本書以Intel的FPGA芯片為目標器件，以Quartus Prime、Platform Designer（PD）、Nios II-Eclipse為軟件工具，以Verilog HDL為設(shè)計語言，選擇C4_MB“口袋實驗板”為目標板，通過精選設(shè)計案例，詮釋用FPGA實現(xiàn)數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計的思路與方法。本書的案例涵蓋常用的FPGA數(shù)字電路與系統(tǒng)，從復(fù)雜的邏輯設(shè)計和控制電路，到Nios II嵌入式處理器開發(fā)；從狀態(tài)機單步控制電路，到各種數(shù)學運算和并行處理系統(tǒng)；從通信和接口電路，到數(shù)字信號處理和復(fù)雜算法的實現(xiàn)，以及用FPGA驅(qū)動各種常用的I/O外設(shè)均有涉及。有的案例同時給出采用IP核和Verilog HDL編程兩種實現(xiàn)方案，以便于從不同的角度對兩種方案進行比較；有的設(shè)計案例來自大學生電子設(shè)計競賽的賽題，因此本書對參加電子設(shè)計競賽的學生和指導(dǎo)老師也具有參考價值。
王金明，博士，副教授、碩士研究生導(dǎo)師。曾獲軍隊科技進步一等獎1項，軍隊科技進步二等獎3項，軍隊科技進步三等獎5項，獲軍隊級教學成果二等獎1項；獲國家發(fā)明專利授權(quán)2項，獲軟件著作授權(quán)1項；發(fā)表論文80余篇，其中SCI、EI收錄30余篇；主編教材多部，并入選"十一五”國家級規(guī)劃教材和"十二五”國家級規(guī)劃教材；2013年獲軍隊院校育才獎銀獎；2014年由國家留學基金委資助，在美國威斯康星大學麥迪遜分校訪問研究1年；指導(dǎo)本科生參加全國大學生電子設(shè)計競賽，獲全國一等獎、二等獎多項。
第1章 LED流水燈 1
1.1 任務(wù)與要求 1
1.2 原理與實現(xiàn) 1
1.2.1 流水燈控制器 1
1.2.2 引腳分配與鎖定 2
1.3 下載與驗證 7
1.3.1 JTAG編程下載 7
1.3.2 配置數(shù)據(jù)固化與脫機運行 7
第2章 4×4矩陣鍵盤 11
2.1 任務(wù)與要求 11
2.2 原理與實現(xiàn) 11
2.3 下載與驗證 15
第3章 Hello World 17
3.1 任務(wù)與要求 17
3.2 原理與實現(xiàn) 17
3.2.1 硬件設(shè)計 17
3.2.2 軟件設(shè)計 25
3.3 下載與驗證 27
第4章 SOPC流水燈 30
4.1 任務(wù)與要求 30
4.2 基于NIOS II的SOPC設(shè)計流程 30
4.3 原理與實現(xiàn) 32
4.3.1 硬件設(shè)計 32
4.2.3 軟件設(shè)計 34
4.3 下載與驗證 36
第5章 SOPC控制RTC實時時鐘 37
5.1 任務(wù)與要求 37
5.2 原理與實現(xiàn) 37
5.2.1 硬件設(shè)計 38
5.2.2 軟件設(shè)計 47
5.3 下載與驗證 54
5.3.1 在線下載 54
5.3.2 程序固化 54
第6章 I2C接口讀/寫EEPROM 56
6.1 任務(wù)與要求 56
6.2 原理與實現(xiàn) 56
6.2.1 硬件設(shè)計 57
6.2.2 軟件設(shè)計 59
6.3 下載與驗證 61
第7章 SDRAM存取 62
7.1 任務(wù)與要求 62
7.2 原理與實現(xiàn) 62
7.2.1 硬件設(shè)計 63
7.2.2 軟件設(shè)計 72
7.3 下載與驗證 74
第8章 中斷控制 75
8.1 任務(wù)與要求 75
8.2 原理與實現(xiàn) 75
8.2.1 硬件設(shè)計 75
8.2.2 軟件設(shè)計 78
8.3 下載與驗證 80
第9章 SOPC定時器 81
9.1 任務(wù)與要求 81
9.2 原理與實現(xiàn) 81
9.2.1 硬件設(shè)計 82
9.2.2 軟件設(shè)計 84
9.3 下載與驗證 86
第10章 JTAG UART通信 87
10.1 任務(wù)與要求 87
10.2 原理與實現(xiàn) 87
10.2.1 硬件設(shè)計 87
10.2.2 軟件設(shè)計 89
10.3 下載與驗證 91
第11章 LCD顯示字符 92
11.1 任務(wù)與要求 92
11.2 原理與實現(xiàn) 92
11.3 下載與驗證 98
第12章 圖形點陣液晶顯示漢字 99
12.1 任務(wù)與要求 99
12.2 原理與實現(xiàn) 99
12.2.1 LCD12864B漢字圖形
點陣液晶 99
12.2.2 漢字圖形點陣液晶靜態(tài)
顯示 100
12.2.3 漢字圖形點陣液晶動態(tài)
顯示 103
第13章 TFT屏彩條顯示 105
13.1 任務(wù)與要求 105
13.2 原理與實現(xiàn) 105
13.2.1 TFT液晶屏 105
13.2.2 TFT液晶屏的驅(qū)動 108
