Xilinx系列FPGA芯片IP核详解 pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:电子工业出版社

作者:刘东华

出品人:

页数:544

译者:

出版时间:2013-9

价格:79.00元

装帧:平装

isbn号码:9787121214837

丛书系列:

图书标签:

FPGA
通信
编码
工程技术
fpga
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Xilinx
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硬件设计
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具体描述

IP核是可编程门阵列（FPGA）芯片开发中常用的功能模块，本书以赛灵思（Xilinx）公司的Spartan系列和Virtex系列FPGA系列芯片为基础，详细介绍各类IP核的功能、特点、接口及性能，并给出在FPGA开发过程中IP核的使用方法。全书共分10章，首先介绍IP核的生成和使用方法，然后分类描述Xilinx提供的数学运算、存储器、数字信号处理（DSP）、信道纠错码、网络、标准总线IP核以及FPGA属性和调试验证IP核。本书内容丰富翔实，部分IP核给出了功能原理解释和功能仿真结果，便于读者更好地理解和应用。

《Xilinx系列FPGA芯片IP核详解》并非一本涵盖所有FPGA知识的百科全书，而是一本聚焦于Xilinx FPGA芯片中IP核这一特定领域、深度剖析其应用的书籍。本书的侧重点在于Xilinx FPGA的IP核。IP核，即知识产权核，是FPGA设计中至关重要的组成部分，它们是预先设计好的、可复用的硬件模块，能够极大地提高设计效率和性能。Xilinx作为FPGA领域的领导者，其拥有的IP核种类繁多，功能强大，覆盖了从基础的DSP、存储器接口，到复杂的通信协议、嵌入式处理器系统等广泛领域。因此，这本书不会深入探讨以下内容： FPGA的基本原理与架构：关于FPGA如何通过查找表（LUT）、触发器（Flip-Flops）等基本逻辑单元实现可编程逻辑，以及其内部架构（如CLB、DSP Slice、Block RAM等）的工作原理，本书不会进行基础性的讲解。读者需要具备一定的FPGA基础知识，才能更好地理解IP核的用法。 Verilog/VHDL语言的详细语法和高级特性：虽然IP核的调用和配置通常需要通过HDL语言来实现，但本书不会作为一本HDL语言教程。HDL语言的基础语法、数据类型、行为级建模、结构级建模等内容，均不在本书的讨论范畴之内。读者应能熟练掌握至少一种HDL语言。 EDA工具（如Vivado）的完整操作指南：虽然设计中离不开Vivado等EDA工具，本书也不会提供从软件安装、项目创建、综合、实现到生成比特流的完整操作流程。关于Vivado的各种菜单选项、具体设置、时序约束的详细讲解，也不是本书的主要内容。读者需要熟悉Xilinx Vivado开发套件的基本使用方法。 FPGA芯片的物理设计和制造工艺：关于硅片制造流程、工艺节点的演进、布线算法、时钟树综合（CTS）等涉及芯片物理实现和制造层面的深层技术，本书不会涉及。通用数字电路设计基础：例如组合逻辑和时序逻辑的基本设计原则，状态机的设计方法，时钟域交叉（CDC）的通用处理技巧，这些作为数字设计的基础，书中可能只会简要提及，而不会进行大篇幅的讲解。其他厂商的FPGA芯片和IP核：本书严格聚焦于Xilinx系列的FPGA芯片，因此不会对Intel（Altera）或其他FPGA厂商的芯片架构、IP核生态或设计流程进行任何介绍或比较。嵌入式软件开发（除了与IP核相关的部分）：虽然Xilinx FPGA常常用于嵌入式系统，但本书的重点在于硬件IP核的设计与应用。关于操作系统（如Linux、RTOS）的安装、驱动程序的编写、应用程序的开发、调试等纯软件层面的内容，除非是与特定硬件IP核（如ARM处理器IP）紧密相关的软件接口和配置，否则将不会深入探讨。特定应用的完整系统设计案例：本书更侧重于IP核本身的功能、接口、配置参数、常见使用模式以及相关的设计要点，而非一个从零开始构建某个完整复杂系统的全流程案例。虽然会通过实例来展示IP核的应用，但这些实例将以突出IP核的使用为核心，而非系统整体设计的面面俱到。简而言之，本书假定读者已经具备FPGA设计的基本概念、HDL语言基础以及Xilinx Vivado开发环境的基本操作能力，旨在提供一份深入、实用、聚焦于Xilinx FPGA IP核的权威指南，帮助读者理解、选择、配置和高效地利用Xilinx丰富的IP核资源，加速自身FPGA项目的设计进程，并解决实际设计中可能遇到的问题。

