高级FPGA设计.pdf

Xilinx Zynq-7000 全可编程 SoC 适用于市场中的所有应用，是针对各类系统设计问题的最智能解决方案，无与伦比的集成、高性能和低功耗。这就给电源模块带来了很大考验。 TI特意为Zynq-7000定制了一个电源模块，使用了多个LMZ3系列模块、多个LDO和一个DDR终端稳压器提供为FPGA供电时需要的所有电源，同时还具有一个用于加电和断电排序的LM3880。此电源模块还支持DDR3存储器件。重要的是此设计为模块设计方便调用。 此设计使用的是12V电源输入，输出电流高达3A，输出电压包括:1V、1.2V、1.35V、1.5V、1.8V、2.5V、5V，完全满足FPGA的使用。 本设计用到的电源管理芯片包括: LM3880:电源序列发生器 LMZ31503:采用QFN封装具有4.5V-14.5V输入的3A SIMPLE SWITCHER电源模块 LMZ31520:20ASIMPLE SWITCHER电源模块 LP2998:DDR3终端稳压器 TPS560200:具有高级 Eco-mode:trade_mark:、SOT23 封装的 4.5V 至 17V 输入、500mA 同步降压转换器 TPS7A3501DRV:正电压、低噪声(3.8µVRMS) LDO，可为 1A 负载供电，非常适合无噪声电源解决方案

无线通信FPGA设计(内含matlab代码,Verilog代码,缩略语表.doc)

“第2章示例”目录： 例2-1.v————————书中例2-1的Verilog源代码； 例2-2.v————————书中例2-2的Verilog源代码； 例2-3.v————————书中例2-3的Verilog源代码； 例2-4.v————————书中例2-4的Verilog源代码； 例2-5.v————————书中例2-5的Verilog源代码； “function”示例.v——书中关键字“function”示例的Verilog源代码； “task”示例.v————书中关键字“task”示例的Verilog源代码； ================================================================================= “第4章示例”目录： 8位乘法器.v——————书中8位乘法器的Verilog源代码； 74LS138.v——————书中74LS138的Verilog源代码； D触发器.v——————书中D触发器的Verilog源代码； 除法器.v——————书中除法器的Verilog源代码； 基本RS触发器.v————书中基本RS触发器的Verilog源代码； 同步RS触发器.v————书中同步RS触发器的Verilog源代码； 数码管.v——————书中按键和数码管组成的输入输出电路的Verilog源代码； ================================================================================= “第7章示例”目录： avalon_pwm_source.zip： Nios II系统中PWM外设源代码，其中：pwm_hw目录为Verilog源代码，pwm_sw目录为底层驱动程序 pwm_hw目录中包含文件：pwm_avalon_interface.v；pwm_register_file.v；pwm_task_logic.v为PWM外设的Verilog源代码，顶层文件是pwm_avalon_interface.v pwm_sw目录中包含Nios II软件中需要应用的HAL目录和inc目录，test_software目录中含测试pwm外设用的程序 NiosII片外SRAM的Avalon-MM从设备接口.v： 为一个512K X 16bit的SRAM芯片接到Avalon总线从设备接口的Verilog源代码； SRAM_16Bits_512K.rar： Nios II系统中512K X 16bit的SRAM芯片外设源代码，其中SRAM_16Bit_512K.v为Verilog源代码；class.ptf为Avalon总线描述文件，mk_user_logic_SRAM_16Bits_512K.pl为该外设的描述文件； 第7章示例.rar： 为第7章Hello_LED的示例，使用Quartus II打开该工程。在software子目录下有相应的示例程序：Hello_LED；key；timer；UART ================================================================================== “第10章示例”目录： SOPC_PCI.rar： 为基于Nios II系统的数据采集卡设计实例，使用Quartus II打开该工程。 ================================================================================== “第11章示例”目录： USB_Emulator.rar： 为基于Nios II系统的硬件在回路仿真器设计实例，使用Quartus II打开该工程。 ================================================================================== “SPI”目录： SPI.v： 书中SPI接口外设的Verilog源代码； spi_vhdl.zip： SPI接口外设的VHDL源代码，详细说明请参考压缩文件中的readme.txt ================================================================================== “UART”目录： uart_verilog.rar： UART接口外设的Verilog源代码，其中uart.v是顶层设计文件，txmit.v是数据发送模块Verilog源代码，rcvr.v是数据接收模块Verilog源代码；rcvr_tf.v是测试数据接收的Verilog源代码，txmit_tf.v是测试数据发送的Verilog源代码； ================================================================================== “USB”目录： usb2.rar： USB接口外设的Verilog源代码，详细说明请参考压缩文件中usb_funct/doc/的usb_doc.pdf

