Xilinx FPGA开发实用教程_徐文波，田耘著_9787302286431

　　《Xilinx FPGA开发实用教程（第2版）（配光盘）（EDA工程技术丛书）》系统地论述了Xilinx FPGA开发方法、开发工具、实际案例及开发技巧，内容涵盖Xilinx器件概述、Verilog HDL开发基础与进阶、Xilinx FPGA电路原理与系统设计、基于ISE Foundation的逻辑设计、时序分析、逻辑开发专题、基于EDK的嵌入式系统设计、基于System Generator的DSP系统设计、数字信号处理专题以及SERDES技术专题共10章。各章均以实战开发为目的，结合最新版本的软硬件特征，覆盖了FPGA的各主要应用领域。配套光盘中包含了书中所有的实例代码，便于读者快速动手实践。书中融汇了作者多年的工程开发经验，希望能够极力帮助读者提高工程开发能力。
　　《Xilinx FPGA开发实用教程（第2版）（配光盘）（EDA工程技术丛书）》适合作为电子信息工程、通信工程、自动化、计算机科学与技术等相关专业的高年级本科生及研究生的教学用书，也可以作为从事FPGA设计工作的工程师的参考图书。

　　赛灵思（Xilinx）公司作为可编程器件（PLD）的领导厂商，占有超过50%的市场份额，为客户提供可编程逻辑芯片（CPLD、FPGA和PROM）、软件设计工具、不同等级的知识产权核（IP Core）以及系统级的完整解决方案。
　　随着工艺和设计水平的不断提高，FPGA在数字系统中所扮演的角色也从逻辑胶合者提升到处理核心。从2006年起，赛灵思公司的FPGA就涵盖了逻辑应用、数字信号处理以及嵌入式三大应用领域。到目前为止，赛灵思已成为完整的解决方案提供者。例如，量产的Spartan 6系列FPGA采用45nm工艺，广泛应用在中低规模系统中，如机器视觉、机顶盒以及广泛的多媒体处理等；量产的Virtex5/6系列FPGA分别采用65nm、40nm工艺，主要面向高端应用，如高速互联网络、无线通信、宽带接入以及汽车工业等。28nm的7系列FPGA（Artix、Kintex和Virtex三个低、中、高系列）也已逐渐量产，进一步提升FPGA系统设计能力。此外，Zynq7000可扩展处理平台（EPP）将ARM CortexA9 双核处理器系统与可编程逻辑紧密集成在一起，为业界带来革命性的创新解决方案。
　　基于赛灵思公司的领先技术，更多的工程师和研究人员已加入到赛灵思FPGA的开发队伍中。在过去四年中，赛灵思公司通过大学和开源社区OpenHard，开展了三届开源硬件创新大赛以及多个网络研讨会，但切入点都比较零散，不能形成系统化知识体系。　　　《Xilinx FPGA开发实用教程》第一版于2008年出版，弥补了上述不足，帮助广大技术人员、在校的研究生和高年级本科生尽快掌握Xilinx FPGA的开发流程，连续印刷4次，深受读者欢迎。由于FPGA技术发展迅速，因此作者更新了原书内容，并以最新的ISE13.x版本和量产的6系列器件为例进行介绍，更加符合FPGA发展趋势。
　　整体而言，本书具有以下三项特色：首先，从逻辑设计、数字信号处理、嵌入式系统设计和高速连接四个方面系统地介绍了Xilinx FPGA的开发与应用，条理清晰、思路明确，符合FPGA目前和未来的发展趋势；其次，较为详细地介绍了Xilinx FPGA的开发技巧，融入了作者的工程开发经验，对于初学者和工程开发人员来讲都具有较强的可读性；最后，极为全面地介绍了赛灵思公司的ISE、System Generator以及EDK开发软件，非常系统和完整。
　　因此，对于在校研究生、高年级本科生及从事FPGA开发的工程师来说，本书是一本较为理想的EDA教材和工程工具书，我郑重地将其推荐给大家！希望通过本书的出版，使更多的读者掌握赛灵思FPGA的开发技能，更好地促进FPGA开发技术的普及和推广。
　　赛灵思（Xilinx）公司中国区大学计划经理谢凯年博士2012年6月

