FPGA设计基础与工程应用 / 普通高等教育集成电路领域新形态教材
定价:¥59.00
作者: 倪天明,黄华明,朱世东
出版时间:2026-08-17
出版社:机械工业出版社
- 机械工业出版社
- 9787111815396
- 1-1
- 2026-08-17
- 315
内容简介
本书系统介绍了FPGA技术的原理、设计方法及前沿应用,涵盖FPGA概述、Verilog语言、基于工程的设计流程与规范、项目仿真与验证、AMD Vivado工具及设计流程、AMD Vivado IP生成与调用、Vivado工具高级用法,以及FPGA工程实战。结合经典应用场景及人工智能、汽车电子、医疗器械等前沿应用场景,通过实战案例(如硬件防火墙、数字图像处理、神经网络推理器、超声波传感器测距系统和心电图信号处理系统)解析FPGA在异构计算中的高效并行处理能力与低延迟优势。本书注重工程实践,融入高级FPGA开发技术,帮助读者掌握从基础开发到系统级设计的全链路技能,适配智能时代对可重构硬件开发人才的需求。
本书可作为高等院校微电子科学与技术、集成电路设计与集成系统、电子信息与工程等专业本科生或研究生的专业课程教材,也可为从事数字集成电路研究、开发和应用的科研人员提供参考。
本书可作为高等院校微电子科学与技术、集成电路设计与集成系统、电子信息与工程等专业本科生或研究生的专业课程教材,也可为从事数字集成电路研究、开发和应用的科研人员提供参考。
目录
序一
序二
前言
第1章FPGA概述
11FPGA技术简介
111什么是FPGA
112FPGA的历史与发展
113FPGA的分类与特点
12FPGA的组成与结构
121FPGA的基本单元
122FPGA的互连结构
123I/O单元和接口
13FPGA与其他异构设计技术
对比
131FPGA与CPU
132FPGA与ASIC
133FPGA与GPU
14FPGA的应用领域
141通信领域
142智能汽车领域
143图像处理和边缘计算领域
144人工智能推理领域
145军事和航空航天领域
146医疗领域
147消费电子和智能终端领域
15FPGA市场现状与未来发展
趋势
151FPGA市场现状
152FPGA技术的未来发展趋势
153FPGA在集成电路产业中的
地位
本章小结
习题
第2章Verilog语言
21Verilog语言介绍
211Verilog发展史
212Verilog标准
213Verilog结构
22数据类型与操作符
221线网
222寄存器
223向量
224整数
225实数
226时间
227数组
228存储器
229参数
2210字符串
2211表达式
2212操作数
2213操作符
2214算术操作符
2215关系操作符
2216等价操作符
2217逻辑操作符
2218按位操作符
2219归约操作符
2220移位操作符
2221拼接操作符
2222条件操作符
23赋值语句
231阻塞赋值
232非阻塞赋值
24逻辑语句
241条件语句
242循环语句
243case语句
25Verilog语言设计方法
251参数化设计
252模块例化
253函数和任务调用
254组合逻辑设计
255时序逻辑设计
256状态机设计
257状态机设计实例:自动售货机
购物
26Verilog语言设计技巧
261参数化模块设计
262可重用模块设计
263处理器接口和总线设计
264同步FIFO设计
265高级状态机应用
266流水线技术
本章小结
习题
第3章基于工程的设计流程与
规范
31FPGA设计流程
311设计流程图
312分阶段说明
32项目开发管理
321核心目标
322项目文件目录组织
323版本控制系统
324代码编辑工具
325时序图设计工具
33设计规范
331文件与模块命名规范
332代码模块化设计规范
333代码风格与注释规范
334代码重用规范
335设计文档规范
本章小结
习题
第4章项目仿真与验证
41项目仿真概述
411什么是仿真
412工程上为什么需要仿真
413仿真基础
414仿真工具介绍
42Verilog仿真
421Verilog Testbench的设计
原则
422Testbench编写实例
423Verilog仿真注意事项
43工程仿真实例
431仿真基本流程
432仿真脚本化
本章小结
习题
第5章AMD Vivado工具及设计
流程
51Vivado设计工具概述
511工具介绍
512环境配置
513运行安装
514设置环境变量
52Vivado系统级设计流程
521工程模式设计流程
522非工程(脚本)模式设计
流程
523两种设计模式的比较
本章小结
习题
第6章AMD Vivado IP生成与
调用
61IP核介绍
62RAM IP的生成与调用
621RAM IP介绍
622RAM IP的生成
623RAM IP的调用
63FIFO IP的生成与调用
631FIFO IP介绍
632FIFO IP的生成
633FIFO IP的调用
64MMCM IP的生成与调用
641MMCM IP介绍
642MMCM IP的生成
643MMCM IP的调用
65第三方 IP核介绍
651开源RISC-V IP核
652其他第三方IP核
本章小结
习题
第7章Vivado工具高级用法
71时序分析及优化方法
711静态时序分析原理
712FPGA时序分析
713FPGA时序优化及实战
72资源分析及优化方法
721FPGA资源概述
722Vivado资源分析方法
723Vivado资源优化方法
73功耗分析及优化方法
731功耗分析概述
732功耗预估方法
