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赵然编著的《四则运算小计算器设计过程实
录--Verilog FPGA数字系统设计入门学习日
记/Verilog FPGA数字系统设计自学丛书》以日记的
形式记录了一个可实现四则运算计算器的设计过程,
从而达到学习FPGA设计的目的。全书共10章,讲述了
从设计开始到完成的全过程,其中包括数码管显示、
键盘扫描、状态机等基础模块的设计,以及设计中需
要注意的问题等,每一章的*后还有夏字闻老师对本
章内容的点评及给读者的学习建议。
希望读者按顺序阅读本书,同时进行实践操作,
并与书中的进度保持一致,*终完成整个设计。读者
也可以根据自己的想法来实现想要的功能,做到举一
反三,以达到*好的学习效果。书中使用的硬件为至
芯科技的四代开发板、A1tera cyclone Ⅳ的芯片,
软件为Quartus Ⅱ 13.O spl。
本书可作为电子工程类、自动控制类、计算机类
的大学本科高年级学生及研究生设计实验参考用书,
亦可供其他工程人员自学与参考。
赵然,首都师范大学光学工程硕士,曾在夏宇闻老师指导下学习Veriog数字系统设计三个月,美国**仪器(NI)认证CLAD工程师。擅长数字逻辑设计,现任中国科学院计算技术研究所(ICT)工程师,从事FPGA开发工作。
**章 **天———数码管显示模块的设计
1.1 设计需求讲解
1.2 七段式数码管显示原理讲解
1.3 设计工具使用讲解
1.3.1 QuartusII工具的配置
1.3.2 数码管显示模块的可综合代码
1.3.3 显示模块的测试
1.3.4 转到ModelSim仿真工具进行测试
1.3.5 下载程序到开发板进行调试
1.4 **工作总结
1.5 夏老师评述
第2章 第二天———键盘扫描模块的设计
2.1 设计需求讲解
2.2 七段式数码管显示原理讲解
2.3 设计工具使用讲解
2.3.1 矩阵键盘码扫描分析模块的可综合代码
2.3.2 矩阵键盘码扫描分析模块代码解析
2.3.3 矩阵键盘扫描分析模块的测试
2.3.4 转到ModelSim仿真工具进行测试
2.3.5 下载程序到开发板进行调试
2.4 **工作总结
2.5 夏老师评述
第3章 第三天———输入状态机模块的设计
3.1 设计需求讲解
3.2 我对状态机概念的理解
3.3 设计工具使用讲解
3.3.1 范例代码解析
3.3.2 重写状态机代码
3.3.3 转到ModelSim仿真工具进行测试
3.3.4 下载程序到开发板进行调试
3.4 **工作总结
3.5 夏老师评述
第4章 第四天———BCD码与二进制码转换模块的设计
4.1 设计需求讲解
4.2 BCD码转二进制码
4.2.1 BCD码转二进制码的可综合代码
4.2.2 BCD码转二进制码模块的测试代码
4.2.3 转到ModelSim仿真工具进行测试
4.2.4 二进制码转BCD码的可综合代码
4.2.5 二进制码转BCD码模块的测试
4.2.6 转到ModelSim仿真工具进行测试
4.3 **工作总结
4.4 夏老师评述
第5章 第五天———计算模块的设计
5.1 设计需求讲解
5.2 设计工具使用讲解
5.2.1 计算模块的可综合代码
5.2.2 计算模块的测试
5.2.3 转到ModelSim仿真工具进行仿真
5.2.4 模块连接关系
5.2.5 下载程序到开发板进行调试
5.3 **工作总结
5.4 夏老师评述
第6章 第六天———可进行连续运算的状态机改进
6.1 设计需求讲解
6.2 状态机设计讲解
6.2.1 状态机的编码形式
6.2.2 状态机的分类
6.2.3 状态转移图(STD)
6.3 设计工具使用讲解
6.3.1 状态机模块的可综合代码
6.3.2 状态机模块的测试
6.3.3 转到ModelSim仿真工具进行仿真
6.3.4 下载程序到开发板进行调试
6.4 **工作总结
6.5 夏老师评述
第7章 第七天———面积优化
7.1 设计需求讲解
7.2 面积与速度
7.3 模块改进
7.3.1 计算模块的可综合代码
7.3.2 转到ModelSim仿真工具进行测试
7.3.3 下载程序到开发板进行调试
7.4 **工作总结
7.5 夏老师评述
第8章 第八天———二进制码转BCD码模块的优化
8.1 设计需求讲解
8.2 算法实现
8.3 模块改进
8.3.1 二进制码转BCD码模块的可综合代码
8.3.2 转到ModelSim仿真工具进行测试
8.3.3 下载程序到开发板进行调试
8.4 **工作总结
8.5 夏老师评述
第9章 第九天———去“0”模块的设计
9.1 设计需求讲解
9.2 算法实现
9.3 模块改进
9.3.1 去“0”模块的可综合代码
9.3.2 转到ModelSim仿真工具进行测试
9.3.3 下载程序到开发板进行调试
9.4 **工作总结
9.5 夏老师评述
**0章 第十天———负数计算
10.1 设计需求讲解
10.2 二进制数表示法
10.3 补码原码转换模块
10.3.1 补码转原码模块的可综合代码
10.3.2 转到ModelSim仿真工具进行测试
10.3.3 原码转补码模块的可综合代码
10.3.4 转到ModelSim仿真工具进行测试
10.4 其他模块的修改
10.4.1 显示模块的修改
10.4.2 消“0”模块的修改
10.4.3 BCD码和二进制码转换模块的修改
10.4.4 计算模块的修改
10.4.5 按键状态机模块的修改
10.4.6 顶层模块的修改
10.5 下载程序到开发板进行调试
10.6 **工作总结
10.7 夏老师评述
参考文献