FPGA基础、高级功能与工业电子应用

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2020-09
版次: 1
ISBN: 9787111664208
定价: 89.00
装帧: 平装
开本: 16开
纸张: 胶版纸
页数: 240页
  • 本书首先阐述了FPGA的基本原理和架构,其次介绍了FPGA的新功能、特点,以及如何解决工业应用中的问题。书中探讨了FPGA的设计方法,并结合机电一体化、机器人和能源系统应用案例与实践。 译者序 

    前言 

    作者简介 

    译者简介 

    第1章 FPGA及其在电子系统设计中的作用1 

    1.1 导引1 

    1.2 嵌入式控制系统:宽泛的概念1 

    1.3 嵌入式系统的实现4 

    1.3.1 技术改进和复杂性增加4 

    1.3.2 向着能源效率的方向改进计算性能5 

    1.3.3 为目标技术而战7 

    1.3.4 不同器件的设计技术和工具8 

    1.4 可配置逻辑如何工作12 

    1.5 FPGA的应用和使用16 

    参考文献18 

    第2章 FPGA的主要架构和硬件资源19 

    2.1 导引19 

    2.2 FPGA的主要架构20 

    2.3 基本硬件资源23 

    2.3.1 逻辑单元23 

    2.3.2 I/O单元26 

    2.3.3 互连资源30 

    2.4 专用硬件模块32 

    2.4.1 时钟管理模块32 

    2.4.2 存储器模块38 

    2.4.3 硬存储控制器42 

    2.4.4 收发器44 

    2.4.5 串行通信接口50 

    参考文献53 

    第3章 FPGA架构的嵌入式处理器55 

    3.1 导引55 

    3.1.1 多核处理器57 

    3.1.2 众核处理器62 

    3.1.3 FPSoC62 

    3.2 软核处理器63 

    3.2.1 专用核65 

    3.2.2 开源核72 

    3.3 硬核处理器74 

    3.4 其他“可配置”的SoC方案81 

    3.4.1 传感器中枢81 

    3.4.2 可定制处理器86 

    3.5 片上总线87 

    3.5.1 AMBA88 

    3.5.2 Avalon98 

    3.5.3 CoreConnect102 

    3.5.4 Wishbone104 

    参考文献106 

    第4章 FPGA中的高级信号处理资源109 

    4.1 导引109 

    4.2 嵌入式乘法器111 

    4.3 DSP模块112 

    4.4 浮点硬件运算符115 

    参考文献119 

    第5章 混合信号FPGA120 

    5.1 导引120 

    5.2 ADC模块121 

    5.3 模拟传感器126 

    5.4 模拟数据捕获和处理接口127 

    5.5 混合FPGA-FPAA解决方案131 

    参考文献135 

    第6章 基于FPGA设计的工具和方法136 

    6.1 导引136 

    6.2 基于RTL综合和后端工具的基本设计流程138 

    6.2.1 设计输入139 

    6.2.2 仿真工具142 

    6.2.3 RTL综合和后端工具145 

    6.3 SoPC系统的设计151 

    6.3.1 SoPC硬件设计工具152 

    6.3.2 SoPC软件设计工具156 

    6.3.3 IP核库和IP核生成工具159 

    6.4 HLS工具160 

    6.5 HPC多线程加速器的设计162 

    6.6 调试和其他辅助工具164 

    6.6.1 SoPC系统的硬件/软件调试164 

    6.6.2 辅助工具168 

    参考文献170 

    第7章 FPGA系统的片外和片内通信171 

    7.1 导引171 

    7.2 片外通信172 

    7.2.1 低速接口172 

    7.2.2 高速接口173 

    7.3 片内通信175 

    7.3.1 点对点连接175 

    7.3.2 基于总线的连接176 

    7.3.3 片上网络181 

    参考文献185 

    第8章 使用商用FPGA建立可重构系统186 

    8.1 导引186 

    8.2 主要的与可重构相关的概念187 

    8.2.1 可重构架构190 

    8.3 作为可重构元件的FPGA190 

    8.3.1 带有可重构支持的商用FPGA191 

    8.3.2 为局部可重构设计一种架构192 

    8.3.3 可扩展架构194 

    8.3.4 支持局部可重构的工具197 

    8.3.5 可重构系统支持的片上通信198 

    8.4 运行时可重构199 

    8.4.1 自我管理系统201 

    8.4.2 具有可重构硬件加速器的自适应多线程204 

    8.4.3 可演化硬件208 

    参考文献214 

    第9章 FPGA的工业电子应用217 

    9.1 导引217 

    9.2 工业电子中的FPGA应用领域219 

    9.2.1 电力系统数字实时仿真219 

    9.2.2 先进控制技术220 

    9.2.3 电子仪器221 

    9.3 总结222 

    参考文献223
  • 内容简介:
    本书首先阐述了FPGA的基本原理和架构,其次介绍了FPGA的新功能、特点,以及如何解决工业应用中的问题。书中探讨了FPGA的设计方法,并结合机电一体化、机器人和能源系统应用案例与实践。
  • 目录:
    译者序 

