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1 概述1

1．1 数字系统与专用集成电路（ASIC）1

1．1．1 现代信息产业的特征——数字化1

1．1．2 数字系统的核心——专用集成电路（ASIC）2

1．2 数字系统的工艺集成技术与现场集成技术5

1．2．1 工艺集成技术5

1．2．2 现场集成技术17

2 Xilinx现场可编程逻辑器件的结构原理37

2．1 Xilinx可编程逻辑器件的分类37

2．1．1 高密度型和低成本型的可编程逻辑器件37

2．1．2 SRAM编程型和FLASH编程型的可编程逻辑器件39

2．1．3 器件向低功耗、大规模、系统级方向发展42

2．2 Xilinx低成本普及型FPGA的结构及工作原理43

2．2．1 Spartan-XL系列FPGA43

2．2．2 Spartan-II系列FPGA61

2．3．1 VirtexTM-E 1．8V系列FPGA68

2．3 Xilinx高密度系统级FPGA的结构与工作原理68

2．3．2 VirtexTM-E系列FPGA先进的结构特征74

2．3．3 VirtexTM 2．5V系列FPGA的结构和功能原理78

2．3．4 专门单元的设计及使用原理81

2．4 Xilinx CPLD的基本结构与工作原理91

2．4．1 低功耗的Cool Runner CPLD结构原理91

2．4．2 XC9500系列CPLD结构和工作原理96

3．2 FPGA现场集成的设计流程110

3．1 概述110

3 开发系统与设计流程110

3．3 Foundation开发系统111

3．3．1 Foundation项目管理器112

3．3．2 设计输入工具114

3．3．3 设计综合/实现工具120

3．4 开发系统的环境设定131

3．4．1 软件工具的环境要求131

3．4．2 系统的目录结构及文件132

3．4．3 环境配置134

3．4．4 关于设计项目结构135

3．4．5 关于Foundation的库资源137

3．4．6 开发工具属性的设定137

3．5 IP Core资源的使用及Core Generator工具141

3．5．1 概述141

3．5．2 Core Generator工具介绍141

3．5．3 VHDL输入设计时Core Generator系统的应用143

3．6 设计实例147

3．6．1 实例的功能说明147

3．6．2 设计输入过程148

3．6．3 设计仿真过程157

3．6．4 设计实现过程160

3．6．5 编程和测试161

3．7 ISE开发系统161

3．7．1 运行Foundation Series ISE软件162

3．7．2 项目导航器162

3．7．3 设计输入165

3．7．4 设计综合166

3．7．5 设计约束167

3．7．6 设计实现168

3．7．7 设计仿真171

3．7．8 器件编程172

4 VHDL设计方法173

4．1 概述173

4．1．1 VHDL的能力174

4．1．3 VHDL的设计步骤175

4．1．2 VHDL的不足之处175

4．2 VHDL的模型结构176

4．2．1 设计实体176

4．2．2 实体说明176

4．2．3 构造体178

4．3 VHDL语言的基本要素181

4．3．1 标识符181

4．3．2 数据对象183

4．3．3 数据类型和子类型186

4．3．4 运算符193

4．4 VHDL基本描述语句199

4．4．1 并行语句200

4．4．2 顺序语句208

4．4．3 其他常用语句215

4．5 VHDL设计的库、程序包和配置228

4．5．1 VHDL设计的库资源228

4．5．2 VHDL设计的程序包229

4．5．3 VHDL的元件配置237

4．6 VHDL的基本设计241

4．6．1 组合逻辑电路的设计241

4．6．2 同步逻辑电路（Synchronous Logic）248

4．6．3 典型设计实例257

4．6．4 建立测试平台266

5．1 同步电路设计技巧272

5．1．1 同步电路与异步电路的基本概念272

5 数字系统设计与现场集成技巧272

5．1．2 FPGA现场集成中常见的问题274

5．1．3 同步逻辑电路设计中的基本技巧279

5．2 多级逻辑设计技巧281

5．2．1 FPGA实现中的基本时延282

5．2．2 流水线的基本概念283

5．2．3 流水线应用的设计284

5．3．1 数字系统现场集成的系统级设计过程286

5．3 数字系统的FPGA现场集成设计中的基本问题286

5．3．2 现场集成设计中的仿真287

5．3．3 可编程器件的选择方案288

5．3．4 低功耗设计295

5．4 FPGA应用设计中的技巧297

5．4．1 阶层化设计297

5．4．2 为优化逻辑而进行复制300

5．4．3 状态机设计302

5．4．4 标签的使用303

5．5．1 高速电路的定义304

5．5 高速电路设计304

5．5．2 输入输出阻抗影响电路的负载能力305

5．5．3 阻抗匹配305

5．5．4 电源对系统的干扰306

5．5．5 接地307

5．5．6 串扰抑制307

6 现场集成技术的应用309

6．1 锁相环技术在现场集成设计中的应用309

6．1．1 时钟延时和相位偏移309

6．1．2 锁相环基本原理311

6．1．3 DLL单元库及设计考虑312

6．1．4 应用实例313

6．2 线性反馈移位寄存器LFSR的现场集成设计322

6．2．1 VirtexTM系列FPGA中的CLB结构322

6．2．2 扩频码的产生324

6．2．3 线性反馈移位寄存器LFSR324

6．2．4 实现方法326

6．3 PCI总线接口的现场集成设计327

6．3．1 用FPGAs实现PCI接口的灵活性328

6．3．2 PCI总线接口结构329

6．3．3 PCI接口的设计原理及系统构造330

6．3．4 采用IP核资源的系统现场集成设计334

6．3．5 实例的设计流程336

6．3．6 设计技巧340

6．4 1．6GB/s DDR SDRAM控制器的现场集成设计343

6．4．1 DDR SDRAM的设计原理及系统结构343

6．4．2 DDR SDRAM的实现352

6．4．3 线路板设计分析354

6．4．4 线路板布局设计357

附录359

附录一 Xilinx FPGA和CPLD一览359

附录二 Xilinx FPGA（CPLD）开发系统一览362

调查表363

参考文献365