13.3 下載與驗證 116
13.3.1 7寸TFT屏下載驗證 116
13.3.2 4.3寸TFT屏下載
驗證 118
第14章 TFT液晶屏圖像顯示 120
14.1 任務(wù)與要求 120
14.2 原理與實現(xiàn) 120
14.3 下載與驗證 127
第15章 TFT屏顯示漢字字符 128
15.1 任務(wù)與要求 128
15.2 原理與實現(xiàn) 128
15.3 下載與驗證 133
第16章 OV5640攝像頭的視頻采集與
TFT顯示 134
16.1 任務(wù)與要求 134
16.2 原理與實現(xiàn) 134
16.2.1 OV5640攝像頭模塊 134
16.2.2 視頻采集與顯示 137
16.3 下載與驗證 153
第17章 TFT彩色顯示轉(zhuǎn)換灰度顯示 156
17.1 任務(wù)與要求 156
17.2 原理與實現(xiàn) 156
17.2.1 彩色圖像轉(zhuǎn)換灰度
圖像 156
17.2.2 程序設(shè)計 157
17.3 下載與驗證 165
第18章 OV5640攝像頭的SOBEL
邊緣檢測與TFT顯示 166
18.1 任務(wù)與要求 166
18.2 原理與實現(xiàn) 166
18.2.1 圖像邊緣檢測 166
18.2.2 Sobel邊緣檢測
的實現(xiàn) 167
18.3 下載與驗證 173
第19章 VGA彩條顯示 174
19.1 任務(wù)與要求 174
19.2 原理與實現(xiàn) 174
19.2.1 VGA顯示原理與
時序 174
19.2.2 VGA彩條信號
發(fā)生器 176
19.3 下載與驗證 180
第20章 VGA圖像顯示 181
20.1 任務(wù)與要求 181
20.2 原理與實現(xiàn) 181
20.3 下載與驗證 186
第21章 OV5640攝像頭的視頻采集
與VGA顯示 187
21.1 任務(wù)與要求 187
21.2 原理與實現(xiàn) 187
21.3 下載與驗證 193
第22章 OV5640攝像頭的Sobel
邊緣檢測與VGA顯示 195
22.1 任務(wù)與要求 195
22.2 原理與實現(xiàn) 195
22.3 下載與驗證 198
第23章 按鍵消抖 200
23.1 任務(wù)與要求 200
23.2 原理與實現(xiàn) 200
23.3 下載與驗證 204
23.3.1 按鍵消抖電路的仿真 204
23.3.2 下載與驗證 208
第24章 標準PS/2鍵盤 209
24.1 任務(wù)與要求 209
24.2 原理與實現(xiàn) 209
24.3 下載與驗證 214
第25章 TFT顯示色環(huán) 216
25.1 任務(wù)與要求 216
25.2 原理與實現(xiàn) 216
25.3 下載與驗證 219
第26章 TFT顯示動態(tài)矩形 221
26.1 任務(wù)與要求 221
26.2 原理與實現(xiàn) 221
26.3 下載與驗證 223
第27章 樂曲演奏 225
27.1 任務(wù)與要求 225
27.2 原理與實現(xiàn) 225
27.3 下載與驗證 231
第28章 RTC實時時鐘 232
28.1 任務(wù)與要求 232
28.2 原理與實現(xiàn) 232
28.3 下載與驗證 246
第29章 UART串口通信 247
29.1 任務(wù)與要求 247
29.2 原理與實現(xiàn) 247
29.3 下載與驗證 255
第30章 PWM驅(qū)動蜂鳴器 257
30.1 任務(wù)與要求 257
30.2 原理與實現(xiàn) 257
30.3 下載與驗證 269
第31章 PWM信號驅(qū)動步進電機 270
31.1 任務(wù)與要求 270
31.2 原理與實現(xiàn) 270
31.3 下載與驗證 274
第32章 超聲波測距 275
32.1 任務(wù)與要求 275
32.2 原理與實現(xiàn) 275
32.3 下載與驗證 278
第33章 FIR濾波器 280
33.1 任務(wù)與要求 280
33.2 原理與實現(xiàn) 280
33.3 下載與驗證 288
第34章 CORDIC運算 290
34.1 任務(wù)與要求 290
34.2 原理與實現(xiàn) 290
34.3 下載與驗證 298
第35章 FFT運算 300
35.1 任務(wù)與要求 300
35.2 原理與實現(xiàn) 300
35.3 下載與驗證 310
第36章 整數(shù)開方運算 314
36.1 任務(wù)與要求 314
36.2 原理與實現(xiàn) 314
36.3 下載與驗證 317
第37章 總諧波失真度測量 319
37.1 任務(wù)與要求 319
37.2 原理與實現(xiàn) 319
37.2.1 總諧波失真的定義和
仿真 319
37.2.2 總諧波失真度測量的
實現(xiàn) 321
37.3 下載與驗證 328
參考文獻 330
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