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FPGA設計基礎與工程應用(普通高等教育集成電路領域新形態教材)

  • 作者：編者:倪天明//黃華明//朱世東|責編:茹意
  • 出版社：機械工業
  • ISBN：9787111815396
  • 出版日期：2026/08/01
  • 裝幀：平裝
  • 頁數：193
人民幣：RMB 59 元      售價：元
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內容大鋼
    本書系統介紹了FPGA技術的原理、設計方法及前沿應用，涵蓋FPGA概述、Verilog語言、基於工程的設計流程與規範、項目模擬與驗證、AMD Vivado工具及設計流程、AMD Vivado IP生成與調用、Vivado工具高級用法，以及FPGA工程實戰。結合經典應用場景及人工智慧、汽車電子、醫療器械等前沿應用場景，通過實戰案例（如硬體防火牆、數字圖像處理、神經網路推理器、超聲波感測器測距系統和心電圖信號處理系統）解析FPGA在異構計算中的高效並行處理能力與低延遲優勢。本書注重工程實踐，融入高級FPGA開發技術，幫助讀者掌握從基礎開發到系統級設計的全鏈路技能，適配智能時代對可重構硬體開發人才的需求。
    本書可作為高等院校微電子科學與技術、集成電路設計與集成系統、電子信息與工程等專業本科生或研究生的專業課程教材，也可為從事數字集成電路研究、開發和應用的科研人員提供參考。
作者介紹
編者:倪天明//黃華明//朱世東|責編:茹意
目錄
序一
序二
前言
第1章  FPGA概述
  1.1  FPGA技術簡介
    1.1.1  什麼是FPGA
    1.1.2  FPGA的歷史與發展
    1.1.3  FPGA的分類與特點
  1.2  FPGA的組成與結構
    1.2.1  FPGA的基本單元
    1.2.2  FPGA的互連結構
    1.2.3  I/O單元和介面
  1.3  FPGA與其他異構設計技術對比
    1.3.1  FPGA與CPU
    1.3.2  FPGA與ASIC
    1.3.3  FPGA與GPU
  1.4  FPGA的應用領域
    1.4.1  通信領域
    1.4.2  智能汽車領域
    1.4.3  圖像處理和邊緣計算領域
    1.4.4  人工智慧推理領域
    1.4.5  軍事和航空航天領域
    1.4.6  醫療領域
    1.4.7  消費電子和智能終端領域
  1.5  FPGA市場現狀與未來發展趨勢
    1.5.1  FPGA市場現狀
    1.5.2  FPGA技術的未來發展趨勢
    1.5.3  FPGA在集成電路產業中的地位
  本章小結
  習題
第2章  Verilog語言
  2.1  Verilog語言介紹
    2.1.1  Verilog發展史
    2.1.2  Verilog標準
    2.1.3  Verilog結構
  2.2  數據類型與操作符
    2.2.1  線網
    2.2.2  寄存器
    2.2.3  向量
    2.2.4  整數
    2.2.5  實數
    2.2.6  時間
    2.2.7  數組
    2.2.8  存儲器
    2.2.9  參數
    2.2.10  字元串
    2.2.11  表達式
    2.2.12  操作數
    2.2.13  操作符
    2.2.14  算術操作符

    2.2.15  關係操作符
    2.2.16  等價操作符
    2.2.17  邏輯操作符
    2.2.18  按位操作符
    2.2.19  歸約操作符
    2.2.20  移位操作符
    2.2.21  拼接操作符
    2.2.22  條件操作符
  2.3  賦值語句
    2.3.1  阻塞賦值
    2.3.2  非阻塞賦值
  2.4  邏輯語句
    2.4.1  條件語句
    2.4.2  循環語句
    2.4.3  case語句
  2.5  Verilog語言設計方法
    2.5.1  參數化設計
    2.5.2  模塊例化
    2.5.3  函數和任務調用
    2.5.4  組合邏輯設計
    2.5.5  時序邏輯設計
    2.5.6  狀態機設計
    2.5.7  狀態機設計實例：自動售貨機購物
  2.6  Verilog語言設計技巧
    2.6.1  參數化模塊設計
    2.6.2  可重用模塊設計
    2.6.3  處理器介面和匯流排設計
    2.6.4  同步FIFO設計
    2.6.5  高級狀態機應用
    2.6.6  流水線技術
  本章小結
  習題
第3章  基於工程的設計流程與規範
  3.1  FPGA設計流程
    3.1.1  設計流程圖
    3.1.2  分階段說明
  3.2  項目開發管理
    3.2.1  核心目標
    3.2.2  項目文件目錄組織
    3.2.3  版本控制系統
    3.2.4  代碼編輯工具
    3.2.5  時序圖設計工具
  3.3  設計規範
    3.3.1  文件與模塊命名規範
    3.3.2  代碼模塊化設計規範
    3.3.3  代碼風格與註釋規範
    3.3.4  代碼重用規範
    3.3.5  設計文檔規範
  本章小結
  習題