作者简介

目录信息

第1章 Xilinx IP核的生成和使用 1
1.1 概述 1
1.2 IP核生成工具 2
1.2.1 概述 2
1.2.2 IP核生成工具接口 2
1.2.3 IP核生成工具的使用 5
1.2.4 定制和编辑IP核 10
1.3 基于ISE工程导航工具的IP核操作 14
1.3.1 创建工程 15
1.3.2 定制IP核 16
1.3.3 添加IP核 17
1.3.4 例化IP核 18
1.3.5 编辑IP核 18
1.3.6 仿真IP核 18
1.4 其他IP核操作 19
1.4.1 构造向导 19
1.4.2 网表IP 20
1.4.3 微处理器和外设IP 21
1.4.4 系统生成工具 23
第2章基本IP核 24
2.1 乘-加器 24
2.1.1 累加器 24
2.1.2 乘累加器 25
2.1.3 乘加器 27
2.2 二进制计数器 31
2.3 基于RAM的移位寄存器 34
2.4 DSP48宏 36
第3章存储器IP核 43
3.1 块存储器 43
3.2 分布式存储器 66
3.3 FIFO生成器 74
第4章数学运算IP核 82
4.1 加/减法器 82
4.2 乘法器 85
4.2.1 实数乘法器 85
4.2.2 复数乘法器 86
4.3 除法器 90
4.4 CORDIC 96
4.5 浮点数操作器 111
第5章数字信号处理IP核 120
5.1 DDS编译器 120
5.2 FIR编译器 127
5.3 CIC编译器 157
5.4 DFT 165
5.5 FFT 171
5.6 DUC/DDC编译器 189
第6章纠错码IP核 201
6.1 RS码编/译码器 201
6.1.1 RS码编码器 201
6.1.2 RS码译码器 208
6.2 卷积码编/译码器 219
6.2.1 卷积码编码器 219
6.2.2 Viterbi译码器 223
6.3 3GPP Turbo码编/译码器 234
6.3.1 3GPP Turbo码编码器 235
6.3.2 3GPP Turbo码译码器 241
6.4 3GPP2 Turbo码编/译码器 245
6.4.1 3GPP2 Turbo码编码器 246
6.4.2 3GPP2 Turbo码译码器 250
6.5 IEEE 802.16 CTC编译码器 256
6.5.1 IEEE 802.16 CTC编码器 256
6.5.2 IEEE 802.16e CTC译码器 262
6.6 交织器/解交织器 269
6.7 IEEE P802.16 LDPC编码器 283
6.8 DVB-S2 FEC编码器 289
第7章网络应用IP核 297
7.1 以太网MAC 297
7.1.1 10 Gbps以太网MAC 297
7.1.2 TEMAC 305
7.2 PCS/PMA 313
7.2.1 10 Gbps以太网PCS/PMA 313
7.2.2 以太网1000BASE-X PCS/PMA或SGMII 316
7.3 以太网连接单元 324
7.3.1 XAUI 324
7.3.2 RXAUI 329
7.4 嵌入式三模式以太网MAC封装包 334
7.4.1 Virtex-4嵌入式三模式以太网MAC封装包 334
7.4.2 Virtex-5嵌入式三模式以太网MAC封装包 337
7.4.3 Virtex-6嵌入式三模式以太网MAC封装包 337
7.5 以太网统计 339
7.6 以太网AVB端点 343
第8章 FPGA属性和设计IP核 359
8.1 时钟向导 359
8.2 GTX收发器 364
8.2.1 Virtex-6 FPGA GTX收发器向导 364
8.2.2 Virtex-5 FPGA RocketIO GTX收发器向导 404
8.3 SelectIO接口向导 431
8.4 系统监视器 435
第9章标准总线IP核 439
9.1 串行RapidIO 439
9.2 CAN 449
9.3 用于PCI接口的Initiator/Target 461
9.4 PCI Express核 470
9.4.1 用于Virtex-5和Virtex-4的PCI Express端点 470
9.4.2 用于Virtex-5的PCI Express端点块增强（EBP） 479
9.4.3 用于Spartan-3/3A/3E的PCI Express端点PIPE 481
9.4.4 用于Spartan-6的PCI Express集成块 485
9.4.5 用于Virtex-6的PCI Express集成块 488
9.5 显示端口 494
第10章调试验证IP核 510
10.1 ChipScope Pro 510
10.2 逻辑调试内核 511
10.2.1 集成控制器（ICON） 511
10.2.2 集成逻辑分析（ILA） 514
10.2.3 虚拟I/O（VIO） 520
10.2.4 Agilent跟踪（ATC2） 522
10.3 误比特率测试（IBERT） 525
10.4 集成总线分析核（IBA） 527
10.4.1 PLB IBA 527
10.4.2 OPB IBA 531
参考文献 534
· · · · · · (收起)

