自1985年第一款FPGA(Field Programmable Gate Array,现场可编程门阵列)被赛灵思(Xilinx)创始人之一的Ross Freeman发明以来,其便享有可编程的“万能芯片”之美誉。随着集成电路技术的快速发展,FPGA集成的门电路的规模不断提高,同时因其功能强大、开发周期短、可反复修改、保密性好以及开发工具智能化等优点,FPGA已经成为当前硬件设计的主要处理芯片。为了加速缩短产品上市周期,提高产品设计效率、稳定性、可靠性和降低成本,各大FPGA生产厂商纷纷推出高性能、高可靠性、可灵活移植性等优点的IP核(Intellectual Property core,知识产权核或模块),促使越来越多的工程师更倾向使用方便、灵活的IP核进行系统或产品开发,IP核在FPGA技术应用领域得到了极大推广,正成为系统开发的主角。
Xilinx公司在2012年开始推出新一代FPGA集成开发环境——VIVADO,目前VIVADO集成功能已经完善更新至2019.2版本,而VIVADO开发环境相对于上一代ISE(Xilinx公司早期集成开发环境)而言,其最大的优势就是基于IP核开发思想,并提供了大量的IP核资源,同时为用户提供了非常方便的IP核自定义工具,鼓励用户自定义自己的IP核,最终以IP核构建系统。VIVADO集成开发环境中提供了基本IP核、存储器类IP核、数字信号处理算法类IP核,以及视频图像处理类、通信网络控制类、嵌入式处理器软核、汽车工业控制类等丰富IP资源供用户免费使用。
本书是根据作者基于Xilinx最新VIVADO进行系统设计过程中,关于IP核使用技巧的心得体会编写而成,重点介绍Xilinx系列FPGA芯片支持的常用IP核的功能、特点、接口及性能,并给出在FPGA开发过程中IP核的实例化方法、参数含义等。
全书共分5章,其中第1章介绍了IP核基本概念和分类、VIVADO集成开发工具的安装、VIVADO环境下IP核设计流程、自定义IP核技巧;第2章介绍VIVADO提供的基本IP核的功能特点、符号接口、定制和配置方法,主要包含二进制计数器、移位寄存器和乘加器等IP核;第3章介绍存储器IP核,重点介绍块存储器(ROM\RAM)和先进先出(FIFO)存储器的不同功能特点、例化方法以及应用案例;第4章介绍数字信号处理中常用的IP核,包括直接数字频率合成(DDS)器、有限冲激响应(FIR)滤波器、级联积分梳状(CIC)滤波器、快速傅立叶变换(FFT)等IP核;第5章介绍DDR3控制器IP核,包括DDR3 SDRAM存储器基本概念、主要模块描述、接口操作以及DDR3 IP核实例化应用。
本书详尽介绍了Xilinx公司FPGA芯片支持的常见IP核,编写过程中参考了Xilinx公司官方网站(http://www.xilinx.com)提供的大量英文资料以及集成开发环境VIVADO提供的IP核数据手册和帮助文档。(www.xing528.com)
由于作者水平有限,书中疏漏与不足之处在所难免,恳请广大读者批评指正。同时也欢迎读者就FPGA开发、IP核应用等相关技术与作者交流,联系邮箱:hyg_scgsxy@126.com。
胡迎刚
2020年1月
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