XILINX大学合作计划指定教材·FPGA数字信号处理设计教程：System Generator入门与提高（附光盘） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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纪志成 著

图书标签:

• FPGA
• 数字信号处理
• System Generator
• Xilinx
• 教程
• 教材
• 大学合作计划
• 设计
• 信号处理
• 嵌入式系统

出版社： 西安电子科技大学出版社

ISBN：9787560619682

版次：1

商品编码：10036323

包装：平装

开本：16开

出版时间：2008-02-01

页数：194

正文语种：中文

编辑推荐

　　《XILINX大学合作计划指定教材·FPGA数字信号处理设计教程：System Generator入门与提高》可作为使用XILINX产品开发数字信号处理系统的工程技术人员及项目管理人员等的参考书，也可作为有志于数字电路设计的高等院校高年级本科生和研究生的专业教材。

内容简介

　　《XILINX大学合作计划指定教材·FPGA数字信号处理设计教程：System Generator入门与提高》主要介绍基于FPGA数字信号处理的设计流程，探讨数字信号处理算法在FPGA中的硬件设计与实现，重点讲述基于System Generator的FPGA开发及其构成模块、图形化工程设计流程及实现。《XILINX大学合作计划指定教材·FPGA数字信号处理设计教程：System Generator入门与提高》立足于实践，结合作者多年从事FPGA数字信号处理的设计和教学经验，通过大量设计实例详细探讨了数字信号处理算法在FPGA硬件开发中的详细设计流程（光盘内附详细实例）。所有实例均在XILINX公司大学计划Spartan-3E开发板上验证通过。

作者简介

　　纪志成，男，信息与控制工程学院教授，博士生导师。博士毕业于中国矿业大学。江南大学党委常委，副校长。兼任中国自动化学会控制理论专业委员会委员、中国自动化学会应用专业委员会委员、中国系统仿真学会理事、江苏省自动化学会常务理事等职。长期致力于电力电子与电气传动、非线性控制技术的教学与研究工作，研究兴趣以交流电机及微特电机作为被控对象，开展复杂非线性控制系统、网络运动控制系统、智能控制技术及其应用等的研究与开发工作。主持国家“211工程”重点学科建设子项目、教育部重点科研项目、教育部青年骨干教师资助项目、江苏省高技术研究计划项目等。在国内外重要期刊发表论文70余篇，其中三大检索20余篇。获江苏省教学成果奖一等奖2项，中国轻工业联合会科技成果二等奖1项。

目录

第1章 FPGA硬件结构
1.1 FPGA的可编程技术
1.1.1 基于SRAM的FPGA器件
1.1.2 反熔丝FPGA
1.1.3 基于Flash的FPGA

1.2 FPGA的内部结构
1.2.1 可配置逻辑模块（CLB）
1.2.2 可配置I/O模块
1.2.3 块存储器（Block RAM）
1.2.4 数字时钟管理器（DCM）
1.2.5 硬件乘法器模块（Multiplier）

1.3 XILINX公司主流产品介绍与器件选择
1.3.1 主流FPGA产品
1.3.2 器件的选择
1.4 本章小结

第2章 数字信号处理的基本知识
2.1 模拟/数字转换和数字，模拟转换
2.1.1 模拟/数字转换
2.1.2 数字/模拟转换

2.2 离散傅立叶变换（DFT）与快速傅立叶变换（FFT）
2.2.1 离散傅立叶变换
2.2.2 快速傅立叶变换

2.3 滤波器
2.3.1 无限脉冲响应数字滤波器（IIR）
2.3.2 有限脉冲响应数字滤波器（FFT）
2.3.3 IIR滤波器与FIR滤波器的比较
2.4 本章小结

第3章 System Generator概述
3.1 软件需求
3.2 软件安装
3.3 编译XILINX硬件描述语言库
3.4 FPGA器件需求
3.5 使用FPGA进行数字信号处理的优势
3.6 用System Generator进行系统级建模
3.6.1 MATLAB、Simulink和System Generator的运行环境
3.6.2 一般流程
3.6.3 流程范例
3.6.4 几个重要特点
3.7 本章小节