第4章  項目模擬與驗證
  4.1  項目模擬概述
    4.1.1  什麼是模擬
    4.1.2  工程上為什麼需要模擬
    4.1.3  模擬基礎
    4.1.4  模擬工具介紹
  4.2  Verilog模擬
    4.2.1  Verilog Testbench的設計原則
    4.2.2  Testbench編寫實例
    4.2.3  Verilog模擬注意事項
  4.3  工程模擬實例
    4.3.1  模擬基本流程
    4.3.2  模擬腳本化
  本章小結
  習題
第5章  AMD Vivado工具及設計流程
  5.1  Vivado設計工具概述
    5.1.1  工具介紹
    5.1.2  環境配置
    5.1.3  運行安裝
    5.1.4  設置環境變數
  5.2  Vivado系統級設計流程
    5.2.1  工程模式設計流程
    5.2.2  非工程（腳本）模式設計流程
    5.2.3  兩種設計模式的比較
  本章小結
  習題
第6章  AMD Vivado IP生成與調用
  6.1  IP核介紹
  6.2  RAM IP的生成與調用
    6.2.1  RAM IP介紹
    6.2.2  RAM IP的生成
    6.2.3  RAM IP的調用
  6.3  FIFO IP的生成與調用
    6.3.1  FIFO IP介紹
    6.3.2  FIFO IP的生成
    6.3.3  FIFO IP的調用
  6.4  MMCM IP的生成與調用
    6.4.1  MMCM IP介紹
    6.4.2  MMCM IP的生成
    6.4.3  MMCM IP的調用
  6.5  第三方 IP核介紹
    6.5.1  開源RISC-V IP核
    6.5.2  其他第三方IP核
  本章小結
  習題
第7章  Vivado工具高級用法
  7.1  時序分析及優化方法
    7.1.1  靜態時序分析原理
    7.1.2  FPGA時序分析

    7.1.3  FPGA時序優化及實戰
  7.2  資源分析及優化方法
    7.2.1  FPGA資源概述
    7.2.2  Vivado資源分析方法
    7.2.3  Vivado資源優化方法
  7.3  功耗分析及優化方法
    7.3.1  功耗分析概述
    7.3.2  功耗預估方法
    7.3.3  功耗分析方法
    7.3.4  功耗優化方法
  本章小結
  習題
第8章  FPGA工程實戰
  8.1  硬體防火牆
    8.1.1  概述
    8.1.2  總體方案設計
    8.1.3  硬體設計
    8.1.4  測試與驗證
  8.2  數字圖像處理
    8.2.1  概述
    8.2.2  總體方案設計
    8.2.3  性能指標設計
    8.2.4  硬體設計
    8.2.5  測試與驗證
  8.3  人工智慧方向：神經網路推理器
    8.3.1  概述
    8.3.2  總體方案設計
    8.3.3  硬體設計
    8.3.4  測試與驗證
  8.4  汽車電子方向：超聲波感測器測距系統
    8.4.1  概述
    8.4.2  總體方案設計
    8.4.3  硬體設計
    8.4.4  測試與驗證
  8.5  醫療器械方向：心電圖信號處理系統
    8.5.1  概述
    8.5.2  總體方案設計
    8.5.3  硬體設計
    8.5.4  測試與驗證
  本章小結
  習題
參考文獻

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