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第1章　引言1

1.1　数字集成电路的分类2

1.1.1　标准逻辑器件2

1.1.2　微处理器2

1.1.3　可编程逻辑器件3

1.2　NiosⅡ软核处理器3

1.2.1　NiosⅡ软核处理器系统简介4

1.2.2　可配置软核处理器的优点5

第2章　现场可编程门阵列器件6

2.1　可编程逻辑器件概述7

2.2　可编程逻辑器件的发展历程7

2.2.1　简单PLD的基本结构8

2.2.2　FPGA的基本结构12

2.3　Altera公司CycloneⅡ器件的工作原理14

2.4 CycloneⅡ系列器件的主要技术指标19

2.5 小结22

第3章 QuartusⅡ开发软件的使用&.23

3.1 简介24

3.2 创建工程25

3.3 设计输入29

3.3.1　建立文本设计文件30

3.3.2　建立图形设计文件31

3.3.3　层次化设计33

3.4　设计的编译35

3.5　设计的仿真验证37

3.5.1　创建仿真波形文件37

3.5.2　设计仿真39

3.6　引脚分配41

3.7　器件配置42

3.8　小结44

第4章　VHDL语言基础45

4.1　VHDL的历史46

4.2　VHDL的程序结构46

4.2.1　VHDL程序的基本结构47

4.2.2　实体47

4.2.3　结构体49

4.2.4　包集50

4.2.5　库50

4.3　VHDL的语言元素52

4.3.1　标识符52

4.3.2　对象类别与定义52

4.3.3　数据类型54

4.3.4　运算符56

4.4　并行语句58

4.4.1　并行信号赋值语句59

4.4.2　进程语句61

4.5　顺序语句62

4.5.1　顺序信号赋值语句62

4.5.2　条件（IF）语句62

4.5.3　选择（CASE）语句66

4.5.4　循环（LOOP）语句68

4.5.5　空操作（NULL）语句69

4.6　小结69

第5章　NiosⅡ软核处理器系统的开发过程71

5.1 概述72

5.2　配置NiosⅡ软核处理器系统73

5.2.1　创建NiosⅡ软核处理器系统74

5.2.2　配置NiosⅡ软核处理器系统75

5.3　产生NiosⅡ软核处理器系统79

5.3.1　产生NiosⅡ软核处理器系统模块79

5.3.2　NiosⅡ软核处理器系统的产生80

5.4　创建NiosⅡIDE环境下的应用工程81

5.4.1　NiosⅡIDE工程创建81

5.4.2　C语言源文件的编辑83

5.4.3　C语言源文件的编译85

5.5　C语言源程序的调试86

5.5.1　在目标电路板上运行程序86

5.5.2　在目标电路板上调试程序88

5.5.3　配置目标FPGA器件89

5.6　小结90

第6章　NiosⅡ软核处理器——程序运行时间的测量91

6.1　NiosⅡ软核处理器的结构92

6.2　NiosⅡ软核处理器94

6.2.1　“Core NiosⅡ”选项卡94

6.2.2 “Caches and Memory Interfaces”选项卡96

6.2.3 “Advanced Features”选项卡98

6.2.4 “JTAG Debug Module选项卡98

6.2.5 “Custom Instructions”选项卡100

6.3 程序运行时间的测量101

6.3.1 程序运行时间的测量方法102

6.3.2 NiosⅡ软核处理器对程序运行时间的影响103

6.4　浮点专用指令的使用105

6.4.1　浮点专用指令的添加105

6.4.2　浮点专用指令测试程序106

6.4.3　浮点专用指令测试结果108

6.5　小结109

第7章　8段数码管显示电路——并行输入／输出（PIO）内核的使用110

7.1　8段数码管111

7.2　并行输入／输出（PIO）内核112

7.2.1　并行输入／输出（PIO）内核的寄存器113

7.2.2　并行输入／输出（PIO）内核的配置113

7.2.3　C语言编程114

7.3　1位数码管的显示实验115

7.3.1　产生数码管的显示控制电路115

7.3.2　数码管显示控制程序116

7.3.3 目标芯片的配置119

7.4　多位数码管显示实验119

7.4.1 多位数码管显示控制电路119

7.4.2　4位数码管显示驱动函数121

7.4.3　4位数据的分离121

7.5　小结123

第8章　按键电路——中断的应用124

8.1　按键电路125

8.2　并行输入／输出（PIO）内核的中断126

8.2.1　并行输入／输出（PIO）内核涉及中断的相关寄存器126

8.2.2　并行输入／输出（PIO）内核中断的配置127