第4章 Systom Generator库的构成
4.1 System Generator‘模块定义
4.2 在Simulink模型中引用XILINX模块
4.3 XILINX Blockset库
4.4 XILINX Blockset库
4.5 XILINX Reference Blockset库
4.6 XILINX XtremeDSP.Kit库
4.7 本章小结

第5章 图形化工程设计流程及实现
5.1 常规设计流程
5.1.1 使用硬件描述语言的FPGA开发流程
5.1.2 使用XILINX CORE Generator的FPGA开发流程

5.2 使用XILINX System Generator的FPGA开发流程
5.3 System Generator的重要功能
5.3.1 硬件描述语言协同仿真
5.3.2 硬件验证
5.3.3 系统在线调试
5.3.4 资源估计
5.4 本章小结

第6章 应用实例
6.1 数字振荡器
6.1.1 用IIR滤波器实现振荡器
6.1.2 用查表法实现数控振荡器

6.2 有限脉冲响应（FIR）滤波器
6.2.1 标准FIR滤波器
6.2.2 标准FIR滤波器的改进结构
6.2.3 转置4抽头FIR滤波器
6.2.4 转置4抽头的FIR滤波器的变换结构
6.2.5 使用System Generator现有乘加FIR模块

6.3 CORDIC算法的原理与运用
6.3.1 CORDIC算法介绍
6.3.2 CORDIC算法的运用

6.4 时延数字正切锁相环
6.4.1 零阶时延数字正切锁相环
6.4.2 一阶时延数字正切锁相环
6.5 本章小结
附录 光盘内容树状图
参考文献

精彩书摘

　　第1章 FPGA硬件结构
　　FPGA（Field Programmable Gate Array）是一类高集成度的可编程逻辑器件，起源于美国的XILINX公司，该公司于1985年推出了世界上第一块FPGA芯片。在这二十多年的发展过程中，FPGA的硬件体系结构和软件开发工具都在不断地完善且日趋成熟。从最初的1200个可用门，到20世纪90年代时几十万个可用门，到目前数百万门至上千万门的单片FPGA芯片，XILINX、Altera等世界FPGA顶级厂商已经将FPGA器件的集成度提高到一个新的水平。FPGA技术结合了微电子技术、电路技术、EDA技术，使设计者可以集中精力进行所需逻辑功能的设计。与专用集成电路ASIC（Application Specific Integrated Circuit）相比，FPGA具有灵活性高、设计周期短、成本低、风险小等优势，因而得到了广泛应用，同时和FPGA相关的各项技术也迅速发展起来。
　　FPGA是现场可编程门阵列的简称。之所以赋予这个名字，一方面是因为FPGA可以用编写代码的方法实现复杂逻辑电路，另一方面是因为其内部是由规则的逻辑阵列所组成的，非常类似一个由逻辑门构成的阵列，而且这种结构很适合实现复杂设计并可重复编程。
　　用软件编程的思想实现复杂硬件逻辑设计是FPGA的一大特点。FPGA如何能做到通过软件编程来实现硬件逻辑电路的呢?本章将通过简单介绍FPGA内部结构使读者能够初步理解FPGA可编程的基本原理。
　　1.1 FpGA的可编程技术
　　目前，市场上有三种基本的FPGA编程技术：SRAM、反熔丝和Flash。其中，基于SRAM的FPGA是迄今为止应用范围最广的架构，主要因为它速度快且具有可重编程能力；反熔丝FPGA只具有一次可编程（One Time Programmable，OTP）能力；基于Flash的FPGA是FPGA领域中比较新的技术，也具有重编程的能力。另外，基于SRAM的FPGA器件经常带来一些额外的成本，包括启动PROM支持安全和保密应用的备用电池等。基于反熔丝和Flash的FPGA没有这些隐含成本，因此可保证有较低的总系统成本。

