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《2020版深入浅出玩转FPGA视频教程》基于Xilinx公司的Artix-7 FPGA器件以及各种丰富的入门和进阶外设。视频共37课时,总时长约800分钟,提供了一些典型的工程实例,帮助学习者从FPGA基础知识、逻辑设计概念、工具配置和使用、设计源码编写、设计功能原理、仿真验证、板级设计和调试等方面由浅入深扎实的掌握FPGA开发。
与本视频配套的图书《Xilinx Artix-7 FPGA快速入门、技巧与实例》(清华大学出版社)已经上市销售。本视频与2010年特权同学录制的《深入浅出玩转FPGA》同名(本视频为2020新版),但配套的图书和板卡不同,内容经过特权同学10年的积累,经过深加工,更适合广大FPGA初学者和进阶者学习。
详细的目录如下:
Lesson01 FPGA基本概念本节视频从FPGA的一些基本概念入手,阐释FPGA是什么,将ASIC、ARM、DSP、GPU与FPGA同台比对,同时也讨论FPGA开发语言及主要厂商,FPGA技术的发展、在产品开发中的优势和局限性、应用领域以及开发流程;最后探讨FPGA工程师的成长路径。
Lesson02 FPGA器件结构本视频介绍基本的逻辑门电路及其原理、FPGA器件的内部结构,最后通过一段简单的逻辑代码阐释其如何映射到FPGA器件的物理结构中。希望通过本节课程引领FPGA初学者对逻辑设计及其与FPGA器件的关系有一个基本的比较直观的理解和认识。
Lesson03 Verilog语法简介本节视频介绍Verilog可综合的基本语法,逐个进行讲解。
Lesson04 Verilog代码风格与书写规范本节视频介绍推荐的常见逻辑功能的代码风格与书写规范。包括标识符、格式、注释等代码书写规范,也包括寄存器电路、同步以及时钟电路、双向管脚的控制、提示系统性能、减少关键路径的逻辑等级、逻辑复制、消除组合逻辑的毛刺等代码风格。
Lesson05 FPGA板级电路设计(STAR开发板)本节视频对实验平台的硬件电路及其设计要点做详细介绍,该实验平台包括一颗Artix 7 FPGA器件及其配置电路、DDR3 SDRAM芯片、LVDS接口电路、UART接口电路、扩展电路、时钟和复位电路、电源电路以及其它常见外设电路。
Lesson06 软件安装配置说明本节视频介绍后续例程开发所需要涉及的集成开发工具Vivado、源码编辑器Notepad++的安装,Notepad++在Vivado中的关联设置,下载器、串口芯片的驱动安装等。
Lesson07 第一个工程创建、源码输入与仿真本节视频以一个最简单的蜂鸣器驱动实例入手,进行Vivado工程的创建、Verilog源码的创建和仿真验证。Lesson08 第一个工程编译、引脚分配、下载与固化本节视频以第一个工程为例,讲解Xilinx FPGA的工程编译、引脚分配和多种下载配置方式,并进行在线烧录和QSPI Flash的固化操作。
Lesson09 FPGA入门实例:拨码开关的LED控制实例本节视频讲解入门实例“拨码开关的LED控制实例”,包括设计源码讲解、测试脚本讲解、测试仿真和板级调试。
Lesson10 查看Vivado的Schematic视图本节视频介绍Vivado工具中自带的Schematic视图,讲解如何查看视图,列举寄存器设计的实例进行演示。
Lesson11 FPGA入门实例:流水灯实例本节视频讲解入门实例“流水灯实例”,包括设计源码讲解、测试脚本讲解、测试仿真和板级调试。
Lesson12 FPGA入门实例:PLL的IP核配置实例本节视频讲解入门实例“PLL的IP核配置实例”,包括IP核的添加、配置和例化,设计源码讲解、测试脚本讲解、测试仿真和板级调试。
Lesson13 FPGA入门实例:自定义IP核创建与配置本节视频讲解入门实例“自定义IP核的创建与配置”,演示如何在Vivado中创建并配置用户自定义IP核,以及如何将该IP核添加到设计工程中。
Lesson14 FPGA入门实例:3-8译码器实例本节视频讲解入门实例“3-8译码器”,包括功能介绍、设计源码讲解、测试脚本讲解、测试仿真和板级调试。
Lesson15 FPGA入门实例:按键消抖实例本节视频讲解入门实例“按键消抖实例”,包括独立按键工作原理介绍、按键消抖原理、设计源码讲解、测试脚本讲解、测试仿真和板级调试。
Lesson16 FPGA入门实例:数码管实例本节视频讲解入门实例“数码管实例”,包括数码管显示原理介绍、设计源码讲解、测试脚本讲解、测试仿真和板级调试。
Lesson17 基于FPGA的仿真验证本节视频介绍基于FPGA的仿真验证,讲解FPGA仿真的一些基本概念,FPGA仿真包括哪些基本的要素,如何搭建一个简单的FPGA仿真验证平台。
