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內(nèi)容簡介

　　本書以Xilinx公司 7系列FPGA、UltraScale/UltraScale+和Versal ACAP內(nèi)部架構為基礎，介紹了與之匹配的RTL代碼風格（采用SytemVerilog語言）和基于Vivado的設計分析方法。全書共10章內(nèi)容，包括了時鐘網(wǎng)絡、組合邏輯、觸發(fā)器、移位寄存器、存儲器、乘加運算單元和狀態(tài)機的代碼風格和優(yōu)化方法，也包含扇出和布線擁塞的優(yōu)化方法。本書可供電子工程領域內(nèi)的本科高年級學生和研究生學習參考，也可供FPGA工程師和自學者參考使用。

作者簡介

　　高亞軍，F(xiàn)PGA 技術分享者、設計優(yōu)化和時序收斂專家、Vivado 工具使用專家、數(shù)字信號處理專家，現(xiàn)任Xilinx 資深戰(zhàn)略應用工程師。多年來一直使用Xilinx FPGA 實現(xiàn)數(shù)字信號處理算法，對Xilinx FPGA 器件架構、開發(fā)工具Vivado、Vitis HLS 和Vitis ModelComposer 及設計理念有深厚的理論基礎和實戰(zhàn)經(jīng)驗。主要著作：2011 年出版《基于FPGA 的數(shù)字信號處理》；2012 年發(fā)布網(wǎng)絡視頻課程《Vivado 入門與提高》；2015 年出版《基于FPGA 的數(shù)字信號處理（第2 版）》；2016 年出版《Vivado 從此開始（基礎篇）》；2016 年發(fā)布網(wǎng)絡視頻課程《跟Xilinx SAE 學HLS》；2020 年出版《Vivado 從此開始（進階篇）》；2021 年出版《Vivado/Tcl 零基礎入門與案例實戰(zhàn)》。2018 年創(chuàng)建FPGA 技術分享公眾號“FPGA 技術驛站”。每周更新一篇原創(chuàng)文章，累計發(fā)表原創(chuàng)文章380 余篇，獲得大量粉絲的認可和稱贊。

圖書目錄

第1 章　FPGA 技術分析/ 1
1.1　芯片架構的演變 / 1
1.2　設計方法的演變 / 15
1.3　面臨的挑戰(zhàn) / 20
1.4　四大基本原則 / 23
1.5　性能指標 / 29
1.6　思考空間 / 31

第2 章　優(yōu)化時鐘網(wǎng)絡/33
2.1　時鐘資源 / 33
2.2　時鐘偏移 / 55
2.3　時鐘抖動 / 68
2.4　安全的時鐘啟動方式 / 75
2.5　時鐘規(guī)劃 / 79
2.6　創(chuàng)建輸出時鐘 / 84
2.7　思考空間 / 84

第3 章　優(yōu)化組合邏輯/86
3.1　組合邏輯資源 / 86
3.2　譯碼器代碼風格 / 87
3.3　編碼器代碼風格 / 94
3.4　多路復用器代碼風格 / 103
3.5　多路解復用器代碼風格 / 116
3.6　比較器代碼風格 / 118
3.7　移位器代碼風格 / 130
3.8　加法器代碼風格 / 135
3.9　奇偶校驗電路代碼風格 / 163
3.10　二進制碼與格雷碼互轉(zhuǎn)電路代碼風格 / 165
3.11　避免組合邏輯環(huán)路 / 168
3.12　慎用full_case 和parallel_case / 169
3.13　思考空間 / 175

第4 章　優(yōu)化觸發(fā)器/ 176
4.1　觸發(fā)器資源 / 176
4.2　建立時間和保持時間 / 183
4.3　亞穩(wěn)態(tài) / 185
4.4　控制集 / 188
4.5　復位信號的代碼風格 / 194
4.6　同步邊沿檢測電路代碼風格 / 204
4.7　串并互轉(zhuǎn)電路代碼風格 / 206
4.8　避免意外生成的鎖存器 / 211
4.9　思考空間 / 216

第5 章　優(yōu)化移位寄存器/ / 218
5.1　移位寄存器資源 / 218
5.2　移位寄存器的代碼風格 / 222
5.3　移位寄存器的應用場景 / 234
5.4　管理時序路徑上的移位寄存器 / 236
5.5　思考空間 / 240

第6 章　優(yōu)化存儲器/ 242
6.1　存儲器資源 / 242
6.2　單端口RAM 代碼風格 / 255
6.3　簡單雙端口RAM 代碼風格 / 269
6.4　真雙端口RAM 代碼風格 / 277
6.5　RAM 的初始化與ROM 代碼風格 / 284
6.6　同步FIFO 代碼風格 / 289
6.7　異步FIFO 代碼風格 / 302
6.8　平衡Block RAM 的功耗與性能 / 310
6.9　異構RAM / 312
6.10　以IP 方式使用RAM 和FIFO / 312
6.11　以XPM 方式使用RAM 和FIFO / 319
6.12　管理時序路徑上的Block RAM 和UltraRAM / 322
6.13　思考空間 / 328

第7 章　優(yōu)化乘加運算單元/ / 330
7.1　乘加器資源 / 330
7.2　以乘法為核心運算的代碼風格 / 337
7.3　復數(shù)乘法運算代碼風格 / 363
7.4　向量內(nèi)積代碼風格 / 377
7.5　以加法為核心運算的電路結構 / 379
7.6　管理時序路徑上的乘加器 / 384
7.7　思考空間 / 385

第8 章　優(yōu)化狀態(tài)機/ 386
8.1　基本概念 / 386
8.2　狀態(tài)機代碼風格 / 388
8.3　狀態(tài)編碼方式 / 409
8.4　基于ROM 的控制器 / 413
8.5　思考空間 / 414

第９章　優(yōu)化扇出/ 416
9.1　生成扇出報告 / 416
9.2　利用設計流程降低扇出 / 418
9.3　利用約束降低扇出 / 420
9.4　從代碼層面降低扇出 / 424
9.5　改善扇出的正確流程 / 424
9.6　思考空間 / 425

第10 章　優(yōu)化布線擁塞/ 426
10.1　布線擁塞的三種類型 / 426
10.2　利用設計流程改善布線擁塞 / 428
10.3　利用約束緩解布線擁塞 / 430
10.4　從代碼層面降低布線擁塞程度 / 431
10.5　緩解布線擁塞的正確流程 / 431
10.6　思考空間 / 432