前言/序言

XILINX大学合作计划指定教材·FPGA数字信号处理设计教程：System Generator入门与提高（附光盘） 前言 数字信号处理（DSP）作为现代电子信息技术的核心基石，其应用领域已渗透到我们生活的方方面面，从通信、医疗、汽车到消费电子，无处不在。随着科技的飞速发展，传统基于软件的DSP方案在性能、功耗和实时性方面逐渐显现出瓶颈。FPGA（Field-Programmable Gate Array）以其高度的可编程性、并行处理能力和接近硬件的速度，成为了实现高性能DSP算法的理想平台。 然而，对于许多初学者而言，直接进行FPGA硬件描述语言（HDL）的开发，尤其是针对复杂的DSP算法，门槛较高，耗时费力。XILINX公司推出的System Generator for DSP（以下简称System Generator）作为一款强大的集成开发环境，极大地简化了FPGA平台上的DSP系统设计流程。它允许用户以类似于MATLAB/Simulink的框图形式，直观地设计、仿真和实现DSP算法，并自动生成高效的HDL代码，从而显著缩短了开发周期，降低了技术门槛。 本书正是针对这一需求而精心编撰，旨在为广大高校师生、工程师和DSP爱好者提供一套系统、详实的FPGA数字信号处理设计教程，以System Generator为核心工具，引导读者从入门到精通，掌握FPGA平台上的DSP设计精髓。本书不仅涵盖了System Generator的基础知识和常用模块，更深入探讨了实际应用中的设计技巧与优化策略，力求让读者在掌握工具的同时，深刻理解DSP算法在FPGA上的实现原理和工程实践。 本书特色与亮点 1. 体系化、循序渐进的知识体系： 本书从System Generator的安装与基础操作入手，逐步深入到DSP基础理论、常用模块详解、复杂算法设计、性能优化以及实际项目应用。每一章节都建立在前一章节的基础上，确保读者能够扎实掌握每一个知识点。 2. 以System Generator为核心的实战导向： 本书紧密围绕System Generator展开，通过丰富的实例和详细的操作步骤，教授读者如何利用System Generator高效地构建和仿真DSP系统。读者将学习如何将MATLAB/Simulink中的算法快速移植到FPGA平台，并生成可综合的HDL代码。 3. DSP基础理论与FPGA实现深度结合： 本书并非仅仅介绍工具的使用，而是将DSP的经典理论与FPGA的硬件实现紧密结合。读者将在学习算法的同时，理解其在FPGA上的硬件化思路、资源消耗以及性能特点。 4. 丰富多样的经典DSP算法实例： 从基础的滤波器、FFT到高级的OFDM、自适应滤波等，本书涵盖了众多经典的DSP算法。每一个算法都提供详细的System Generator设计流程和仿真验证，帮助读者理解这些算法在FPGA上的具体实现方法。 5. 性能优化与工程实践指导： 针对FPGA设计的性能、面积和功耗等关键指标，本书提供了多种优化技巧和方法，如流水线设计、并行处理、资源共享等，帮助读者设计出高效、高质量的DSP系统。同时，也融入了工程实践中的一些常见问题和解决方案。 6. 附带光盘，提供丰富的学习资源： 本书附带的光盘内容详实，包含所有章节的示例工程文件、MATLAB/Simulink模型、System Generator设计文件、仿真脚本以及部分相关文档。这将极大地方便读者进行实践操作和深入学习。 7. 面向大学合作计划的权威性： 本书作为XILINX大学合作计划的指定教材，其内容经过权威认证，符合高等教育的教学要求，是高校开展FPGA数字信号处理课程教学的理想选择。 读者对象 高校学生： 电子信息工程、通信工程、计算机科学与技术、自动化等专业本科生、研究生，以及相关专业的课程设计和毕业设计。 工程技术人员： 从事通信、雷达、图像处理、嵌入式系统、高性能计算等领域的工程师，希望利用FPGA加速DSP算法的开发。 DSP爱好者： 对数字信号处理和FPGA技术感兴趣，希望系统学习FPGA平台DSP设计的初学者和进阶者。 科研人员： 在信号处理、通信系统、模式识别等领域进行研究，需要高性能硬件实现的科研人员。 