Intel FPGA/CPLD设计 基础篇

本书结合作者多年工作经验，系统地介绍了FPGA CPLD的基本设计方法。在介绍FPGA CPLD概念的基础上，介绍了Intel主流FPGA CPLD的结构与特点，并通过丰富的实例讲解Quartus II与ModelSim、Synplify Pro等常用EDA工具的开发流程。

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　　本书可作为高等院校通信工程、电子工程、计算机、微电子与半导体等专业的教材，也可作为硬件工程师和IC工程师的实用工具书。

王诚：西安电子科技大学 通信与电子信息系统 硕士 高-级工程师 Lattice公司中国区总经理，工作经验丰富研究领域：扩频通信、CDMA通信、3G基带设计、FPGA 数字ASIC设计、优化、验证取得成果：两项WCDMA实现技术专利发明人，在一级期刊上发表多篇CDMA技术论文，发表数篇国内外FPGA ASIC设计技术研讨会论文，编写图书《FPGA CPLD设计工具──Xilinx ISE 使用详解》、《Altera FPGA CPLD设计（基础篇）》、《Altera FPGA CPLD设计（高-级篇）》 王江宏 西北工业大学 通信与信息系统专业 硕士研究生 毕业后先后加入中兴通讯 上海贝尔 Altera Intel工作 主要从事无线通信设备技术研发， FPGA+ARM技术支持。

第1章FPGACPLD简介1

1．1可编程逻辑设计技术简介1

1．1．1可编程逻辑器件发展简史1

1．1．2可编程逻辑器件分类2

1．2FPGA带来的优势2

1．3FPGACPLD的基本结构3

1．3．1FPGA的基本结构3

1．3．2CPLD的基本结构7

1．3．3FPGA和CPLD的比较9

1．4FPGACPLD的设计流程10

1．5FPGACPLD的常用开发工具14

1．6下一代可编程逻辑设计技术展望18

1．6．1下一代可编程逻辑器件硬件上的四大发展趋势18

1．6．2下一代EDA软件设计方法发展趋势23

1．7小结27

1．8问题与思考27

第2章AlteraFPGACPLD的结构28

2．1Altera高密度FPGA28

2．1．1主流高端FPGA──StratixVEGXGTGS28

2．1．2内嵌10Gbits高速串行收发器的FPGA──StratixIVGT50

2．1．3内嵌高速串行收发器的中端FPGA──ArriaIIGX53

2．2Altera低成本FPGA53

2．3Altera的CPLD器件59

2．4小结62

2．5问题与思考62

第3章AlteraQuartusII开发流程63

3．1QuartusII软件综述63

3．1．1QuartusII软件的功能63

3．1．2QuartusII软件的用户界面65

3．2设计输入68

3．2．1设计输入方式70

3．2．2设计规划71

3．2．3设计输入文件实例71

3．2．4设计约束73

3．3综合79

3．3．1使用QuartusII软件集成综合79

3．3．2控制综合79

3．3．3综合实例84

3．3．4第三方综合工具85

3．4布局布线86

3．4．1设置布局布线参数86

3．4．2布局布线实例90

3．4．3增量布局布线91

3．4．4反标保留分配91

3．5仿真92

3．5．1建立矢量源文件92

3．5．2仿真实例95

3．6编程与配置96

3．6．1建立编程文件96

3．6．2器件编程和配置98

3．7案例分析：滤波器的设计100

3．7．1第1个滤波器100

3．7．2第2个滤波器：插入流水103

3．7．3第3个滤波器：对称结构105

3．7．4第4个滤波器：脉动滤波器（SystolicFilter）106

3．7．5第5个滤波器：对称反向结构脉动滤波器107

3．7．6案例总结109

3．8小结109

3．9问题与思考109

第4章Altera的IP工具110

4．1IP的概念和Altera的IP110

4．1．1IP的概念110

4．1．2Altera可提供的IP111

4．1．3AlteraIP在设计中的作用113

4．2使用Altera的基本宏功能114

4．2．1定制基本宏功能115

4．2．2实现基本宏功能119

4．2．3设计实例122

4．3使用Altera的IP核125

4．3．1定制IP核125

4．3．2实现IP核129

4．3．3设计实例130

4．4小结131

4．5问题与思考131

第5章QuartusII的常用辅助设计工具132

5．1IO分配验证132

5．1．1IO分配验证功能简介133

5．1．2IO分配验证流程133

5．1．3用于IO分配验证的输入136

5．1．4运行IO分配验证137

5．2功率分析139

5．2．1Excel-based功率计算器139

5．2．2Simulation-based功率估算141

5．3RTL阅读器142

5．3．1RTL阅读器简介142

5．3．2RTL阅读器用户界面143

5．3．3原理图的分页和模块层次的切换144

5．3．4过滤原理图145

5．3．5将原理图中的节点定位到源设计文件147

5．3．6在原理图中查找节点或网线147

5．3．7使用RTL阅读器分析设计中的问题148

5．4SignalProbe及SignalTapII逻辑分析器148

5．4．1SignalProbe148

5．4．2SignalTapII151

5．5时序收敛平面布局规划器（TimingClosureFloorplan）157

5．5．1使用TimingClosureFloorplan分析设计158

5．5．2使用TimingClosureFloorplan优化设计164

5．6ChipEditor底层编辑器164

5．6．1ChipEditor功能简介164

5．6．2使用ChipEditor的设计流程165

5．6．3ChipEditor视图166

5．6．4资源特性编辑器168

5．6．5ChipEditor的一般应用172

5．7工程更改管理（ECO）172

5．7．1ECO简介173

5．7．2ECO的应用范围173

5．7．3ECO的操作流程174

5．7．4使用ChangeManager查看和管理更改175

5．7．5ECO验证176

5．8小结176

5．9问题与思考176

第6章编程与配置177

6．1配置AlteraFPGA177

6．1．1配置方式177

6．1．2主动串行（AS）183

6．1．3被动串行（PS）186

6．1．4快速被动并行（FPP）188

6．1．5被动并行异步（PPA）189

6．1．6JTAG配置方式191

6．1．7ByteBlasterII下载电缆192

6．1．8配置芯片194

6．2配置文件和软件支持194

6．2．1软件支持194

6．2．2配置文件196

6．3单板设计及调试注意事项199

6．3．1配置的可靠性200

6．3．2单板设计要点200

6．3．3调试建议201

6．4小结203

6．5问题与思考203

第7章第三方EDA工具204

7．1第三方EDA工具综述204

7．1．1NativeLink与WYSIWYG204

7．1．23种EDA工具的使用流程205

7．1．3QuartusII支持的第三方工具205

7．2仿真的概念与ModelSim仿真工具207

7．2．1仿真简介207

7．2．2仿真的切入点208

7．2．3ModelSim仿真工具的不同版本210

7．2．4ModelSim的图形用户界面210

7．2．5ModelSim的基本仿真步骤221

7．2．6使用ModelSim进行功能仿真226

7．2．7使用ModelSim进行时序仿真230

7．2．8ModelSim仿真工具高级应用232

7．3综合的概念与SynplifySynplifyPro综合工具242

7．3．1SynplifySynplifyPro的功能与特点242

7．3．2SynplifyPro的用户界面248

7．3．3SynplifyPro综合流程251

7．3．4SynplifyPro的其他综合技巧272

7．4小结284

7．5问题与思考284