读后感

评分☆☆☆☆☆

用户评价

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格总体来说是严谨且偏向于教科书式的陈述，这保证了信息的基本准确性。但是，这种风格也导致了阅读体验上略显枯燥，缺乏激发创新的火花。在讲解一些高度抽象或复杂概念时，例如如何利用IP核实现定制化的数据压缩算法或流式加密模块时，如果能辅以更具启发性的比喻、或者引用一些经典论文中的设计思路作为案例拓展，相信能极大地提升读者的理解力和兴趣。目前的内容组织方式，偏重于“是什么”和“怎么配置”，而较少触及“为什么这么设计”和“如何创新性地使用它”。例如，对于UltraScale+系列中引入的更复杂的锁相环结构，书中只是给出了参数范围，而没有探讨在面对极高输入参考频率或要求极低输出抖动时，不同架构选择背后的设计权衡（Trade-offs）。总而言之，这本书是一份可靠的参考手册的增补版，但对于渴望在FPGA设计领域实现“质的飞跃”的进阶读者来说，它提供的是坚实的地基，却未能构建起通往创新应用顶层的创新阶梯。

评分☆☆☆☆☆

这本书的标题《Xilinx系列FPGA芯片IP核详解》本身就充满了技术深度和实用价值，让我这个深耕数字IC设计多年的工程师充满了期待。然而，在实际阅读的过程中，我发现它在某些方面确实达到了我的预期，但在其他关键领域，却留下了不小的遗憾。比如，对于最新的Versal ACAP架构下的AI引擎（AIE）编程模型和具体接口的讲解，就显得有些力不从心。我本以为能看到大量基于Vitis HLS和更底层XRT（Xilinx Runtime）与AIE之间数据流交互的实例和优化技巧，毕竟现在AI加速已是FPGA应用的主流方向之一。结果，大部分篇幅还是集中在传统的AXI互联、DDR控制器以及相对成熟的DSP Slices的IP核配置上。这就像买了一本关于最新款跑车的说明书，结果大部分篇幅都在详细介绍发动机的火花塞型号和轮胎的胎压标准，虽然基础扎实，但对于想要了解如何榨干这台“野兽”的极致性能，特别是处理高并发、低延迟AI任务的读者来说，信息量明显不足。我希望能看到更多关于跨域时钟管理（Clock Domain Crossing, CDC）在异构架构下，特别是涉及到PS-PL和AIE之间交互时的陷阱与最佳实践，而不是仅仅停留在IP核手册的官方描述层面。这种“点到为止”的深度，让这本书更像是一本优秀的“入门配置指南”，而非“高级架构优化秘籍”。

