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第1章频率计设计1

1.1频率计原理1

1.1.1直接测频法2

1.1.2同步测频法2

1.1.3测周期法3

1.2原理构架4

1.3硬件组成4

1.3.1总体硬件图4

1.3.2 FPGA硬件设计4

1.3.3前端调理电路设计4

1.3.4方波生成电路设计6

1.3.5 LCD 1602电路设计7

1.4 FPGA设计7

1.4.1顶层设计图7

1.4.2 LCD 1602控制器8

1.4.3产生方波信号11

1.4.4计数器模块12

1.5本章小结13

第2章人机界面设计14

2.1原理构架14

2.2硬件组成16

2.2.1总体硬件图16

2.2.2 FPGA部分16

2.2.3 PS2键盘部分19

2.2.4液晶模块20

2.2.5 VGA模块20

2.2.6蜂鸣器模块21

2.3 FPGA设计21

2.3.1 PS2控制模块21

2.3.2液晶控制模块22

2.3.3 VGA驱动模块27

2.3.4蜂鸣器驱动模块30

2.4改进要点34

2.4.1添加触摸屏模块34

2.4.2 VGA模块的改进方法35

2.4.3其他模块的改进方法35

2.5本章小结36

第3章信号源设计37

3.1信号发生原理37

3.1.1信号的产生37

3.1.2 DDS原理38

3.1.3 DDS的优点39

3.1.4 DDS参数40

3.1.5 DDS实现方法42

3.2原理构架43

3.3硬件组成44

3.3.1总体硬件图44

3.3.2人机交互部分46

3.3.3 DAC部分47

3.3.4信号调理设计47

3.3.5晶振输入部分48

3.4 FPGA设计48

3.4.1相位累加器模块48

3.4.2 ROM模块50

3.4.3人机交互模块55

3.4.4波形选择模块58

3.5改进要点58

3.5.1压缩ROM表58

3.5.2更换DAC59

3.5.3改进构架60

3.6本章小结60

第4章高速数据采集系统设计61

4.1数据采集方法61

4.2数据采集设计思路62

4.2.1传统数据采集模型62

4.2.2高速数据采集模型62

4.2.3基于FPGA数据采集原理63

4.3原理构架64

4.4硬件组成65

4.4.1硬件总体框架65

4.4.2高速A/D65

4.4.3信号调理电路68

4.4.4后端CPU68

4.4.5 PCB布线注意事项70

4.5 FPGA设计70

4.6后端处理设计76

4.6.1软件流程图76

4.6.2读取FIFO76

4.6.3数据处理和显示77

4.7改进要点77

4.7.1提高采样率77

4.7.2提高分辨率78

4.7.3其他改进要点78

4.8本章小结80

第5章FPGA的SOPC及嵌入式智能设计81

5.1嵌入式应用程序开发81

5.1.1创建一个嵌入式项目81

5.1.2代码编辑基本知识及通用设置81

5.1.3编辑器87

5.2 TASKING工具链88

5.2.1嵌入式软件构建流程88

5.2.2绑定目标项目89

5.2.3处理器选项89

5.2.4 C编译器选项90

5.2.5汇编语言编译器选项98

5.2.6链接选项99

5.2.7编译器输出100

5.2.8第一次编译100

5.3利用微处理器软核101

5.3.1在FPGA原理图中使用微处理器软核101

5.3.2片上调试功能101

5.3.3放置一个软核到FPGA原理图102

5.4连接一个嵌入式项目到硬件设计105

5.4.1连接一个嵌入式项目到FPGA项目105

5.4.2连接程序存储器到处理器核106

5.4.3连接项目107

第6章LiveDesign实时设计及嵌入式软件调试109

6.1初始化LCD109

6.1.1使用提供的LCD控制模块110

6.1.2开发一个自定义的LCD软件模块110

6.2使用LiveDesign初始化LCD110

6.2.1调整软件定时环路110

6.2.2校验LCD写操作118

6.2.3校验LCD读操作120

6.2.4 LCD指令定义121

6.3调试设计122

6.3.1调试菜单122

6.3.2嵌入式控制面板123

6.3.3代码调试129

第7章FPGA设计提高——Wishbone130

7.1设计一个视频显示系统130

7.1.1视频捕获具体细节130

7.1.2在触摸屏上显示视频的具体细节131

7.1.3系统的高层次观察131

7.2使用微处理器软核131

7.2.1在FPGA原理图中使用软核132

7.2.2访问软核使用资料133

7.2.3 TSK3000处理器133

7.2.4放置一个软核到FPGA原理图135

7.3 Wishbone互联架构135

7.3.1 Wishbone兼容的核135

7.3.2 Wishbone界面信号描述136

7.3.3 Wishbone信号管脚命名原则137

7.4放置FPGA外设138

7.5总线互联和仲裁140

7.5.1 Wishbone互联器件WB _INTERCON141

7.5.2配置Wishbone互联元件141

7.5.3连接外设143

7.5.4管理存储器访问144

7.5.5多主公用一从的仲裁方法144

7.5.6 Wishbone双主或多主器件145

