................ 34
2. 参考设计................................................................................................ 35
3. Altera 软件介绍................................................................................... 35
4. 技术中心................................................................................................ 36
5. 手册资料................................................................................................ 37
6. 演示中心................................................................................................ 38
7. Altera 在线培训.................................................................................. 38
8. 软件设计流程........................................................................................ 41
四、问题解决推荐流程...................................................................................... 42
1. 知识数据库............................................................................................ 42
2. Altera 论坛........................................................................................... 42
3. Altera 维基........................................................................................... 43
4.设计和支持资源指南.............................................................................. 44
五、在线经典视频推介...................................................................................... 44
第三章创造平台――Quartus II 11.0 套件安装指南........................................ 46
一、Altera Quartus II 11.0 套件介绍....................................................... 46
二、Quartus II 11.0 套件下载.................................................................... 47
1. Quartus II 11.0 套件下载................................................................. 47
2. Quartus II crack 下载....................................................................... 49
三、Quartus II 11.0 套件安装.................................................................... 50
1. Quartus II 11.0 软件安装................................................................ 50
2. Quartus II 11.0 Devices 安装......................................................... 52
3. Quartus II 11.0 软件破解................................................................ 54
4. Modelsim_Altera_ase 软件安装........................................................ 57
四、Quartus II 套件使用指南...................................................................... 59
第四章随心所欲――DIY 系统板............................................................................ 60
一、Altium Designer 09 winter 软件介绍................................................ 60
16
二、Altium Designer 09 winter 软件使用................................................ 60
三、写此目的仅为.............................................................................................. 63
四、Step By Step DIY MAX II 核心板........................................................... 64
1. EPM240T100C5N 引脚介绍.................................................................... 64
2. EPM240T100C5N 工作条件.................................................................... 64
3. EPM240T100C5N 核心板设计................................................................ 64
4. CPLD 核心板Layout 注意事项............................................................. 66
5. CPLD 核心板实物图............................................................................... 67
五、Step By Step DIY Cyclone II 系统板................................................... 68
1. EP2C8Q208C8N 引脚介绍.................................................................... 68
2. EP2C8Q208C8N 工作条件...................................................................... 68
3. EP2C8Q208C8N 系统板设计.................................................................. 69
4. FPGA 系统板Layout 注意事项............................................................. 74
5. FPGA 系统板实物图............................................................................... 75
六、Step By Step DIY Cyclone III 应用版.............................................. 76
1. JTAG 接口电路设计............................................................................... 76
2. AS 接口电路设计................................................................................... 77
3. MSEL 电路设计....................................................................................... 79
4. Cyclone III 应用版实物图................................................................ 80
七、Step By Step DIY Cyclone IV 核心板................................................ 80
第五章路在何方――Verilog 快速入门................................................................. 81
一、关于HDL..................................................................................................... 81
1. HDL 简介................................................................................................. 81
2. VHDL 和Verilog 区别........................................................................... 81
3. 其他........................................................................................................ 81
二、如何学习HDL............................................................................................. 82
第六章美好开始――我流啊流啊流........................................................................ 83
一、Step By Step 建立第一个工程................................................................ 83
二、工程代码设计............................................................................................ 85
1. water_led_design 工程文件结构：................................................... 85
2. 代码设计................................................................................................ 86
3. 代码编译................................................................................................ 89
三、Modelsim-Altera 仿真............................................................................... 91
1. 为什么要仿真........................................................................................ 91
2. 仿真必备的知识.................................................................................... 92
四、配置FPGA..................................................................................................... 93
1. 配置综合................................................................................................ 93
2. 目标板下载模式.................................................................................... 94
3. JTAG 的下载........................................................................................... 94
4. EPCS 的下载........................................................................................... 95
5. 编程/配置失败原因.............................................................................. 97
第七章你想干嘛――边沿检测技术........................................................................ 98
17
一、为什么要讲边沿检测.................................................................................. 98
二、什么是边沿检测.......................................................................................... 98
三、实现边沿检测的最优化............................................................................ 99
1. Block 或Verilog 实现......................................................................... 99
2. 边沿检测应用...................................................................................... 101
3. 实现指标及存在缺陷.......................................................................... 101
第八章对立统一――异步时钟同步化.................................................................. 102
一、什么是对立统一........................................................................................ 102
二、异步时钟同步化........................................................................................ 103
1. 异步时钟种类...................................................................................... 103
2. 异步时钟解决方案.............................................................................. 103
第九章为所欲为――教你什么才是真正的任意分频.......................................... 109
一、为啥要说任意分频.................................................................................... 109
1. DDS 相位累加器................................................................................... 109
2. 任意频率分频原理.............................................................................. 111
第十章思维跨越――非同于MCU 的独立按键消抖动.......................................... 114
一、为什么要消抖动........................................................................................ 114
二、各种消抖动.............................................................................................. 115
1. 模拟电路按键消抖动.......................................................................... 115
2. 单片机中按键消抖动.......................................................................... 116
3. FPGA 中的按键消抖动......................................................................... 116
第十一章以少制多――基于PLD 的矩阵键盘状态机控制.................................. 122
一、FPGA 矩阵键盘电路图............................................................................... 122
二、FPGA 矩阵键盘FSM.................................................................................... 123
1. 代码...................................................................................................... 123