评分☆☆☆☆☆

让我比较失望的一点是，对于Xilinx IP核在功耗管理方面的深度挖掘不足。在当前所有电子产品都追求极致能效比的背景下，FPGA的功耗优化已成为设计成功的关键因素之一。书中涉及功耗的部分，更多地停留在介绍静态功耗与动态功耗的基本概念，以及如何通过降低工作频率或使用低功耗模式（如Power Gating）来缓解问题。然而，对于如何利用Vivado Power Analysis工具进行精细化的门级功耗估算和优化，以及如何设计智能电源门控逻辑来最大化芯片的能效比，缺乏深入的讲解。我特别希望能看到针对特定IP核（如高速ADC接口的SerDes或复杂的DSP模块）在不同负载下的实际功耗曲线分析，以及作者是如何通过调整配置参数（比如TX/RX的预加重、时钟的占空比微调）来达到功耗与性能的最佳平衡点。现在的介绍，给读者的感觉是“功耗很重要，但怎么做，这本书没告诉你具体方法”，这对于致力于开发便携式或对热设计敏感的系统工程师而言，是一个明显的短板。

评分☆☆☆☆☆

我对这本书的期望值，很大程度上是基于作者在业界的技术积累背景，我原以为会看到对Xilinx Vivado流程中那些“黑箱”操作背后的原理有更深入的剖析。特别是关于时序收敛（Timing Closure）的策略。书中提到了静态时序分析（STA）的重要性，并且列举了常见的时序约束（XDC文件）的写法，这对于初学者无疑是重要的指引。但对于现代大规模FPGA设计中，如何通过系统级的架构优化，而非仅仅依赖局部布线调整来解决时序瓶颈，讨论得相对肤浅。例如，在描述高速SerDes接口的PLL/MMCM配置时，书中只是简单地指导读者如何使用GUI生成，并未深入探讨在温度漂移和工艺角变化下，如何通过动态频率调整或更精细的相位校准机制来保证链路的抖动裕度。我期待能看到作者分享一些他在实际项目中，面对上百个时钟域和复杂异步接口时，如何运用定制化的脚本和启发式算法来辅助Vivado的布局布线器，达到业界领先的时序性能。缺乏这些“实战经验的提炼”，使得内容更像是对官方文档的重新组织和总结，少了一份能让经验丰富的设计师眼前一亮的“干货”和解决疑难杂症的“独门秘籍”。

评分☆☆☆☆☆

这本书在IP核功能介绍的详尽程度上，确实做到了详尽，尤其是在传统的BRAM、FIFO以及AXI Lite/AXI Stream接口的参数配置上，几乎可以作为查阅手册的辅助工具。然而，在面向系统集成和IP核复用性的讨论上，我总觉得缺少了一个“软件定义硬件”的视角。在当前推崇软硬件协同设计的趋势下，仅仅关注IP核的硬件寄存器配置和底层信号交互是不够的。例如，当一个AXI总线上的IP核需要被多个不同的软件模块（例如，不同的Linux内核驱动或用户空间应用程序）并发访问时，书中对仲裁机制、缓存一致性（Cache Coherency）的软件侧处理，以及如何设计健壮的错误处理流程的讨论几乎是空白。一个真正的“详解”理应涵盖从RTL设计到最终系统驱动加载的全生命周期视角。目前的叙述方式，更像是停留在综合与实现阶段，对于如何设计一个易于调试、易于集成到SoC平台上的IP核，缺乏前瞻性和系统性的指导。这种割裂感，使得这本书在构建完整、可量产的FPGA系统方面，提供的帮助有限。

评分☆☆☆☆☆