FPGA数字系统设计与开发实战指南

"FPGA数字系统设计" 本书详细阐述了FPGA（Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）在数字电子系统设计中的应用。FPGA是一种可编程的集成电路，允许用户根据需求配置其内部逻辑，广泛应用于各种数字系统的快速原型设计和定制化开发。 在介绍FPGA基础知识部分，书中涵盖了可编程逻辑器件的概述，包括其发展历程、类型以及设计软件的使用。FPGA被特别强调，讨论了FPGA的优势，如高速设计灵活性、低功耗和即时可用性。此外，书中还列举了主要的FPGA供应商，如Xilinx、Intel（前身为Altera）等，帮助读者了解市场上的主流选择。 深入到设计层面，书中详细介绍了两种常用的硬件描述语言——VHDL（VHSIC Hardware Description Language）和Verilog HDL。VHDL的历史、特点被逐一解析，它是一种用于描述数字电路的文本语言，有助于工程师实现复杂逻辑设计。Verilog HDL同样作为重要的设计工具，也有其独特的应用领域和优势。 接着，书中通过7个具体的工程案例，展示了FPGA在实际应用中的强大功能： 1. I2C协议接口：I2C是一种简单、低速的串行通信协议，适用于微控制器与外部设备之间的通信。书中说明了如何使用FPGA来实现I2C协议要求的接口，包括主设备和从设备的控制逻辑。 2. UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步收发传输器）控制器：UART是常见的串行通信接口，用于实现设备间的全双工通信。书中将解释如何构建一个FPGA UART控制器，处理波特率生成、数据接收和发送等任务。 3. USB接口控制器：USB接口在现代电子设备中广泛应用，提供高速数据传输能力。书中的案例展示了如何设计FPGA实现USB接口控制器，兼容不同版本的USB规范。 4. 数字视频信号处理器：这部分讲解了如何利用FPGA处理和生成数字视频信号，可能涉及像素处理、图像增强和视频流控制等。 5. VGA/LCD显示控制器：FPGA可以用于驱动显示器，如VGA或LCD，实现图像的实时渲染和显示。 6. CAN总线控制器：CAN（Controller Area Network）总线是汽车和工业自动化领域的标准通信协议。书中会介绍FPGA如何实现CAN总线的物理层和数据链路层功能。 7. 以太网控制器：以太网是局域网中最常见的通信协议，书中详细阐述了如何使用FPGA构建一个以太网控制器，实现MAC层和物理层的功能。 每个案例都基于真实的工程实践，融入了作者丰富的开发经验，提供了完整的开发流程，帮助读者从理论到实践全面掌握FPGA设计。无论是初学者还是有经验的FPGA开发者，都能从中受益，提升自己的设计技能和解决问题的能力。