Lesson18 FPGA入门实例:4X4矩阵按键实例本节视频讲解入门实例“4X4矩阵按键实例”,包括4X4矩阵按键的检测原理、设计源码讲解、测试脚本讲解、测试仿真和板级调试。
Lesson19 状态机设计本节视频介绍FPGA中状态机设计的知识,介绍两段式和三段式状态机的基本写法。列举一个序列码检测机的状态机设计,包括状态机草图绘制,代码设计、仿真验证等。
Lesson20 FPGA入门实例:UART的loopback实例本节视频讲解入门实例“UART的loopback实例”,包括UART(串口)的协议介绍、设计源码讲解、测试脚本讲解、测试仿真和板级调试。
Lesson21 FPGA入门实例:超声波测距实例本节视频讲解入门实例“超声波测距实例”,包括超声波测距的基本原理介绍、设计源码讲解、测试脚本讲解、测试仿真和板级调试。
Lesson22 FPGA入门实例:SPI接口DAC驱动控制本节视频讲解入门实例“SPI接口DAC驱动控制”,包括查阅DAC芯片的datasheet,了解基本接口时序;查阅原理图;工作原理介绍、设计源码讲解、测试脚本讲解、测试仿真和板级调试。
Lesson23 FPGA入门实例:I2C接口RTC时间显示控制本节视频讲解入门实例“I2C接口RTC时间显示控制”,包括设计功能介绍、传输协议介绍、I2C协议介绍、设计源码讲解、设计状态机解析和板级调试。
Lesson24 FPGA入门实例:7寸液晶屏ColorBar显示驱动本节视频讲解入门实例“7寸液晶屏ColorBar显示驱动”,包括设计功能介绍、液晶屏驱动时序讲解、设计源码讲解和板级调试。
Lesson25 XADC实例:基于XADC的AD采集显示本节视频讲解XADC实例“基于XADC的AD采集显示”,包括设计功能介绍、XADC内部结构介绍、设计源码讲解、XADC IP添加与配置、XADC IP接口设计和板级调试。
Lesson26 XADC实例:基于XADC的FPGA内部温度采集显示本节视频讲解XADC实例“基于XADC的FPGA内部温度采集显示”,包括设计功能介绍、设计源码讲解、XADC IP添加与配置、XADC读取数据如何换算成实际温度值、Matlab温度换算查找表生成代码讲解、ROM IP添加和配置、板级调试。
Lesson27 FPGA在线调试:在线逻辑分析仪应用实例本节视频讲解FPGA在线调试实例“在线逻辑分析仪应用实例”,包括基于FPGA的在线调试概述、在线逻辑分析仪调试的探测阶段、实现阶段和分析阶段。
Lesson28 FPGA在线调试:虚拟IO应用实例本节视频讲解FPGA在线调试实例“虚拟IO应用实例”,包括虚拟IO调试的探测阶段、实现阶段和分析阶段。
Lesson29 DDR3实例:DDR3 IP介绍与配置本节视频讲解实例“DDR3 IP介绍与配置”,包括DDR3控制器IP介绍、DDR3控制器IP的添加和配置。
Lesson30 DDR3实例:DDR3 IP仿真验证本节视频讲解实例“DDR3 IP介绍与配置”,重点讲解如何对DDR3控制器IP进行仿真验证。
Lesson31 DDR3实例:基于在线逻辑分析仪调试DDR3数据读写本节视频讲解实例“DDR3 IP介绍与配置”,包括功能介绍、DDR3控制器IP的接口时序讲解、设计源码解析(DDR3 IP读写控制等)和板级调试。
Lesson32 DDR3实例:基于UART命令的DDR3批量数据读写本节视频讲解实例“DDR3 IP介绍与配置”,包括功能介绍、设计源码解析(UART收发协议、DDR3 IP读写控制等)和板级调试。
Lesson33 LVDS实例:LVDS数据收发实例本节视频介绍实例“LVDS数据收发实例”,包括功能介绍、设计源码解析(bitslip设计原理、收发参数设置等)和板级调试。Lesson34 LVDS实例:带CRC校验的LVDS数据收发实例本节视频介绍实例“带CRC校验的LVDS数据收发实例”,包括功能介绍、CRC校验原理、设计源码解析(CRC检验码生成等)、仿真验证和板级调试。
Lesson35 综合实例:倒车雷达本节视频介绍综合实例“倒车雷达”,包括功能介绍、设计源码解析(蜂鸣器不同发声频率和占空比)和板级调试。
Lesson36 综合实例:波形发生器本节视频介绍综合实例“波形发生器”,包括功能介绍、设计源码解析(正弦波、三角波、方波、常高和常低电平波形的产生)和板级调试。
Lesson37 综合实例:工业现场监控界面设计本节视频介绍综合实例“工业现场监控界面设计”,包括功能介绍、设计源码解析(正弦波、三角波、方波和XADC波形的产生、界面的设计原理)和板级调试。
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