FPGAs für Maker: eine praktische Einführung in programmierbare Logik
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| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Heidelberg
dpunkt.verlag
2016
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| Ausgabe: | 1. Auflage |
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| Beschreibung: | x, 443 Seiten Illustrationen, Diagramme 240 mm x 165 mm |
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Cord Elias
FPGAs für Maker
Eine praktische Einführung in
programmierbare Logik
m dpunkt verlag
VII
Inhaltsverzeichnis
I Einführung 1
1 Wieso FPGAs für Maker? 3
2 Struktur und Verwendung dieses Buchs 5
3 FPGA-Grundlagen 9
3 1 Was ist ein FPGA? 9
3 2 Entwicklungsablauf im Überblick 16
3 3 VHDL-Einführung 20
3 4 Eine erste Dosis VHDL 21
3 5 Notwendige Ausstattung 27
II Einfache Schaltungen 29
4 Los geht’s - das erste FPGA-Projekt 31
4 1 Einführung 31
4 2 Vorbereitendes Experiment und Workflow 34
4 3 Logik-Gatter 60
4 4 Simulation 69
4 5 Zusammenfassung 77
5 »Hello World« - es blinkt 79
5 1 Getaktete Digitalsysteme 79
5 2 Zähler 84
5 3 Simulation des Binärzählers 88
5 4 Ein Teiler für die LED 91
5 5 Blinken mit Hardware 91
5 6 Verfeinerter Binärzähler 94
5 7 Zusammenfassung 97
6 VH DL-Intermezzo 99
6 1 Sprachstandards 99
6 2 Struktur eines VHDL-Files 99
viii Inhaltsverzeichnis
6 3 VHDL-Statement 101
6 4 Concurrent - Sequential 103
6 5 Ein wenig mehr VHDL 110
6 6 Ausgewählte VHDL-Konstrukte und -Designmuster 121
6 7 Synchrone Digitalsysteme 128
6 8 Universelle Grundstruktur 129
6 9 Zusammenfassung 141
7 Bausteine und Entwurfsmuster 143
7 1 Ctöck-Signale 143
7 2 Verwendung von IP 151
7 3 Synchronisierung und Entprellung 158
7 4 Zustandsautomat 169
7 5 Zusammenfassung 176
8 Siebensegmentanzeigen 177
8 1 Aufbau und Funktion 177
8 2 Einfacher Test mit einem Element 179
8 3 Umwandlung von Binärcode in eine Hex-Zahlendarstellung 180
8 4 Umwandlung von Binärcode in eine Dezimalzahlendarstellung 183
8 5 Mehr als ein Digit - Multiplexing 187
8 6 Komplettbeispiel 190
8 7 Zusammenfassung 197
9 Spielereien mit Leuchtdioden 199
9 1 Als die Lichter laufen lernten 199
9 2 Dimmen einer LED 201
9 3 RGB-LEDs 211
9 4 Zusammenfassung 218
III Weiterführendes und Projekte 219
10 Wie kommt man weiter? 221
10 1 FPGA-Board 221
10 2 FPGA-Entwicklungsumgebung und Workflow 222
10 3 VHDL 226
11 Digitaluhr auf FPGA-Basis 227
11 1 Merkmale der Digitaluhr 227
11 2 Anforderungen an die Hardware 227
11 3 Entwicklung des Schaltungskonzepts 228
11 4 Implementierung 231
11 5 Integration 256
Inhaltsverzeichnis
ix
11 6 Zusammenfassung 263
12 Ansteuerung eines RGB-LED-Matrix-Displays 265
12 1 Grundlagen 265
12 2 Schaltung zur Display-Ansteuerung 274
12 3 Pong 306
12 4 Zusammenfassung 319
13 Ausflug zu Verilog 321
13 1 Einstieg in Verilog 321
13 2 Einbinden eines Verilog-Moduls in ein VHDL-Projekt 323
13 3 Simulation bei der Verwendung von Verilog-Modulen 328
IV Anhang 331
A VHDL-Kurzübersicht 333
A l entity 333
A 2 architecture 333
A 3 component 334
A 4 process 336
A 5 Datentypumwandlungen 337
A 6 Initialisierung mit others 339
A 7 Bedingte Ausführung 339
B FPGA-Werkzeugketten 343
C Altera-Werkzeugkette »Quartus Prime Lite Edition« 347
C l Anlegen eines neuen Projekts 348
C 2 Anlegen eines neuen VHDL-Files 355
C 3 Einbinden eines schon vorhandenen VHDL-Files 358
C 4 Analyse und Synthese 359
C 5 Pin Planning 360
C 6 Place amp; Route, Erzeugung des Bitstreams 361
C 7 Download 362
D Lattice-Werkzeugkette »Diamond« 367
D l Anlegen eines neuen Projekts 368
D 2 Anlegen eines neuen VHDL-Files 373
D 3 Einbinden eines schon vorhandenen VHDL-Files 375
D 4 Eingabe von Constraints 377
D 5 Synthese, Mapping, Place amp; Route 378
D 6 Generierung der Konfigurationsdaten 379
D 7 Download 380
X
Inhaltsverzeichnis
E Microsemi-Werkzeugkette »Libero SoC« 385
E l Anlegen eines neuen Projekts 386
E 2 Anlegen eines neuen VHDL-Files 390
E 3 Einbinden eines schon vorhandenen VHDL-Files 394
E 4 Synthese 396
E 5 Definition von I/O-Constraints 397
E 6 Erzeugen der Konfigurationsdaten 399
E 7 Download 400
F Xilinx-Werkzeugkette »ISE« 401
F l Anlegen eines neuen Projekts 402
F 2 Anlegen eines neuen VHDL-Files 405
F 3 Anlegen von I/O-Constraints 410
F 4 Einbinden eines schon vorhandenen VHDL-Files 413
F 5 Implementierung 415
F 6 Erzeugung des Bitstreams 416
F 7 Download 417
G Vergleich der Werkzeugketten 419
H FPGA-Boards für Maker 421
H l Einige Bezugsquellen 421
H 2 Board-Übersicht 422
H 3 Boards, Boards, Boards 423
Glossar 435
Literaturverzeichnis 439
Index |
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