Intel FPGA/CPLD設(shè)計(jì)：高級(jí)篇

第1章\t可編程邏輯設(shè)計(jì)指導(dǎo)原則\t1
1．1\t可編程邏輯基本設(shè)計(jì)原則\t1
1．1．1\t面積和速度的平衡與互換原則\t1
1．1．2\t硬件原則\t11
1．1．3\t系統(tǒng)原則\t13
1．1．4\t同步設(shè)計(jì)原則\t16
1．2\t可編程邏輯常用設(shè)計(jì)思想與技巧\t19
1．2．1\t乒乓操作\t19
1．2．2\t串并轉(zhuǎn)換\t21
1．2．3\t流水線(xiàn)操作\t21
1．2．4\t異步時(shí)鐘域數(shù)據(jù)同步\t22
1．3\tAltera推薦的Coding Style\t26
1．3．1\tCoding Style的含義\t27
1．3．2\t結(jié)構(gòu)層次化編碼（Hierarchical Coding）\t27
1．3．3\t模塊劃分的技巧（Design Partitioning）\t28
1．3．4\t組合邏輯的注意事項(xiàng)\t29
1．3．5\t時(shí)鐘設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)\t32
1．3．6\t全局異步復(fù)位資源\t38
1．3．7\t判斷比較語(yǔ)句case和if．．．else的優(yōu)先級(jí)\t39
1．3．8\t使用Pipelining技術(shù)優(yōu)化時(shí)序\t39
1．3．9\t模塊復(fù)用與Resource Sharing\t39
1．3．10\t邏輯復(fù)制\t41
1．3．11\t香農(nóng)擴(kuò)展運(yùn)算\t43
1．3．12\t信號(hào)敏感表\t45
1．3．13\t狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)的一般原則\t46
1．3．14\tAltera Megafunction資源的使用\t48
1．3．15\t三態(tài)信號(hào)的設(shè)計(jì)\t48
1．3．16\t加法樹(shù)的設(shè)計(jì)\t49
1．4\t小結(jié)\t51
1．5\t問(wèn)題與思考\t52
第2章\tAltera器件高級(jí)特性與應(yīng)用\t53
2．1\t時(shí)鐘管理\t53
2．1．1\t時(shí)序問(wèn)題\t53
2．1．2\t鎖相環(huán)應(yīng)用\t60
2．2\tArria10硬浮點(diǎn)數(shù)字信號(hào)處理模塊\t69
2．2．1\t硬浮點(diǎn)DSP塊介紹\t69
2．2．2\tAltera FPGA中浮點(diǎn)DSP實(shí)現(xiàn)的演進(jìn)\t69
2．2．3\t硬浮點(diǎn)DSP的優(yōu)勢(shì)\t70
2．2．4\tXilinx Ultrascale DSP48E2\t74
2．3\t片外高速存儲(chǔ)器\t74
2．3．1\t外部存儲(chǔ)接口方案的關(guān)鍵特性\t74
2．3．2\t支持的存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)\t75
2．3．3\t存儲(chǔ)接口寬度\t75
2．3．4\tI O管腳\t76
2．3．5\t外部存儲(chǔ)接口IP支持類(lèi)型\t76
2．3．6\tArria10外部存儲(chǔ)接口架構(gòu)\t78
2．4\tHybrid Memory Cube\t83
2．4．1\t存儲(chǔ)帶寬面臨的挑戰(zhàn)\t83
2．4．2\tHMC的優(yōu)勢(shì)\t84
2．4．3\tAltera HMC交互操作平臺(tái)\t85
2．4．4\tAltera HMC路標(biāo)\t87
2．4．5\t網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)用案例\t88
2．5\tAltera JESD204B Megacore\t90
2．5．1\t基本介紹\t90
2．5．2\t功能描述\t94
2．5．3\tDebug指導(dǎo)\t97
2．6\t高速串行收發(fā)器\t100
2．6．1\tArria10 Transceiver概述\t100
2．6．2\tTransceiver設(shè)計(jì)流程\t104