    前言 

    作者简介 

    译者简介 

    第1章 FPGA及其在电子系统设计中的作用1 

    1.1 导引1 

    1.2 嵌入式控制系统:宽泛的概念1 

    1.3 嵌入式系统的实现4 

    1.3.1 技术改进和复杂性增加4 

    1.3.2 向着能源效率的方向改进计算性能5 

    1.3.3 为目标技术而战7 

    1.3.4 不同器件的设计技术和工具8 

    1.4 可配置逻辑如何工作12 

    1.5 FPGA的应用和使用16 

    参考文献18 

    第2章 FPGA的主要架构和硬件资源19 

    2.1 导引19 

    2.2 FPGA的主要架构20 

    2.3 基本硬件资源23 

    2.3.1 逻辑单元23 

    2.3.2 I/O单元26 

    2.3.3 互连资源30 

    2.4 专用硬件模块32 

    2.4.1 时钟管理模块32 

    2.4.2 存储器模块38 

    2.4.3 硬存储控制器42 

    2.4.4 收发器44 

    2.4.5 串行通信接口50 

    参考文献53 

    第3章 FPGA架构的嵌入式处理器55 

    3.1 导引55 

    3.1.1 多核处理器57 

    3.1.2 众核处理器62 

    3.1.3 FPSoC62 

    3.2 软核处理器63 

    3.2.1 专用核65 

    3.2.2 开源核72 

    3.3 硬核处理器74 

    3.4 其他“可配置”的SoC方案81 

    3.4.1 传感器中枢81 

    3.4.2 可定制处理器86 

    3.5 片上总线87 

    3.5.1 AMBA88 

    3.5.2 Avalon98 

    3.5.3 CoreConnect102 

    3.5.4 Wishbone104 

    参考文献106 

    第4章 FPGA中的高级信号处理资源109 

    4.1 导引109 

    4.2 嵌入式乘法器111 

    4.3 DSP模块112 

    4.4 浮点硬件运算符115 

    参考文献119 

    第5章 混合信号FPGA120 

    5.1 导引120 

    5.2 ADC模块121 

    5.3 模拟传感器126 

    5.4 模拟数据捕获和处理接口127 

    5.5 混合FPGA-FPAA解决方案131 

    参考文献135 

    第6章 基于FPGA设计的工具和方法136 

    6.1 导引136 

    6.2 基于RTL综合和后端工具的基本设计流程138 

    6.2.1 设计输入139 

    6.2.2 仿真工具142 

    6.2.3 RTL综合和后端工具145 

    6.3 SoPC系统的设计151 

    6.3.1 SoPC硬件设计工具152 

    6.3.2 SoPC软件设计工具156 

    6.3.3 IP核库和IP核生成工具159 

    6.4 HLS工具160 

    6.5 HPC多线程加速器的设计162 

    6.6 调试和其他辅助工具164 

    6.6.1 SoPC系统的硬件/软件调试164 

    6.6.2 辅助工具168 

    参考文献170 

    第7章 FPGA系统的片外和片内通信171 

    7.1 导引171 

    7.2 片外通信172 

    7.2.1 低速接口172 

    7.2.2 高速接口173 

    7.3 片内通信175 

    7.3.1 点对点连接175 

    7.3.2 基于总线的连接176 

    7.3.3 片上网络181 

    参考文献185 

    第8章 使用商用FPGA建立可重构系统186 

    8.1 导引186 

    8.2 主要的与可重构相关的概念187 

    8.2.1 可重构架构190 

    8.3 作为可重构元件的FPGA190 

    8.3.1 带有可重构支持的商用FPGA191 

    8.3.2 为局部可重构设计一种架构192 

    8.3.3 可扩展架构194 

    8.3.4 支持局部可重构的工具197 

    8.3.5 可重构系统支持的片上通信198 

    8.4 运行时可重构199 

    8.4.1 自我管理系统201 

    8.4.2 具有可重构硬件加速器的自适应多线程204 

    8.4.3 可演化硬件208 

    参考文献214 

    第9章 FPGA的工业电子应用217 

    9.1 导引217 

    9.2 工业电子中的FPGA应用领域219 

    9.2.1 电力系统数字实时仿真219 

    9.2.2 先进控制技术220 

    9.2.3 电子仪器221 

    9.3 总结222 

    参考文献223
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