国外经典FPGA教材---高级FPGA设计 结构、实现和优化

tiankai001

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 高级FPGA设计 结构、实现和优化



FPGA技术自20世纪80年代中期出现至今，经历了20多年的发展，正在得到越来越广泛的应用，包括各个领域的数字系统、数字信号处理(DSP)系统和嵌入式系统都会用到FPGA器件。与此同时，FPGA也引起电子设计技术的深刻变革，FPGA的可编程特性使得设计者可以在应用现场，利用计算机上自动化设计软件完成数字系统产品样机的设计、更新和调试，不仅缩短了产品的上市时间，而且也能适应技术标准和协议的更新和升级，延长了产品的寿命周期。

　　FPGA技术的这些特点要求设计者的设计能力不断提高，除了自动化设计软件在不断完善和升级，还要求设计者有更丰富的系统设计知识、软／硬件的设计本领和面对实际问题的处理能力。为了满足广大FPGA设计者的上述需要，获得明尼苏达大学电子工程理科硕士学位的Steve Kilts，作为Spectrum Design Solutions的共同创建者和主要工程师，他与他的团队已经成功地完成许多委托项目，作者具有丰富和广泛的FPGA设计经验，包括在音频、DSP、高速计算和总线结构、IC测试、工业自动化和控制、嵌入微处理器、PCI、医疗系统设计、商用飞机和ASIC样机等广泛的领域。同时他在瞄准速度高、面积小和功率低的FPGA设计中进行性能的舍取方面积累了多年的经验。

　　“高级FPGA设计——结构、实现和优化”一书强调FPGA设计和实现中的高级课题，工程师和计算机科学家通过此书可以加速掌握FPGA设计的学习过程，由于强调实际的设计，逻辑和实践的方法，使读者可应对特殊的设计挑战，显著减少设计中的弯路，使读者增长和补充可行的经验，这些实用的参考包括：

　　·说明每个课题的波形图和电路图

　　·用Verilog程序说明典型问题的例子

　　·给出大量应用的案例研究

　　·每章结尾的小结

　　此书按照典型的设计流程来安排各章的次序。前几章讨论结构，然后是仿真，再是综合，接着是布图等。书中其余的章节是实例，作者选择Verilog作为硬件描述语言，选择Xilinx公司作为FPGA的销售商，选择Synplicity作为综合和布图的工具，书中覆盖的课题可以方便地映射到VHDL语言、Altera销售商、Mentor Graphics的工具，所以，即使对于使用其他技术的读者，此书仍然是有价值的。

　　对于为了获得高层次FPGA设计技巧的工程师和计算机科学家来说，本书是理想的。同时，本书可用来作为内行经验的参考，对电子工程和计算机科学的高年级学生和硕士生来说，本书也是一本杰出的教科书。




　本书主要讲解了FPGA设计、方法和实现。这本书略去了不太必要的理论、推测未来的技术、过时工艺的细节，用简明、扼要的方式描述FPGA中的关键技术。主要内容包括：设计速度高、体积小、功耗低的体系结构方法，时钟区域，实现数学函数，浮点单元，复位电路，仿真，综合优化，布图，静态时序分析等。

　　本书把多年推广到诸多公司和工程师团队的经验以及由白皮书和应用要点汇集的许多知识进行浓缩，可以帮助读者成为高级的FPGA设计者。

　　本书以FPGA设计为主题，覆盖了实践过程中最可能遇到的深层次问题，并提供了经验指导。在某些方面，本书能够取代有限的工业经历，免去读者学习的困难。这种先进的，实用的方法，成为此书的特色。

　　这本书把多年推广到诸多公司和工程师团队的经验以及由专门的白皮书和应用要点汇集的许多知识进行浓缩，可以用来完善工程师的知识，帮助他们成为高级的FPGA设计者。


https://download.eeworld.com.cn/detail/Timson/1754

tiankai001

译者序
前言
第1章 高速度结构设计
1.1 高流量
1.2 低时滞
1.3 时序
1.3.1 添加寄存器层次
1.3.2 并行结构
1.3.3 展平逻辑结构
1.3.4 寄存器平衡
1.3.5 重新安排路径
1.4 小结

第2章 面积结构设计
2.1 折叠流水线
2.2 基于控制的逻辑复用
2.3 资源共享
2.4 复位对面积的影响
2.4.1 无复位的资源
2.4.2 无置位的资源
2.4.3 无同步复位的资源
2.4.4 复位RAM
2.4.5 利用置位／复位触发器引脚
2.5 小结

第3章 功耗结构设计
3.1 时钟控制
3.1.1 时钟偏移
3.1.2 控制偏移
3.2 输入控制
3.3 减少供电电压
3.4 双沿触发触发器
3.5 修改终端
3.6 小结

第4章 设计实例：高级加密标准
4.1 AES结构
4.1.1 一级字节代换
4.1.2 零级行间移位
4.1.3 两个流水线级列混合
4.1.4 一级轮密钥加
4.1.5 紧缩结构
4.1.6 部分流水线结构
4.1.7 完全流水线结构
4.2 性能与面积
4.3 其他的优化