2. 状态机说明.......................................................................................... 126
第十二章你还好吗――LCD 1602 Hello World.................................................. 128
一、驱动说明.................................................................................................... 128
二、FPGA LCD1602 FSM.................................................................................... 129
1. 代码...................................................................................................... 129
2. 状态机.................................................................................................. 134
3. “Hello World”实物显示................................................................ 134
第十三章别忘了我――SignalTap II Logic Analyzer.................................... 136
一、为啥别忘了我............................................................................................ 136
二、应用实例.................................................................................................... 136
第十四章没我不行――基于FPGA 的VGA 可移植模块终极设计........................ 143
一、VGA 的诱惑................................................................................................. 143
二、VGA 驱动原理........................................................................................... 143
1. VGA 接口............................................................................................... 143
2. VGA 时序............................................................................................... 144
3. VGA 电路............................................................................................... 147
三、可移植VGA 模块设计.............................................................................. 150
18
1、模块划分............................................................................................ 151
2、代码设计............................................................................................ 152
四、Display 方案以及效果........................................................................... 157
1、彩条.................................................................................................... 157
2、花型矩阵............................................................................................ 158
第十五章终于有了――基于FPGA 的C2Mif 软件设计以及VGA 应用................ 160
一、Mif 文件概述........................................................................................... 160
二、Mif 转换软件介绍................................................................................... 160
1. 康芯Guagle 软件................................................................................ 160
2. 国外MIFGEN 软件................................................................................ 161
3. Bingo 版的C2Mif 软件...................................................................... 162
三、Mif 软件使用步骤................................................................................... 166
1. PCtoLCD2002 字模提取....................................................................... 167
2. C2Mif 使用........................................................................................... 169
四、项目实例.................................................................................................. 171
1. 生成mif............................................................................................... 172
2. 建立工程.............................................................................................. 172
3. 修改vga_display.v........................................................................... 172
4. 项目效果图.......................................................................................... 174
第十六章唯我独尊――基于FPGA 的UART、USB 接口协议设计........................ 175
一、PC 终端概述............................................................................................. 175
二、UART 通信接口设计................................................................................. 176
1. UART 通信协议..................................................................................... 176
2. UART 硬件设计..................................................................................... 177
3. UART Verilog 设计............................................................................. 178
4. UART 代码测试图................................................................................. 185
三、USB 通信接口设计................................................................................... 186
1. USB 通信协议....................................................................................... 186
2. USB 硬件设计....................................................................................... 186
3. USB Nios II 驱动.............................................................................. 186
4. USB 代码测试图................................................................................... 186
第十七章只为了你――基于FPGA 的真彩VGA 显示的实现................................ 187
一、讲真彩显示的理由：................................................................................ 187
二、真彩显示的要求...................................................................................... 188
1. 数据的流通.......................................................................................... 188
2. 色彩的识别.......................................................................................... 188
三、各种方案的汇总...................................................................................... 189
1. 静态数据源.......................................................................................... 189
2. 动态数据源.......................................................................................... 189
三、网上NB 链接............................................................................................ 190
四、Bingo 的设计........................................................................................... 191
1. 硬件设计.............................................................................................. 191
19
2. 软件设计.............................................................................................. 193
3. 注意问题.............................................................................................. 194
五、各种效果图................................................................................................ 194
六、网络参考.................................................................................................... 196
第十八章一路向北――幻想FPGA 人工智能的未来世界.................................... 197
一、Altera 2011 技术巡展............................................................................. 197
二、FPGA 有什么用........................................................................................... 199
三、FPGA 该干什么........................................................................................... 201
1. 信号采集.............................................................................................. 202
2. 超大点阵.............................................................................................. 204
3. 千兆网络.............................................................................................. 205
4. 图像识别.............................................................................................. 206
5. 视频监控.............................................................................................. 208
6. IC 测试、设计..................................................................................... 209
7. 其他...................................................................................................... 210
三、放眼看世界，我们的未来........................................................................ 211
1. 可重构计算机...................................................................................... 212
2. 裸眼3D 技术........................................................................................ 214
3. 机器人视觉.......................................................................................... 217
4. 意念操控世界...................................................................................... 218
5. 人工智能的极限.................................................................................. 221
6. 末日预言的幻想.................................................................................. 222
附录............................................................................................................................ 227
一、参考文献.................................................................................................. 227
二、本书资料下载.......................................................................................... 228
1. 例程下载地址汇总.............................................................................. 228
2. 资料下载地址汇总.............................................................................. 230
三、推介软件.................................................................................................. 233
四、相关原理图.............................................................................................. 235
五、其他图片.................................................................................................. 240