在Vivado环境下，调用1024点FFT核，利用乘法器计算I路和Q路的平方，求和；调用cordic核开根号，计算得到信号的幅度谱。使用Systemverilog语言设计testbench。仿真验证了采样率100MHz，40M带宽的线性调频信号的频谱输出

FPGA设计及应用 西安电子科技大学出版社

EEPROM接口的FPGA实现 工程说明 AT93C46在DI接收到读指令时，地址被解码，数据在DO引脚上串行输出。写周期是完全自主调时的，在写入之前不需要单独的擦除周期。本项目要求AT93C46完成读和写功能的混合功能。 案例补充说明 本案例要求实现一个AT93C46的接口能够根据命令，实现EWEN、WRITE和READ功能，在这里我们提供了具体的设计思路： 1. 上游模块在rdy=1时，给出start命令，开始进行EWEN、WRITE或者READ操作；在rdy=0期间，start命令无效。 2. 当start有效时，如果mode=0表示进行EWEN操作；mode=1表示进行WRITE操作；mode=2表示进行READ操作。 3. 当start有效时，addr和wdata有效。 4. 当进行EWEN操作时，将addr写入at93c46。 5. 当进行WRITE操作时，将addr和wdata写入at93c46。 6. 当进行READ操作时，将addr写入at93c46，并从at93c46读到数据，通过rdata和rdata_vld返回给上游模块。

1 前言 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 内部公开 FPGA设计高级技巧 Xilinx篇 请输入文档编号 2001-9-19 版权所有 侵权必究 第3页 共63页6.3.3 专有资源的利用 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 6.3.2 Distributed RAM代替通道计数器 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 6.3.1 Distributed RAM代替BlockRAM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 6.3 如何降低芯片面积 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 6.2.9 迂回策略 降低非关键路径上的面积 为关键路径腾挪空间 . . . . . . . . . . . . 61 6.2.8 针对关键路径 进行位置约束 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 6.2.7 关键路径单独综合 不与其它模块放在一起综合 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 6.2.6 关键路径在同一个Module . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 6.2.5 专有资源的利用 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 6.2.4 基本设计技巧 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 6.2.3 采用BUFGS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 6.2.2 对线延时比较大的net 设置Maxdelay和Maxskew . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 6.2.1 引入放松约束 TIG False path 和Multi-Cycle-Path . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 6.2 如何提高芯片速度 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 6.1 可能成为关键路径的电路 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 6 综合运用 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 5.4 TimingAnalyzer的作用 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 5.3 FloorPlanner的作用 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 5.2 FPGA Editor的作用 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 5.1.3 正确看待map之后的资源占用报告 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 5.1.2 布局布线策略 兼谈如何做第一次布局布线 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 5.1.1 设计前期 设计方案阶段 对关键电路的处理 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 5.1 布局布线 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 5 如何使用后端工具 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 4.16 LFSR加1计数器 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 4.15 SRL的使用 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 4.14 Block SelectRAM的使用 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 4.13 Distributed RAM的使用 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 4.12 高效利用IOB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 4.11 利用LUT四输入特点 指导电路设计 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 4.10.2 virtex系列 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 4.10.1 virtex以前的系列 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 4.10 多路选择器与三态电路 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 4.9 复制电路 减少扇出 fanout 提高设计速度 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 4.8 利用电路的等价性 巧妙地 分配 延时 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 4.7 组合逻辑和时序逻辑分离 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 4.6 流水线 Pipelining . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 4.5.4 综合工具与资源共享 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 4.5.3 子表达式共享 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 4.5.2 loop语句 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 4.5.1 if语句 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 4.5 资源共享 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 4.4 合并if语句 提高设计速度 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 4.3.2 调整if语句中条件的先后次序 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 4.3.1 通过等效电路 赋予关键路径最高优先级 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 内部公开 FPGA设计高级技巧 Xilinx篇 请输入文档编号 2001-9-19 版权所有 侵权必究 第4页 共63页7 感谢 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

