Digitale Systeme mit FPGAs entwickeln
Vom Gatter zum Prozessor mit VHDL
Peter Schulz and Edwin Naroska
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Peter Schulz, Edwin Naroska, Digitale Systeme mit FPGAs entwickeln (29.04.2024), Elektor, Aachen, ISBN: 9783895763106
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Description / Abstract
Table of content
- Cover
- Über die Autoren
- Vorwort
- Inhaltsverzeichnis
- 1. Einleitung
- Teil I: Grundlagen der Digitaltechnik 1
- 2. Materialien zum Buch
- 2.1 Das FPGA-Board
- 2.2 Die Entwicklungssoftware "Diamond"
- 2.3 Übungsblätter
- 3. Aufbau von Teil I: "Grundlagen der Digitaltechnik 1"
- 4. Boolesche Logik
- 4.1 Analog versus digital
- 4.2 Boolesche Algebra
- 4.3 Normalformen
- 4.4 Binärzahlen
- 4.5 Das Entwicklungsboard in den Auslieferungszustand bringen
- 4.6 Lösungen zu den Übungsaufgaben
- Teil II: Grundlagen der Digitaltechnik 2
- 5. Aufbau von Teil II: "Grundlagen der Digitaltechnik 2"
- 6. Darstellung und Beschreibung von Gatterlogik
- 6.1 Grundgatter
- 6.2 Kombinierte Gatter
- 7. Schaltnetze
- 7.1 Boolesche Gleichungen in VHDL
- 7.2 Umsetzung von Wahrheitstabellen in VHDL
- 8. Digitale Speicherelemente
- 8.1 RS-Flip-Flop
- 8.2 D-Latch
- 8.3 D-Flip-Flop
- 8.4 Register
- 9. Schaltwerke
- Teil III: Komponenten Digitaler Systeme
- 10. Aufbau von Teil III: "Komponenten Digitaler Systeme"
- 11. std_logic-Dateitypen
- 12. Transport im Datenpfad
- 12.1 Multiplexer
- 12.2 Demultiplexer
- 12.3 Datenbus
- 13. Schaltungen zur Datenverarbeitung
- 13.1 Umkodieren von Daten
- 13.2 Rechenschaltungen
- 14. Datenspeicher
- 14.1 Register und Speicher
- 14.2 Zwischenspeicherung im Datenpfad
- 14.3 Register-File
- 15. Ablaufsteuerung
- 15.1 Endliche Automaten
- 15.2 Endliche autonome Automaten
- Teil IV: Hardwarebeschreibung mit VHDL auf RTL-Ebene
- 16. Aufbau von Teil IV: "Hardwarebeschreibung mit VHDL auf RTL-Ebene"
- 17. Simulation von VHDL-Modellen
- 17.1 Warum simulieren?
- 17.2 Die zwei Phasen der VHDL-Simulation
- 17.3 Das "Weihnachtsmannprinzip"
- 18. Synchrone Schaltungen
- 18.1 Warum Hardware-Synthese?
- 18.2 Was sind synchrone Schaltungen?
- 18.3 RTL-Beschreibungen
- 19. VHDL-Beschreibungen von RTL-Designs
- 19.1 Getrennte Beschreibung von Registern und kombinatorischer Logik
- 19.2 Kombinatorische Logik
- 19.3 Gemeinsame Beschreibung von Registern und kombinatorischer Logik
- 19.4 Übungen zur RTL-Synthese (Teil 1)
- 19.5 Variablen
- 19.6 Vereinfachtes MM-Modul für MinMax8PipeSlim
- 19.7 Beispiel 1: Mittelwertfilter
- 19.8 Beispiel 2: Optimierte Mittelwertfilter
- 19.9 Beispiel 3: Größter Wert im Fenster
- 20. Lösungen zu den Übungsaufgaben
- Teil V: Ein FPGA-Projekt step-by-step
- 21. Aufbau von Teil V: "Ein FPGA-Projekt step-by-step"
- 22. Konstanten, Subtypes, Packages und Generics
- 22.1 Konstanten
- 22.2 Subtypes
- 22.3 Packages
- 22.4 Generics
- 23. HNR16 - ein einfacher RISC-Mikroprozessor
- 23.1 Grundsätzliche Arbeitsweise eines Prozessors
- 23.2 Architektur des HNR16
- 23.3 Ein einfaches Beispielprogramm
- 23.4 VHDL-Design des HNR16
- 23.5 Der vollständige Befehlssatz des HNR16
- Teil VI: FGPA-Architektur
- 24. Aufbau von Teil VI: "FPGA-Architektur"
- 25. Basiskomponenten von FPGAs
- 25.1 Logikelemente
- 25.2 Ein-/Ausgabeblöcke
- 25.3 Verbindungsressourcen
- 25.4 Programmierbare Elemente
- 26. Spezielle Funktionseinheiten
- 26.1 PLL-Schaltungen
- 26.2 Speicherblöcke
- 26.3 DSP-Einheiten
- 26.4 Entwurf mit Spezialressourcen
- 27. Stromversorgung und Konfiguration