8.2.3　C语言编程130

8.3　NiosⅡ处理器的中断132

8.3.1　异常132

8.3.2　C语言编程133

8.4　1位按键电路的实验134

8.4.1　产生按键的控制电路134

8.4.2　1位按键控制程序135

8.4.3　数据类型137

8.4.4 alt_main()和main()的区别138

8.5 4位按键电路的实验138

8.5.1 4位按键控制电路138

8.5.2 4位按键控制程序139

8.6 小结142

第9章 Flash的编程——EPCS控制器、CFI控制器的使用144

9.1 EPCS控制器145

9.1.1 EPCS控制器概述145

9.1.2 EPCS控制器配置146

9.2 CFI控制器147

9.2.1 CFI控制器概述147

9.2.2 CFI控制器配置选项148

9.2.3 CFI控制器C语言编程149

9.3 Flash的编程实例150

9.3.1 硬件系统的SOPC设计——从EPCS引导程序方式150

9.3.2 系统软件设计——从EPCS引导程序方式152

9.3.3 从CFI_FLASH引导程序方式154

9.4 小结155

第10章 时钟信号的产生与测量——定时器（Interval Timer）内核的使用157

10.1 定时器内核158

10.1.1 定时器内核的组成158

10.1.2 定时器内核的寄存器158

10.1.3 定时器（Interval Timer）内核的配置160

10.1.4 C语言编程161

10.2 时钟信号产生实验162

10.2.1 时钟信号产生电路162

10.2.2 时钟信号产生电路控制程序164

10.3 定时器（Interval Timer）内核的中断实验165

10.4 信号的周期测量167

10.4.1 信号周期测量电路167

10.4.2 周期测量控制程序169

10.5 “看门狗”电路实验170

10.5.1 “看门狗”电路170

10.5.2 “看门狗”电路控制程序172

10.6 小结173

第11章 LCD12864液晶模块的驱动设计——SDRAM控制器内核的使用175

11.1 LCD12864液晶模块简介176

11.2 SDRAM控制器内核179

11.2.1 概述179

11.2.2 SDRAM控制器内核的配置选项181

11.2.3 时钟、PLL和时序184

11.2.4 SDRAM内核的C语言编程186

11.3 LCD12864模块的驱动实例187

11.3.1 LCD12864模块接口电路187

11.3.2 硬件系统的SOPC设计189

11.3.3 系统软件设计192

11.4 小结204

第12章 JTAG UART通信——JTAG UART内核的使用205

12.1 JTAG UART内核206

12.1.1 JTAG UART内核概述206

12.1.2 JTAG UART内核配置选项208

12.1.3 JTAG UART内核的C语言编程210

12.2 JTAG UART通信实例210

12.2.1 硬件系统的SOPC设计210

12.2.2 系统软件设计212

12.3 小结215

第13章 SD卡读写控制设计——SPI内核的使用216

13.1 SD卡简介217

13.2 SPI内核219

13.2.1 SPI内核综述219

13.2.2 SPI内核配置选项221

13.2.3 SPI的C语言编程223

13.3 SD卡读写实例224

13.3.1 SD卡与FPGA接口电路224

13.3.2 硬件系统的SOPC设计224

13.3.3 系统软件设计227

13.4 小结236

第14章 数字信号频率测量电路的设计237

14.1 频率测量原理和电路设计要求238

14.2 频率测量电路的系统设计238

14.3 频率测量电路的单元电路设计240

14.3.1 计数器电路240

14.3.2 计数器控制电路242

14.3.3 NiosⅡ软核处理器系统245

14.4 频率测量电路的系统调试248

14.4.1 系统集成248

14.4.2 测试方案和使用仪器250

14.4.3　测量数据及数据分析250

14.5　设计总结251

第15章　信号频谱分析电路的设计252

15.1　频谱的概念253

15.2　离散傅里叶变换253

15.3　信号频谱分析电路的系统设计255

15.4　信号频谱分析电路的单元电路设计256

15.4.1　频谱分析模块256

15.4.2　采样速率控制电路264

15.5　信号频谱分析电路的系统调试268

15.5.1　系统集成268

15.5.2　信号频谱分析程序框图270

15.5.3　系统测量和数据分析271

15.6　设计总结272

参考文献274