2．6．3\tPLL和時(shí)鐘網(wǎng)絡(luò)\t107
2．6．4\t復(fù)位Transceiver通道\t112
2．6．5\t重配接口和動(dòng)態(tài)重配\t115
2．6．6\t校準(zhǔn)\t118
2．7\t小結(jié)\t119
2．8\t問(wèn)題與思考\t119
第3章\tSoC FPGA嵌入式設(shè)計(jì)基礎(chǔ)\t120
3．1\tSoC FPGA簡(jiǎn)介\t120
3．1．1\tSoC FPGA系列器件組合\t120
3．1．2\tSoC FPGA的工具和軟件\t124
3．1．3\tSoC FPGA的生態(tài)系統(tǒng)\t124
3．2\t基于ARM Coretex A9 MPCore的硬件處理系統(tǒng)\t126
3．2．1\t硬核處理器系統(tǒng)框圖與系統(tǒng)集成\t127
3．2．2\tEndian支持\t129
3．2．3\tHPS-FPGA橋接\t129
3．2．4\tHPS地址映射\t130
3．3\tQsys系統(tǒng)集成工具\(yùn)t131
3．3．1\tQsys簡(jiǎn)介\t131
3．3．2\t在Qsys中例化硬核處理器系統(tǒng)組件\t132
3．4\tSoC嵌入式設(shè)計(jì)套裝 (Embedded Design Suite)\t140
3．4．1\tSoC EDS介紹\t140
3．4．2\tEmbedded Command Shell\t143
3．4．3\tARM DS-5 AE\t143
3．4．4\t啟動(dòng)工具使用指南\t144
3．4．5\t硬件庫(kù)（Hardware Library）\t145
3．4．6\tHPS Flash編程器\t146
3．4．7\t裸金屬編譯器\t147
3．4．8\tLinux軟件開(kāi)發(fā)工具\(yùn)t147
3．5\t小結(jié)\t148
3．6\t問(wèn)題與思考\t148
第4章\t時(shí)序約束與時(shí)序分析\t149
4．1\t時(shí)序約束與時(shí)序分析基礎(chǔ)\t149
4．1．1\t周期與最高頻率\t150
4．1．2\t利用Quartus II工具分析設(shè)計(jì)\t152
4．1．3\t時(shí)鐘建立時(shí)間\t155
4．1．4\t時(shí)鐘保持時(shí)間\t156
4．1．5\t時(shí)鐘輸出延時(shí)\t156
4．1．6\t引腳到引腳的延遲\t157
4．1．7\tSlack\t157
4．1．8\t時(shí)鐘偏斜\t158
4．1．9\tQuartus II 時(shí)序分析工具和優(yōu)化向?qū)t158
4．2\t設(shè)置時(shí)序約束的常用方法\t159
4．2．1\t指定全局時(shí)序約束\t160
4．2．2\t指定個(gè)別時(shí)鐘約束\t164
4．3\t高級(jí)時(shí)序分析\t172
4．3．1\t時(shí)鐘偏斜\t172
4．3．2\t多時(shí)鐘域\t174
4．3．3\t多周期約束\t174
4．3．4\t偽路徑\t181
4．3．5\t修正保持時(shí)間違例\t183
4．3．6\t異步時(shí)鐘域時(shí)序分析\t184
4．4\t最小化時(shí)序分析\t185
4．5\t使用Tcl工具進(jìn)行高級(jí)時(shí)序分析\t186
4．6\tTimeQuest簡(jiǎn)介\t187
4．7\t小結(jié)\t190
4．8\t問(wèn)題與思考\t190
第5章\t設(shè)計(jì)優(yōu)化\t191
5．1\t解讀設(shè)計(jì)\t191
5．1．1\t內(nèi)部時(shí)鐘域\t192
5．1．2\t多周期路徑和偽路徑\t193
5．1．3\tI O接口的時(shí)序要求\t194
5．1．4\t平衡資源的使用\t194
5．2\t設(shè)計(jì)優(yōu)化的基本流程和首次編譯\t195
5．2．1\t設(shè)計(jì)優(yōu)化基本流程\t195
5．2．2\t首次編譯的約束和設(shè)置\t196
5．2．3\t查看編譯報(bào)告\t198
5．3\t資源利用優(yōu)化\t200
5．3．1\t設(shè)計(jì)代碼優(yōu)化\t201
5．3．2\t資源重新分配\t201