　　2008年10月，作者有幸聆听了Xilinx公司全球CTO Ivo Bolsens先生在清华大学所作的题为“FPGA：The future platform for transforming, transporting and computing”的演讲，感触颇深。Ivo Bolsens先生指出了FPGA的三大应用领域：数字处理中的信号变换、高速交换中的数据收发以及求解中的复杂计算。作者带着感慨基于当时的ISE 9.1软件版本，编写了《Xilinx FPGA开发实用教程》一书，受到读者青睐，多次重印。经过3年多的发展，Xilinx公司的软、硬件均有大幅升级，ISE软件已升级到13.x版本，FPGA已经发展到28nm的“7”系列芯片。因此作者在第1版的基础上，结合ISE软件和FPGA特征，重新整理了原稿，删除了部分冗余、陈旧的内容，形成了此次的修订版版本。
　　同第1版一样，修订版版本中的全部内容都是作者实际项目开发经验和Xilinx公司各类文档、书籍的结合体，全部信息几乎都可以从Xilinx网站以及Google上找到渊源，不过我们仍然向您推荐本书，因为网络的信息是分散的、杂乱的，且正确性不是100%的，本书各章内容的安排是从大量的实践中总结出来的，循序渐进，条理清楚，且都经过作者验证，我们的目的就是从Ivo Bolsens先生的观点出发，结合项目开发，将网络上尽可能多的相关信息以相对较高的质量组合起来。
　　本书适合电子、通信以及计算机等相关专业的研究生和高年级本科生使用，同时也适合于从事Xilinx系列FPGA设计和开发的工程师。毫无疑问，市场上已经有很多关于FPGA设计的书籍，我们也不认为本书是其中最重要的一本，但我们意识到FPGA开发一定要结合芯片特点以及提供商的诸多建议和协议，只有这样才能真正掌握其开发之道。
　　在第1版中，由于未配备光盘，缺少实际的工程和电子版本代码，不利于快速学习，广大读者多次给作者指出这一不足。因此，在修订版本中，我们将全书所有内容都移植在小巧的S6 CARD板卡（基于Spartan 6 LX9的开发板，和身份证大小一样，通过USB供电和调试，无须下载线缆）上，并将所有的工程文件附在光盘上，为读者提供通用的验证平台。S6 CARD板卡的详细信息可参考与非网相关介绍（http://www.openhw.org/shop/index.php?action=productandid=248）。
　　全书各章由徐文波、田耘共同完成编写。此外，在成文过程中参考了较多的书籍、论文和网络文献，在此向广大作者表示深深谢意。
　　FPGA技术博大精深且发展迅猛，不可能通过一本书进行全方位的详细介绍，更多还需要读者自己动手实践。由于作者水平有限，FPGA技术发展迅速，书中难免存在不妥之处，敬请广大读者指正。

　　作者
　　2012年5月

　　7.内嵌专用硬核
　　内嵌专用硬核是相对底层嵌入的软核而言的，指FPGA处理能力强大的硬核（Hard Core），等效于ASIC电路。为了提高FPGA性能，芯片生产商在芯片内部集成了一些专用的硬核。例如，为了提高FPGA的乘法速度，主流的FPGA中都集成了专用乘法器；为了适用通信总线与接口标准，很多高端的FPGA内部都集成了串并收发器（SERDES），可以达到数十吉比特／秒的收发速度。
　　例如，Xilinx公司的高端产品不仅集成了Power PC或者ARM A9系列高性能CPU，还内嵌了DSP Core模块，其相应的系统级设计工具是EDK和Platform Studio，并以此提出了片上系统SoC的概念。通过Power PC、Miroblaze、Pieoblaze等处理器平台，能够开发标准的DSP处理器及其相关应用，达到SoC的开发目的。
　　1.2.3软核、硬核及固核
　　IP（Intelligent Property）核是具有知识产权核的集成电路芯核总称，是经过反复验证过的、具有特定功能的宏模块，与芯片制造工艺无关，可以移植到不同的半导体工艺中。到了SoC阶段，IP核设计已成为ASIC电路设计公司和FPGA提供商的重要任务，也是其实力体现。对于FPGA开发软件，其提供的IP核越丰富，用户的设计就越方便，其市场占有率就越高。目前，IP核已经变成系统设计的基本单元，并作为独立设计成果被交换、转让和销售。
　　从IP核的提供方式上，通常将其分为软核、硬核和固核三类。从完成IP核所花费的成本来讲，硬核代价最大；从使用灵活性来讲，软核的可复用性最高。在FPGA领域中，最常用的是软核和硬核这两类IP。
　　1.软核
　　软核在EDA设计领域指的是综合之前的寄存器传输级（RTL）模型；具体在FPGA设计中指的是对电路的硬件语言描述，包括逻辑描述、网表和帮助文档等。软核只经过功能仿真，需要经过综合以及布局布线才能使用。其优点是灵活性高、可移植性强，允许用户自配置；缺点是对模块的预测性较低，在后续设计中存在发生错误的可能性，有一定的设计风险。软核是IP核应用最广泛的形式。
　　Xilinx公司一直以来提供的软核IP资源比其他厂家都更为丰富，全部集成在开发组件Core Generator中，本书将在4.2.4节对其进行详细说明。
　　2.固核
　　固核在EDA设计领域指的是带有平面规划信息的网表；具体在FPGA设计中可以看做带有布局规划的软核，通常以RTL代码和对应具体工艺网表的混合形式提供。将RTL描述结合具体标准单元库进行综合优化设计，形成门级网表，再通过布局布线工具即可使用。和软核相比，固核的设计灵活性稍差，但在可靠性上有较大提高。目前，固核也是IP核的主流形式之一。
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