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第1章 SOPC技术概述1

1.1 基本概念1

1.1.1 SOC1

1.1.2 SOPC1

1.1.3　IP核2

1.1.4　嵌入式系统2

1.2　SOPC设计流程3

1.2.1 设计准备3

1.2.2　设计输入3

1.2.3 设计编译4

1.2.4 设计仿真4

1.2.5 器件编程5

1.2.6　硬件测试5

1.3　支持SOPC的可编程逻辑器件5

1.3.1　MAX和MAX Ⅱ器件5

1.3.2　Cyclone和Cyclone Ⅱ器件6

1.3.3　Stratix和Stratix Ⅱ器件7

1.3.4　HardCopy器件8

1.4　支持SOPC技术的EDA工具8

1.4.1 Quartus Ⅱ8

1.4.2　SOPC Builder9

1.4.3　Nios Ⅱ SDK Shell与Nios Ⅱ IDE9

1.4.4　Modelsim9

1.4.5　Matlab与DSP Builder10

1.5 支持SOPC的硬件描述语言10

1.5.1 VHDL10

1.5.2　Verilog HDL11

1.5.3 AHDL11

思考题与习题11

第2章 Quartus Ⅱ软件操作基础12

2.1　Quartus Ⅱ软件的安装12

2.2　Quartus Ⅱ软件的主界面15

2.3 Quartus Ⅱ的图形编辑输入法17

2.3.1 图形编辑输入设计文件18

2.3.2　编译设计文件22

2.3.3　仿真设计文件23

2.3.4　编程下载设计文件25

2.4　Quartus Ⅱ的文本编辑输入法30

2.5　MAX+PLUS Ⅱ设计项目的转换32

2.6　Quartus Ⅱ宏功能模块的使用方法32

2.6.1　设计原理32

2.6.2　编辑输入顶层设计文件33

2.6.3　仿真顶层设计文件41

2.6.4　硬件验证与测试41

2.6.5　图形文件的转换42

2.7　嵌入式锁相环宏功能模块的使用方法44

2.8　设计优化48

2.8.1　面积与速度的优化48

2.8.2　时序约束与选项设置49

2.8.3 Fitter设置50

2.9　Quartus Ⅱ的RTL阅读器51

思考题与习题52

第3章 基于FPGA的DSP开发技术54

3.1　基于Matlab/DSP Builder的DSP模块设计54

3.1.1　设计原理54

3.1.2　建立Matlab设计模型55

3.1.3　Matlab模型仿真60

3.1.4　SignalCompiler的使用方法62

3.1.5　使用Modelsim进行RTL级仿真67

3.1.6　使用Quartus Ⅱ实现时序仿真69

3.1.7　硬件实现与测试69

3.2　DSP Builder的层次设计71

3.3　DSP Builder设计实例72

3.3.1 基于DSP Builder的16阶FIR滤波器设计72

3.3.2　基于DSP Builder的数字调制系统设计75

思考题与习题80

第4章　Nios Ⅱ嵌入式系统开发81

4.1　Nios Ⅱ的硬件开发81

4.1.1　新建SOPC设计项目82

4.1.2　加入Nios Ⅱ系统的组件83

4.1.3　调整SDRAM地址91

4.2 生成Nios Ⅱ硬件系统92

4.2.1　编辑Nios Ⅱ顶层文件93

4.2.2 引脚锁定100

4.3　Nios Ⅱ系统的调试111

4.3.1 新建软件工程112

4.3.2　编译工程114

4.3.3　调试工程115

4.3.4　运行工程115

4.4　Nios Ⅱ系统的修改与更新116

4.4.1　Nios Ⅱ系统的修改116

4.4.2　修改顶层设计文件117

4.4.3　修改引脚锁定文件118

4.4.4　重新编译SOPC_DE2系统119

4.5 用户自定义Nios Ⅱ系统的外部设备119

4.5.1 自定制的Avalon总线器件的设计119

4.5.2　加入avalon_pwm器件123

4.6　HAL系统库124

4.6.1　HAL的构成124

4.6.2　HAL支持的外围设备125

4.6.3　使用HAL开发程序125

4.6.4　Nios Ⅱ的库函数128

思考题与习题135

第5章　Nios Ⅱ的常用组件与编程136

5.1 通用输入输出端口PIO136

5.1.1　红色发光二极管LEDR136

5.1.2　绿色发光二极管LEDG138

5.1.4　电平开关SW139

5.1.3　七段数码管139

5.1.5　按钮BUTTON140

5.2　定时器143

5.3　液晶显示器LCD144

5.3.1 LCD的编程的底层开发方式144

5.3.2　调用标准函数对LCD编程的方式146

5.3.3　使用标准函数控制I/O设备的方式147

5.4　异步串口UART147

5.5　存储器148

5.5.1　片上存储器148

5.5.2　片外RAM存储器148

5.5.3　快闪存储器Flash150

5.6　声音组件152

5.6.1　音乐程序的烧录153

5.6.2　声音文件的编制与运行154

5.7.1 VGA监视器原理161

5.7　VGA监视器组件161

5.7.2　VGA监视器组件的开发162

5.8　网络控制组件164

5.9　鼠标（MOUSE）设备173

思考题与习题179

第6章 SOPC的应用180

6.1　PIO控制程序180

6.2.2　应用程序186

6.2.1　设计原理186

6.2　俄罗斯方块控制程序186

6.3　万年历的设计190

6.3.1 设计要求190

6.3.2　应用程序190

思考题与习题198

附录A ALTERA DE2开发板使用方法199

附录B EDA6000实验开发系统218

附录C Nios Ⅱ系统的SDK调试方式243

参考文献259