5．3．3\t解決互連資源緊張的問(wèn)題\t203
5．3．4\t邏輯綜合面積優(yōu)化\t203
5．3．5\t網(wǎng)表面積優(yōu)化\t207
5．3．6\t寄存器打包\t209
5．3．7\tQuartus II中的資源優(yōu)化顧問(wèn)\t211
5．4\tI O時(shí)序優(yōu)化\t211
5．4．1\t執(zhí)行時(shí)序驅(qū)動(dòng)的編譯\t211
5．4．2\t使用IOE中的觸發(fā)器\t212
5．4．3\t可編程輸入 輸出延時(shí)\t215
5．4．4\t使用鎖相環(huán)對(duì)時(shí)鐘移相\t217
5．4．5\t其他I O時(shí)序優(yōu)化方法\t218
5．5\t最高時(shí)鐘頻率優(yōu)化\t219
5．5．1\t設(shè)計(jì)代碼優(yōu)化\t219
5．5．2\t邏輯綜合速度優(yōu)化\t225
5．5．3\t布局布線(xiàn)器設(shè)置\t227
5．5．4\t網(wǎng)表優(yōu)化和物理綜合\t228
5．5．5\t使用LogicLock對(duì)局部進(jìn)行優(yōu)化\t233
5．5．6\t位置約束、手動(dòng)布局和反標(biāo)注\t234
5．5．7\tQuartus II中的時(shí)序優(yōu)化顧問(wèn)\t235
5．6\t使用DSE工具優(yōu)化設(shè)計(jì)\t236
5．6．1\t為什么需要DSE\t236
5．6．2\t什么是DSE，如何使用\t236
5．7\t如何減少編譯時(shí)間\t238
5．8\t設(shè)計(jì)優(yōu)化實(shí)例\t239
5．9\t小結(jié)\t242
5．10\t問(wèn)題與思考\t243
第6章\tAltera OpenCL開(kāi)發(fā)套件和其他高級(jí)工具\(yùn)t244
6．1\t命令行與Tcl腳本\t244
6．1．1\t命令行腳本\t245
6．1．2\tTcl腳本\t249
6．1．3\t使用命令行和Tcl腳本\t253
6．2\tDSP Builder工具\(yùn)t254
6．2．1\tDSP Builder設(shè)計(jì)流程\t254
6．2．2\t與SOPC Builder一起構(gòu)建系統(tǒng)\t258
6．3\tAltera OpenCL軟件開(kāi)發(fā)套件\t259
6．3．1\tOpenCL基本介紹\t259
6．3．2\tOpenCL架構(gòu)\t260
6．3．3\tAOCL的安裝和應(yīng)用\t264
6．3．4\tAOCL FPGA編程\t267
6．4\t小結(jié)\t272
6．5\t問(wèn)題與思考\t272
第7章\tFPGA系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)技術(shù)\t273
7．1\t信號(hào)完整性及常用I O電平標(biāo)準(zhǔn)\t273
7．1．1\t信號(hào)完整性\t273
7．1．2\t單端標(biāo)準(zhǔn)\t278
7．1．3\t差分標(biāo)準(zhǔn)\t282
7．1．4\t偽差分標(biāo)準(zhǔn)\t285
7．1．5\t片上終端電阻\t285
7．2\t電源完整性設(shè)計(jì)\t286
7．2．1\t電源完整性\t286
7．2．2\t同步翻轉(zhuǎn)噪聲\t287
7．2．3\t非理想回路\t290
7．2．4\t低阻抗電源分配系統(tǒng)\t293
7．3\t功耗分析和熱設(shè)計(jì)\t297
7．3．1\t功耗的挑戰(zhàn)\t297
7．3．2\tFPGA的功耗\t297
7．3．3\t熱設(shè)計(jì)\t299
7．4\tSERDES與高速系統(tǒng)設(shè)計(jì)\t301
7．4．1\tSERDES的基本概念\t302
7．4．2\tAltera Stratix IV GX中SERDES的基本結(jié)構(gòu)\t305
7．4．3\t典型高速系統(tǒng)應(yīng)用框圖舉例\t311
7．4．4\t高速PCB設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)\t315
7．5\t小結(jié)\t317
7．6\t問(wèn)題與思考\t318