本书系统地介绍了有关可编程逻辑器件的基本知识以及相关软件的使用方法，讲述了FPGA电路设计的方法和技巧，并给出了设计实例。本书主要内容包括：FPGA设计概述、Altera可编程逻辑器件、VHDL硬件描述语言、Quar tusIl6.0集成环境介绍、Altera器件的配置与调试、QuartusII中的宏模块、FPGA设计中的基本问题和FPGA电路设计实例。 　　本书内容全面，取材新颖，叙述清楚，理论联系实际，突出实用特色，并使用大量图表说明问题，便于读者对内容的理解和掌握。 　　本书既可用作高等工科院校电子与通信类专业高年级本科生和研究生相关课程的教材和参考书，又可作为广大电子设计人员的设计参考书或使用手册。 目录: 第1章　绪论 　1.1　EDA的发展历程 　1.2　可编程逻辑器件 　　1.2.1　ASIC的分类 　　1.2.2　SPLD 　　1.2.3　EPI-fD和CPLD 　　1.2.4　FPGA 　　1.2.5　FPGA与CPLD的比较 　　1.2.6　PLD厂商介绍 　1.3　PLD的设计 　　1.3.1　设计方法 　　1.3.2　设计流程 　　1.3.3　基于IP的设计 第2章　Altera可编程逻辑器件. 　2.1　概述 　2.2　FPGA 　　2.2.1　Stratix器件 　　2.2.2　StratixII器件 　　2.2.3　Cyclone器件 　　2.2.4　CycloneII器件 　　2.2.5　SIratixGX器件 　　2.2.6　StratixIIGX器件 　2.3　CPLD 　　2.3.1　MAX3000A器件 　　2.3.2　MAXII器件 　2.4　结构化ASIC 　　2.4.1　简述 　　2.4.2　HardCopyII器件 　2.5　成熟器件 　　2.5.1　FLEX1OK系列 　　2.5.2　FLEX8000系列 　　2.5.3　FLEX6000系列 　　2.5.4　ACEXlK系列 　　2.5.5　APEX20K系列 　　2.5.6　Mercury系列 　　2.5.7　Excalibur系列 　　2.5.8　MAX9000系列 　　2.5.9　MAX7000系列 　　2.5.10　MAX5000系列 　　2.5.11　Classic系列 　2.6　器件选型指南 第3章　硬件描述语言 　3.1　硬件描述语言概述 　3.2　VHDL程序的基本结构 　　3.2.1　实体说明 　　3.2.2　结构体 　　3.2.3　配置 　　3.2.4　库 　　3.2.5　程序包 　3.3　VHDL的描述方法 　　3.3.1　标识符 　　3.3.2　词法单元 　　3.3.3　数据对象 　　3.3.4　数据类型 　　3.3.5　操作运算符 　3.4　VHDL的常用语句 　　3.4.1　并行语句 　　3.4.2　顺序语句 第4章　QuartusII集成环境 第5章　A11Eera器件的配置与调试 第6章　QuartusII中的宏模块 第7章　FPGA设计中的基本问题 第8章　FPGA电路设计实例 附录A　文件的后缀 附录B　相关网址检索 参考文献

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