目录第1篇MIPS汇编程序设计第1章QtSpim汇编程序开发环境1.1QtSpim简介1.2QtSpim菜单栏简介1.2.1File菜单1.2.2Simulator菜单1.2.3其余菜单1.3QtSpim汇编、调试程序示例1.3.1QtSpim用户程序入口1.3.2QtSpim汇编查错1.3.3QtSpim查看程序存储映像1.3.4QtSpim调试查错第2章MARS汇编程序开发环境2.1MARS界面简介2.2MARS菜单栏简介2.2.1File菜单2.2.2Run菜单2.2.3Settings菜单2.3MARS汇编、调试程序2.3.1汇编语言源程序编辑2.3.2汇编器2.3.3查看程序存储映像2.3.4运行程序第3章MIPS汇编语言3.1MIPS汇编程序结构3.2系统功能调用3.3伪指令3.4常用宏汇编指令第4章MIPS汇编语言程序示例4.1常用C语句汇编指令实现示例4.1.1if语句4.1.2while语句4.1.3for语句4.1.4switch语句4.2子程序设计示例4.2.1子程序结构4.2.2递归子程序设计4.3MIPS汇编语言程序设计实验任务4.4思考题第2篇基于FPGA的原型计算机系统设计第5章Vivado开发工具简介5.1FPGA设计流程简介5.2EDA工具Vivado简介第6章单周期类MIPS微处理器实验6.1简单指令集MIPS微处理器设计6.1.1MIPS微处理器数据通路6.1.2MIPS微处理器控制器6.2简单指令集MIPS微处理器各模块实现方案6.2.1存储器6.2.2寄存器文件6.2.3运算电路6.2.4多路复用器6.2.5位宽扩展6.2.6控制器6.3MIPS微处理器实验实现过程示例6.3.1实验环境6.3.2创建工程6.3.3基于IP核新建存储器模块6.3.4Verilog语言描述其余模块6.3.5模块功能仿真6.3.6顶层模块6.3.7RTL分析6.3.8引脚约束6.3.9整体仿真6.3.10MIPS微处理器综合6.3.11debug IP核插入6.3.12MIPS微处理器实现6.3.13下载编程及测试6.4实验任务6.5思考题第7章存储器映像IO接口设计7.1存储器映像IO接口原理7.2存储器映像IO接口实现方案7.3实验示例7.3.1实验设备简介7.3.2新建项目并添加原有代码7.3.3新建IO接口模块Verilog代码7.3.4IO接口模块仿真7.3.5IO接口模块集成7.3.6汇编源程序示例7.3.7输入/输出设备引脚约束7.3.8下载编程测试7.4实验任务7.5思考题第8章VGA接口设计8.1VGA接口显示原理8.1.1VGA接口时序8.1.2VGA显示控制器8.2VGA控制器实现8.2.1显示存储器8.2.2计数器8.2.3控制逻辑8.2.4显示存储器地址产生8.2.5视频数据复用器8.2.6像素时钟产生8.3实验示例8.3.1实验要求8.3.2实验板VGA接口简介8.3.3创建工程并添加已有设计代码8.3.4显示存储器模块8.3.5计数器模块8.3.6控制逻辑模块8.3.7显示存储器地址产生模块8.3.8VGA控制器模块8.3.9像素时钟产生模块8.3.10修改IO接口模块8.3.11顶层模块集成8.3.12汇编控制程序8.3.13整体功能仿真8.3.14下载编程测试8.4实验任务8.5思考题第3篇基于IP核的嵌入式计算机系统软硬件设计第9章MicroBlaze嵌入式系统平台9.1MicroBlaze软核微处理器9.1.1MicroBlaze基本结构9.1.2MicroBlaze中断系统9.1.3MicroBlaze总线结构9.2standalone操作系统第10章嵌入式最小系统建立流程10.1嵌入式最小系统硬件构成10.2最小系统硬件平台搭建10.3SDK Hello World程序设计10.4下载编程测试10.5实验任务10.6思考题第11章C语言数据类型11.1C语言常见数据类型11.2实验示例11.2.1C语言数据类型测试工程11.2.2C语言数据类型程序调试11.3实验任务11.4思考题第12章程序控制并行IO接口12.1并行输入/输出设备12.2GPIO IP核工作原理12.3并行接口电路原理框图12.4GPIO IP核配置12.4.1添加GPIO IP核12.4.2GPIO IP核属性配置12.4.3并行外设GPIO IP核配置示例12.4.4GPIO API函数简介12.5Xilinx C IO读写函数12.6实验示例12.6.1实验要求12.6.2电路原理框图12.6.3硬件平台搭建12.6.4接口软件开发12.6.5IO读写函数程序代码12.6.6API函数程序代码12.6.7实验现象12.7实验任务12.8思考题第13章中断方式并行接口13.1中断系统相关IP核13.1.1AXI INTC中断控制器13.1.2AXI Timer定时计数器13.2中断相关IP核配置13.2.1中断控制器配置13.2.2GPIO IP核中断配置13.2.3定时计数器配置13.3IP核API函数13.3.1中断控制器API函数13.3.2定时计数器API函数13.4中断程序设计13.4.1总中断服务程序13.4.2中断程序构成13.5实验示例13.5.1实验要求13.5.2硬件电路原理框图13.5.3硬件平台建立13.5.4软件设计13.5.5IO读写函数程序代码13.5.6API函数程序代码13.5.7实现现象13.6实验任务13.7思考题第14章并行存储器接口14.1并行RAM存储芯片14.1.1异步SRAM存储芯片14.1.2DDR2 