第5章 高级设计
5.1 抽象设计技术
5.2 图形状态机
5.3 DSP设计
5.4 软硬件协同设计
5.5 小结

第6章 时钟区域
6.1 跨越时钟区域
6.1.1 准稳态
6.1.2 解决方案一：相位控制
6.1.3 解决方案二：双跳技术
6.1.4 解决方案三：FIFO结构
6.1.5 分割同步模块
6.2 在ASIC样机中的门控时钟
6.2.1 时钟模块
6.2.2 选通移除
6.3 小结

第7章 设计实例：12S与SPDIF
7.1 I2S
7.1.1 协议
7.1.2 硬件结构
7.1.3 分析
7.2 SPDIF
7.2.1 协议
7.2.2 硬件结构
7.2.3 分析

第8章 实现数学函数
8.1 硬件除法
8.1.1 乘法和移位
8.1.2 迭代除法
8.1.3 Goldschmidt方法
8.2 泰勒和Mactaurin级数展开
8.3 CORDIC算法
8.4 小 结

第9章 设计实例：浮点单元
9.1 浮点格式
9.2 流水线结构
9.2.1 Verilog实现
9.2.2 资源和性能

第10章 复位电路
10.1 同步和异步复位
10.1.1 完全异步复位的问题
10.1.2 完全同步复位
10.1.3 异步确立同步释放
10.2 混合复位类型
10.2.1 不可复位触发器
10.2.2 内部产生复位
10.3 多时钟区域
10.4 小结

第11章 高级仿真
11.1 测试台结构
11.1.1 测试台元件
11.1.2 测试台流程
11.2 系统激励
11.2.1 MATLAB
11.2.2 总线功能模型
11.3 编码覆盖范围
11.4 门级仿真
11.5 触发覆盖范围
11.6 运行时间陷阱
11.6.1 时间刻度
11.6.2 毛刺抑制
11.6.3 组合延时模型
11.7 小结

第12章 综合编码
12.1 判决树
12.1.1 特权与并行性
12.1.2 完全条件
12.1.3 多控制分支
12.2 陷阱
12.2.1 阻塞与非阻塞
12.2.2 for环路
12.2.3 组合环路
12.2.4 推论的锁存器
12.3 设计组织
12.3.1 分割
12.3.2 参数化
12.4 小结

第13章 设计实例：安全散列算法
13.1 SHA-1结构
13.2 实现结果

第14章 综合优化
14.1 速度与面积
14.2 资源共享
14.3 流水线、重新定时和寄存器平衡
14.3.1 复位对寄存器平衡的影响
14.3.2 重新同步寄存器
14.4 有限状态机编译
14.5 黑匣子
14.6 物理综合
14.6.1 前向注释和反向注释
14.6.2 基于图形的物理综合
14.7 小结

第15章 布图
15.1 设计分割
15.2 关键路径布图
15.3 布图风险
15.4 最佳布图
15.4.1 数据通道
15.4.2 高扇出
15.4.3 器件结构
15.4.4.可重用性
15.5 减小功耗
15.6 小结

第16章 布局布线优化
16.1 优化约束
16.2 布局和布线之间的关系
16.3 逻辑复制
16.4.跨层次优化
16.5 I／O寄存器
16.6 封装因子
16.7 映射逻辑到RAM
16.8 寄存器排序
16.9 布局种子
16.1 0指导布局和布线
16.1 1小结

第17章 设计实例：微处理器
17.1 SRC结构
17.2 综合优化
17.2.1 速度与面积
17.2.2 流水线
17.2.3 物理综合
17.3 布图优化
17.3.1 分割布图
17.3.2 关键路径布图：提取1
17.3.3 关键路径布图：提取2

第18章 静态时序分析
18.1 标准分析
18.2 锁存器
18.3 异步电路
18.4 小结

第19章 PCB的问题
19.1 电源供电
19.1.1 供电要求
19.1.2 稳压
19.2 去耦电容
19.2.1 概念
19.2.2 计算数值
19.2.3 电容器布局
19.3 小结
附录A AES密码的流水线级
附录B SRC处理器的顶层模块
参考文献

osoon2008

严重怀疑译者是否真的看懂了原著
也许译者做开发很牛比

xiahouchunqiu

还是很不错的，谢谢分享

jack4103

谢谢分享！

ag9187

谢谢分享！

timmyou2004

还是很不错的，谢谢分享

wdl67

谢谢分享！

liudashuang

粗略看了一下，内容比较多

poapo123

谢谢分享！

雨中行

好好学习一下，谢谢分享

furu

谢谢分享

emckiller

贸易协会有可能制定专门针对其贸易的标准。此类标准代表在同一市场部门运营或使用相同类型产品的一组公司的利益和紧急情况的处理方案。各个成员的动机可能是需要保护其产品免受不充分标准相关的过度成本和管理费用，或建立适用于特定应用的性能规则，方法和限值，例如与特定电磁环境相关的，或存在爆炸危险时的安全性和可靠性水平或点火能量。这些标准可以作为公司或国家标准采用。