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老白FPGA全系列P1_FPGA和数字电路系统基础

深度解析

5.0共24个课时614人已学习

讲师:白纪龙    资深工程师

老白FPGA全系列P1_FPGA和数字电路系统基础 你将会学到的

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    1.FPGA系列课程的规划

      (1)FPGA和数字电路系统的基础

      (2)FPGA硬件设计

      (3)FPGA系统设计的深度讲解

      (4)ARM+FPGA结合的硬件设计

      (5)ARM+FPGA结合的示波器设计

      

    2.FPGA开发过程中的困惑

      (1)开发流程为什么这么长?

      (2)设计输入的过程中基于Vrerilog硬件开发语言的困惑

      (3)仿真过程的困惑

      (4)在FPGA开发的过程里面我们为什么要加入仿真?

      

    3.二选一开关系统分别基于FPGA和数字电路系统进行对比分析设计:

      (1)系统需求:

      S1无按下的时候,LED的驱动IO口的电压=S2所对应的IO口的电压

      S1按下的时候,LED的驱动IO口的电压=S3所对应的IO口的电压

      (2)系统需求分析:

      A.按键-->Input-->当按键被按下的时候,按键会向IO口输入低电平;当按键无按下的时候,按键会向IO输入高电平

      B.LED-->Output-->当驱动LED的IO口输出高电平的时候,LED灭;当无驱动LED的IO口输出低电平的时候,LED点被点亮

      C.FPGA-->控制器件--->实现我们的系统需求

      <1>根据系统需求能够分析到:S1按下的时候,M16=L,A2=E16=S3;S1无按下的时候,M16=H,A2=E15=S2;

      <2>在不同的输入的情况下,对应的输出是什么?--->真值表的获取

      <3>S1S2S3D1

      M16E15E16A2

      0

      11

      100

      111

      1000

      1010

      1101

      1111

      <4>通过上述真值表能够获取到的最简的逻辑表达式:A2=(M16'andE16)or(M16andE15)A2=2MUX1

      (3)手撕数字电路系统设计:Multisim进行最简化分析--->逻辑关系式

      (4)数字电路系统中基于(3)中获取的逻辑表达式进行数字电路系统设计:

      A.方案一:基于基本的与或非等门电路进行数字电路设计

      B.方案二:基于所有器件都是与非门进行数字电路系统设计

      C.方案三:基于4066BD进行进行数字电路系统设计

      D.方案四:基于74HC157进行数字电路系统设计

      (5)FPGA系统中基于(3)中获取的逻辑表达式进行程序编写基于Verilog语言

      (6)基于Multisim和ltspise对我们上述(4)种系统进行功能仿真和时序仿真

      (7)基于modelsim_Altera对FPGA构建的2选1开关器件进行功能仿真和时序仿真

      (8)将外部资源堆叠上去进行系统验

      

    4.FPGA开发流程详解:

      (1)需求分析:系统资源分析-->真值表-->

      (2)手撕数字电路系统设计:Multisim进行最简化分析--->逻辑关系式-->

      (3)设计输入-->Verilog

      (4)综合分析-->RTLViewer

      (5)仿真分析

      A.前仿真-->功能仿真-->理想情况下(流程,基本概念,关键)

      B.后仿真-->时序仿真-->实际情况下(流程,基本概念,关键)

      (6)I/O口分配-->配置FPGA下载-->外部资源加上去(PCBA)-->FPGA系统设计完成

      

    5.基于数字电路系统的上述案例的具体开发流程分析

      (1)需求分析:系统资源分析-->真值表-->Multisim进行最简化分析--->逻辑关系式--->具体的逻辑门电路-->仿真(激励-->响应)-->外部资源加上去-->运行-->数字电路系统电路设计完成

      

    6.FPGA、数字电路系统设计关键

      (1)系统需求分析

      (2)选择最经济的方案

      (3)设计合理的仿真测试方案

      (4)穷尽我们仿真系统的输入激励

      (5)熟悉开发的流程

      

    7.IC的不同集成规模,设计关键,类型概述

      

    8.二极管逻辑器件DL类型概述

      

    9.BJT+电阻逻辑器件类型RTL概述

      

    10.二极管+BJT逻辑器件类型DTL概述

      

    11.ECL射极耦合逻辑器件概述

      

    12.BJT+BJT三极管-三极管逻辑器件TTL类型详解

      

    13.MOS,CMOS逻辑器件类型详解

      

    14.TTL逻辑器件演变过程详解:74->74H->74L->74S->74LS->74ALS

      

    15.CMOS逻辑器件演变过程详解:4000->74C->74HC/HCT->74AC/A

      

    16.主流的各种逻辑器件特性分析

      

    17.不同逻辑器件特性分析

      

    18.TTL和CMOS逻辑器件关键点详解:

      (1)电压范围详细分析

      (2)TTL逻辑器件浮空引脚处理方式详解

      (3)CMOS逻辑器件浮空引脚处理方式详解

      (4)TTL和CMOS逻辑器件中数字手册关键参数分析

      (5)扇入扇出能力

      (6)延时

      (7)抑制噪声机制

      (8)灌电流和拉电流能力

      (9)其他特性

      

    19.组合逻辑,时序逻辑,可编程逻辑特性分析

      

    20.基本的门电路设计分析(基于FPGA和数字电路系统设计)

      

    21.组合逻辑数字单路设计分析(基于FPGA和数字电路系统设计)

      

    22.时序逻辑数字单路设计分析(基于FPGA和数字电路系统设计)

      

    23.数据存储,数据传输,数据转换系统分析(基于FPGA和数字电路系统设计)

      

    24.Verilog硬件描述语言详解

      

    25.FPGA核心设计思维详解

      

    26.基于Multsim,LTSpise,Tina等仿真工具数字电路系统设计详解

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    1.FPGA系列课程的规划

    (1)FPGA和数字电路系统的基础

    (2)FPGA硬件设计

    (3)FPGA系统设计的深度讲解

    (4)ARM+FPGA结合的硬件设计

    (5)ARM+FPGA结合的示波器设计


    2.FPGA开发过程中的困惑

    (1)开发流程为什么这么长?