SDRAM存储芯片14.2存储器接口IP核14.2.1AXI外部存储控制器EMC14.2.2存储器接口生成器IP核MIG14.3异步SRAM实验示例14.3.1实验要求14.3.2电路原理框图14.3.3硬件平台搭建14.3.4SRAM存储器读写测试软件14.3.5实验现象14.3.6任意指定存储单元读写程序设计14.4DDR2 SDRAM实验示例14.4.1实验要求14.4.2电路原理框图14.4.3硬件平台搭建14.4.4DDR2 SDRAM存储器读写测试软件14.4.5实验现象14.4.6任意指定存储单元读写程序设计14.5实验任务14.6思考题第15章串行接口15.1串行通信协议简介15.1.1UART串行通信协议15.1.2SPI串行通信协议15.1.3Quad SPI协议15.2串行通信接口IP核原理15.2.1Uartlite IP核15.2.2Quad SPI IP核15.3串行通信IP核配置15.3.1Uartlite IP核配置15.3.2Quad SPI IP核配置15.4SPI接口外设15.4.1DA模块15.4.2AD模块15.5IP核API函数15.5.1Uartlite API函数15.5.2Quad SPI API函数15.6实验示例15.6.1UART通信15.6.2SPI接口DA转换15.6.3SPI接口AD转换15.7实验任务15.8思考题第16章DMA技术16.1DMA控制器简介16.1.1CDMA IP核基本结构16.1.2CDMA IP核寄存器16.1.3CDMA IP核简单DMA传输流程16.2实验示例16.2.1实验要求16.2.2硬件电路原理框图16.2.3硬件平台16.2.4存储器到存储器DMA传输控制程序16.2.5存储器到IO接口数据传输控制程序16.2.6IO接口到存储器DMA数据传输控制程序16.2.7实验现象16.3实验任务16.4思考题第17章自定义AXI总线从设备接口IP核17.1AXI总线从设备IP核创建流程和代码框架17.1.1AXI总线从设备IP核创建流程17.1.2自定义IP核代码框架17.2自定义AXI总线简单并行IO接口IP核实验示例17.2.1实验要求17.2.2并行接口IP核设计17.2.3并行接口IP核测试嵌入式系统17.3自定义AXI总线UART串行接口IP核实验示例17.3.1实验要求17.3.2实验条件17.3.3UART串行接口IP核设计17.3.4UART IP核测试嵌入式系统17.4自定义AXI总线语音输入/输出接口IP核实验示例17.4.1实验要求17.4.2实验条件17.4.3PDM语音输入IP核设计17.4.4PWM语音输出IP核设计17.4.5语音输入/输出IP核测试嵌入式系统17.5实验任务17.6思考题第18章VGA显示接口18.1VGA接口控制器TFT IP核18.1.1工作原理18.1.2TFT IP核配置18.1.3TFT IP核API函数18.2VGA接口嵌入式系统18.3实验示例18.3.1实验要求18.3.2硬件平台搭建18.3.3IO读写函数输出图形程序示例18.3.4API函数输出字符程序示例18.3.5IO读写函数输出图像程序示例18.3.6实验现象18.4实验任务18.5思考题第19章传感器19.1温度传感器ADT7420 19.1.1ADT7420结构19.1.2ADT7420寄存器19.1.3ADT7420写入数据时序19.1.4ADT7420读取数据时序19.1.5复位流程19.1.6INT和CT输出19.2加速度传感器ADXL36219.2.1ADXL362基本结构19.2.2ADXL362寄存器19.2.3ADXL362 SPI接口命令19.2.4配置流程19.3AXI IIC IP核19.3.1AXI IIC IP核基本结构19.3.2AXI IIC IP核寄存器19.3.3数据传输控制流程19.4XADC IP核19.4.1XADC IP核基本结构19.4.2XADC IP核寄存器19.4.3外部模拟信号输入电路19.5温度和加速度测量实验示例19.5.1实验要求19.5.2电路原理框图19.5.3硬件平台搭建19.5.4IO读写函数温度监测程序示例19.5.5IO读写函数加速度监测程序示例19.5.6实验现象19.6XADC 4路AD转换实验示例19.6.1实验要求19.6.2电路原理框图19.6.3硬件平台搭建19.6.4API函数XADC控制程序示例19.6.5实验现象19.7实验任务19.8思考题附录附录ANexys4 DDR实验板简介A.1Nexys4 DDR实验板整体布局A.2电源模块A.3FPGA编程模式A.4存储器A.5100/10Mbps以太网接口A.6USB转UART接口A.7USB HID host接口A.8VGA接口A.9基本IO接口A.10PMOD接口A.11Micro SD卡插槽A.12温度传感器A.13加速度传感器A.14数字语音输入A.15单声道数字语音输出附录BNexys4 DDR实验板Vivado引脚约束文件附录CNexys4实验板简介C.1Nexys4实验板整体布局C.2Nexys4存储器附录DNexys4实验板Vivado引脚约束文件附录ENexys4和Nexys4 DDR实验板描述文件安装附录FNexys4 DDR实验板外设接口电路原理图附录GNexys4实验板外设接口电路原理图附录H以太网接口Echo Server工程示例H.1搭建具有以太网的嵌入式系统硬件平台H.2TCP/IP Server例程H.3实验现象附录I实验报告要求附录J实验报告范例——MIPS汇编程序设计