7.5.7配置Wishbone多主器件146

7.5.8多主器件的定义147

7.6与外部存储器接口连接148

7.6.1配置SRAM控制器148

7.6.2布局和配置存储器控制器149

7.6.3从器件的多个存储器150

7.6.4放置元件的端口接插件151

7.6.5连接FPGA设计153

7.7配置处理器存储器153

7.7.1处理器存储器的划分154

7.7.2配置处理器存储器155

7.7.3配置处理器外设155

7.7.4定义处理器外设156

7.8确定设计、编译和错误处理157

7.9新建FPGA项目的嵌入式系统157

7.9.1编辑基础157

7.9.2绑定目标项目158

7.9.3项目选项158

7.9.4链接嵌入式项目到FPGA项目165

7.9.5链接嵌入式项目到FPGA项目167

7.9.6构建整个设计并查看实时更新软件的效果167

7.10更新设计以显示视频170

7.10.1定义段170

7.10.2实时更新软件171

7.10.3更新软件以显示视频172

7.10.4更新 Wishbone端口I/O174

7.10.5使用虚拟仪器175

7.10.6添加虚拟仪器176

7.10.7重新构建带有虚拟仪器的项目178

7.10.8更新嵌入式项目以使用虚拟仪器178

7.10.9添加附加的源文件178

7.10.10更新mam.c主函数180

7.10.11用虚拟仪器来监控设计185

第8章嵌入式软件代码调试及C到硬件188

8.1处理器核实时调试188

8.1.1片上调试188

8.1.2仿真188

8.1.3嵌入式控制面板189

8.1.4 Nexus调试器194

8.2 C到硬件195

8.2.1 C到硬件编译器的优点196

8.2.2使用CHC编译器196

8.2.3 C到硬件的实现197

8.2.4为C到硬件提供空间197

8.2.5添加特殊应用处理器ASP197

8.2.6给ASP访问到存储器198

8.2.7配置ASP201

8.2.8通过ASP完善性能202

第9章虚拟仪器调试及JTAG边界扫描204

9.1虚拟仪器简介204

9.2使能嵌入式虚拟仪器209

9.3使用嵌入式虚拟仪器209

9.4 FPGA项目与试验板交互213

9.4.1 Nanoboard通信213

9.4.2技术背景214

9.4.3 FPGA 1/O状态实时显示216

9.4.4实时交叉探针218

9.4.5在Nanoboard上观察PWM项目218

第10章FPGA到PCB转换及同步更新219

10.1移植设计到预备的FPGA器件219

10.1.1选择适合该设计的FPGA器件219

10.1.2绑定为一个新的 FPGA器件220

10.1.3灵活配置222

10.1.4绑定设计到一个新的FPGA器件225

10.1.5压缩设计225

10.2从FPGA到PCB项目227

10.2.1各文档间的关系227

10.2.2 FPGA到PCB向导的应用229

10.2.3 FPGA配置229

10.2.4 FPGA管脚分配230

10.2.5选择目标PCB项目232

10.2.6配置FPGA器件原理图232

10.2.7配置顶层原理图及其方框图232

10.2.8运行FPGA到PCB向导233

10.2.9修改自动生成的原理图235

10.2.10关于FPGA特殊用途的管脚235

10.2.11重新创建自动生成的原理图236

10.3保持项目间同步236

10.3.1 FPGA工作区映射图Workspace Map236

10.3.2同步对话框238

10.3.3同步匹配信号239

10.3.4同步未匹配信号240

10.4配置FPGA I/O243

10.4.1 配置I/O标准243

10.4.2使用FPGA信号管理器244

10.5手动链接FPGA和PCB项目245

10.5.1支持器件246

10.5.2创建链接247

10.5.3链接自动生成的原理图到现有PCB项目249

10.5.4手动连接PCB到FPGA项目249

10.6管脚交换250

10.6.1 PCB文档中管脚交换250

10.6.2 FPGA项目中管脚交换256

10.6.3在PCB和FPGA项目中同步管脚交换257

10.6.4管脚交换和同步更新257

第11章测量仪器平台系统设计259

11.1平台设计思路及框架259

11.1.1原理框架260

11.1.2模块划分260

11.1.3模拟电路模块260

11.1.4高速ADC模块262

11.2硬件组成267

11.2.1硬件总体框架267

11.2.2模拟前端268

11.2.3高速A/D269

11.2.4 FPGA芯片275

11.2.5后端CPU276

11.2.6辅助电路280

11.3 FPGA设计281

11.4后端处理设计291

11.4.1读取FIFO292

11.4.2数据处理算法——FIR292

11.4.3数据处理算法——IIR293

11.4.4数据处理算法——卷积293

11.4.5数据处理算法——傅里叶变换295

11.4.6数据处理算法——A律298

11.5误差分析300

11.6应用实例300

11.6.1超声测量300

11.6.2数字示波器301

11.7改进要点301

11.8本章小结302

参考文献303