    (2)设计输入的过程中基于Vrerilog硬件开发语言的困惑

    (3)仿真过程的困惑

    (4)在FPGA开发的过程里面我们为什么要加入仿真?


    3.二选一开关系统分别基于FPGA和数字电路系统进行对比分析设计:

            (1) 系统需求:

    S1无按下的时候,LED的驱动IO口的电压=S2所对应的IO口的电压

    S1按下的时候,  LED的驱动IO口的电压=S3所对应的IO口的电压

    (2)系统需求分析:

        A.按键-->Input-->当按键被按下的时候,按键会向IO口输入低电平;当按键无按下的时候,按键会向IO输入高电平

        B.LED-->Output-->当驱动LED的IO口输出高电平的时候,LED灭;当无驱动LED的IO口输出低电平的时候,LED点被点亮

        C.FPGA-->控制器件--->实现我们的系统需求

            <1>根据系统需求能够分析到:S1按下的时候,M16=L,A2=E16=S3;S1无按下的时候,M16=H,A2=E15=S2;

    <2>在不同的输入的情况下,对应的输出是什么?--->真值表的获取

    <3>S1   S2   S3   D1

        M16  E15  E16  A2

    0     0    0   0

    0     0    1   1

    0     1    0   0

    0     1    1   1

    1     0    0   0

    1     0    1   0

    1     1    0   1

    1     1    1   1

    <4>通过上述真值表能够获取到的最简的逻辑表达式:A2=(M16' and E16) or (M16 and E15)  A2=2MUX1

            (3)手撕数字电路系统设计:Multisim进行最简化分析--->逻辑关系式

            (4)数字电路系统中基于(3)中获取的逻辑表达式进行数字电路系统设计:
                A.方案一:基于基本的与或非等门电路进行数字电路设计

                B.方案二:基于所有器件都是与非门进行数字电路系统设计

                C.方案三:基于4066BD进行进行数字电路系统设计

                D.方案四:基于74HC157进行数字电路系统设计

            (5)FPGA系统中基于(3)中获取的逻辑表达式进行程序编写基于Verilog语言

            (6)基于Multisim和ltspise对我们上述(4)种系统进行功能仿真和时序仿真

            (7)基于modelsim_Altera对FPGA构建的2选1开关器件进行功能仿真和时序仿真

            (8)将外部资源堆叠上去进行系统验证


    4.FPGA开发流程详解:

    (1)需求分析:系统资源分析-->真值表-->

    (2)手撕数字电路系统设计:Multisim进行最简化分析--->逻辑关系式-->

    (3)设计输入-->Verilog

    (4)综合分析-->RTL Viewer

    (5)仿真分析

    A.前仿真-->功能仿真-->理想情况下(流程,基本概念,关键)

            B.后仿真-->时序仿真-->实际情况下(流程,基本概念,关键)

    (6)I/O口分配-->配置FPGA下载-->外部资源加上去(PCBA)-->FPGA系统设计完成



    5.基于数字电路系统的上述案例的具体开发流程分析

    (1)需求分析:系统资源分析-->真值表-->Multisim进行最简化分析--->逻辑关系式--->具体的逻辑门电路-->仿真(激励-->响应)-->外部资源加上去-->运行-->数字电路系统电路设计完成


    6.FPGA、数字电路系统设计关键

    (1)系统需求分析

    (2)选择最经济的方案

    (3)设计合理的仿真测试方案

    (4)穷尽我们仿真系统的输入激励

    (5)熟悉开发的流程


    7.IC的不同集成规模,设计关键,类型概述


    8.二极管逻辑器件DL类型概述


    9.BJT+电阻逻辑器件类型RTL概述


    10.二极管+BJT逻辑器件类型DTL概述


    11.ECL射极耦合逻辑器件概述


    12.BJT+BJT三极管-三极管逻辑器件TTL类型详解


    13.MOS,CMOS逻辑器件类型详解


    14.TTL逻辑器件演变过程详解:74->74H->74L->74S->74LS->74ALS


    15.CMOS逻辑器件演变过程详解:4000->74C->74HC/HCT->74AC/ACT


    16.主流的各种逻辑器件特性分析


    17.不同逻辑器件特性分析


    18.TTL 和CMOS逻辑器件关键点详解:

        (1)电压范围详细分析

        (2)TTL逻辑器件浮空引脚处理方式详解

        (3)CMOS逻辑器件浮空引脚处理方式详解

        (4)TTL和CMOS逻辑器件中数字手册关键参数分析

        (5)扇入扇出能力

        (6)延时

        (7)抑制噪声机制

        (8)灌电流和拉电流能力

        (9)其他特性


    19.组合逻辑,  时序逻辑,  可编程逻辑特性分析


    20.基本的门电路设计分析(基于FPGA和数字电路系统设计)


    21.组合逻辑数字单路设计分析(基于FPGA和数字电路系统设计)


    22.时序逻辑数字单路设计分析(基于FPGA和数字电路系统设计)


    23.数据存储,数据传输,数据转换系统分析(基于FPGA和数字电路系统设计)


    24.Verilog硬件描述语言详解


    25.FPGA核心设计思维详解


    26.基于Multsim,LTSpise,Tina等仿真工具数字电路系统设计详解


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