733功耗分析方法
734功耗优化方法
本章小结
习题
第8章FPGA工程实战
81硬件防火墙
811概述
812总体方案设计
813硬件设计
814测试与验证
82数字图像处理
821概述
822总体方案设计
823性能指标设计
824硬件设计
825测试与验证
83人工智能方向:神经网络
推理器
831概述
832总体方案设计
833硬件设计
834测试与验证
84汽车电子方向:超声波传感器
测距系统
841概述
842总体方案设计
843硬件设计
844测试与验证
85医疗器械方向:心电图信号
处理系统
851概述
852总体方案设计
853硬件设计
854测试与验证
本章小结
习题
参考文献
序二
前言
第1章FPGA概述
11FPGA技术简介
111什么是FPGA
112FPGA的历史与发展
113FPGA的分类与特点
12FPGA的组成与结构
121FPGA的基本单元
122FPGA的互连结构
123I/O单元和接口
13FPGA与其他异构设计技术
对比
131FPGA与CPU
132FPGA与ASIC
133FPGA与GPU
14FPGA的应用领域
141通信领域
142智能汽车领域
143图像处理和边缘计算领域
144人工智能推理领域
145军事和航空航天领域
146医疗领域
147消费电子和智能终端领域
15FPGA市场现状与未来发展
趋势
151FPGA市场现状
152FPGA技术的未来发展趋势
153FPGA在集成电路产业中的
地位
本章小结
习题
第2章Verilog语言
21Verilog语言介绍
211Verilog发展史
212Verilog标准
213Verilog结构
22数据类型与操作符
221线网
222寄存器
223向量
224整数
225实数
226时间
227数组
228存储器
229参数
2210字符串
2211表达式
2212操作数
2213操作符
2214算术操作符
2215关系操作符
2216等价操作符
2217逻辑操作符
2218按位操作符
2219归约操作符
2220移位操作符
2221拼接操作符
2222条件操作符
23赋值语句
231阻塞赋值
232非阻塞赋值
24逻辑语句
241条件语句
242循环语句
243case语句
25Verilog语言设计方法
251参数化设计
252模块例化
253函数和任务调用
254组合逻辑设计
255时序逻辑设计
256状态机设计
257状态机设计实例:自动售货机
购物
26Verilog语言设计技巧
261参数化模块设计
262可重用模块设计
263处理器接口和总线设计
264同步FIFO设计
265高级状态机应用
266流水线技术
本章小结
习题
第3章基于工程的设计流程与
规范
31FPGA设计流程
311设计流程图
312分阶段说明
32项目开发管理
321核心目标
322项目文件目录组织
323版本控制系统
324代码编辑工具
325时序图设计工具
33设计规范
331文件与模块命名规范
332代码模块化设计规范
333代码风格与注释规范
334代码重用规范
335设计文档规范
本章小结
习题
第4章项目仿真与验证
41项目仿真概述
411什么是仿真
412工程上为什么需要仿真
413仿真基础
414仿真工具介绍
42Verilog仿真
421Verilog Testbench的设计
原则
422Testbench编写实例
423Verilog仿真注意事项
43工程仿真实例
431仿真基本流程
432仿真脚本化
本章小结
习题
第5章AMD Vivado工具及设计
流程
51Vivado设计工具概述
511工具介绍
512环境配置
513运行安装
514设置环境变量
52Vivado系统级设计流程
521工程模式设计流程
522非工程(脚本)模式设计
流程
523两种设计模式的比较
本章小结
习题
第6章AMD Vivado IP生成与
调用
61IP核介绍
62RAM IP的生成与调用
621RAM IP介绍
622RAM IP的生成
623RAM IP的调用
63FIFO IP的生成与调用
631FIFO IP介绍
632FIFO IP的生成
633FIFO IP的调用
64MMCM IP的生成与调用
641MMCM IP介绍
642MMCM IP的生成
643MMCM IP的调用
65第三方 IP核介绍
651开源RISC-V IP核
652其他第三方IP核
本章小结
习题
第7章Vivado工具高级用法
71时序分析及优化方法
711静态时序分析原理
712FPGA时序分析
713FPGA时序优化及实战
72资源分析及优化方法
721FPGA资源概述
722Vivado资源分析方法
723Vivado资源优化方法
73功耗分析及优化方法
731功耗分析概述
732功耗预估方法
733功耗分析方法
734功耗优化方法
本章小结
习题
第8章FPGA工程实战
81硬件防火墙
811概述
812总体方案设计
813硬件设计
814测试与验证
82数字图像处理
821概述
822总体方案设计
823性能指标设计
824硬件设计
825测试与验证
83人工智能方向:神经网络
推理器
831概述
832总体方案设计
833硬件设计
834测试与验证
84汽车电子方向:超声波传感器
测距系统
841概述
842总体方案设计
843硬件设计
844测试与验证
85医疗器械方向:心电图信号
处理系统
851概述
852总体方案设计
853硬件设计
854测试与验证
本章小结
习题
参考文献