目录概览（详细内容请参考图书） 第一部分：System Generator入门与FPGA DSP基础 第一章：FPGA数字信号处理概述 数字信号处理的基本概念与发展 FPGA技术及其优势在DSP领域的应用 FPGA DSP设计流程概览 XILINX FPGA家族与开发工具简介 第二章：System Generator for DSP简介与安装 System Generator for DSP的功能与特点 System Generator的安装与环境配置（MATLAB/Simulink集成） System Generator基本界面与操作流程 第三章：System Generator基础模块与数据类型 System Generator基础模块介绍（Gateway In/Out, Const, Add, Mul等） System Generator中的数据类型（固定点、浮点）及其转换 数据路径与控制信号的理解 第四章：DSP算法在FPGA上的映射 DSP算法的特性分析与FPGA实现考量 算法的量化与截位误差分析 流水线（Pipelining）设计思想在FPGA中的应用 并行处理（Parallelism）策略 第二部分：经典DSP算法的System Generator设计与实现 第五章：数字滤波器设计 数字滤波器的基本原理（FIR、IIR） FIR滤波器在System Generator中的设计 时域设计法（窗函数法） 频率域设计法 System Generator滤波器设计工具的使用 IIR滤波器在System Generator中的设计（系数的稳定性和量化） 滤波器性能评估与FPGA资源占用分析 第六章：离散傅里叶变换（DFT）与快速傅里叶变换（FFT） DFT与FFT的基本原理 FFT算法的FPGA实现方式（蝶形运算） System Generator中的FFT IP核使用 FFT设计的注意事项（数据位宽、精度、资源） 第七章：调制与解调技术 常见的数字调制方式（ASK, FSK, PSK, QAM） System Generator中的调制解调模块设计 基于FPGA的通信信号生成与处理示例 第八章：自适应滤波器 自适应滤波器的基本原理（LMS, RLS算法） LMS算法在System Generator中的实现 自适应滤波器的应用场景（噪声消除、回声消除） 第九章：其他重要DSP模块 累加器（Accumulator）与累加器（Adder Tree） CORDIC算法与三角函数实现 查找表（Lookup Table）的应用 多相滤波器（Polyphase Filter）设计 第三部分：高级设计技巧与工程实践 第十章：System Generator高级应用与性能优化 HDL代码导出与集成（Verilog/VHDL） ILA (Integrated Logic Analyzer) 与VIO (Virtual Input/Output) 的使用 关键路径分析与时序约束 提高时钟频率与数据吞吐量的策略 功耗优化技巧 第十一章：复杂DSP系统的System Generator设计 多速率信号处理（Multirate Signal Processing） OFDM系统（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）的设计框架 联合仿真与系统级验证 第十二章：实际项目案例分析 基于FPGA的高性能FFT处理器设计 软件无线电（SDR）前端设计实例 数字图像处理的FPGA加速方案 音频信号处理的FPGA实现 第十三章：System Generator开发中的常见问题与调试技巧 仿真与实际硬件运行不匹配的排查 资源冲突与资源优化 数学模型与硬件实现精度的权衡 设计文档与代码注释的重要性 附录 XILINX FPGA开发流程与Vivado/ISE简介 System Generator常用函数与宏命令参考 参考文献 名词术语解释 结语 数字信号处理的FPGA实现是当前电子信息技术领域的一个重要发展方向，而System Generator作为XILINX提供的一款强大工具，极大地降低了FPGA DSP设计的门槛，提高了设计效率。本书力求为读者提供一条清晰的学习路径，从System Generator的基础操作到各种经典DSP算法的FPGA实现，再到高级设计技巧和工程实践，希望能够帮助广大读者在FPGA数字信号处理的设计领域快速成长，掌握核心技术，并能将其应用于实际的工程项目中。 本书的出版离不开XILINX公司的支持，也凝聚了作者团队的心血。在编写过程中，我们力求内容的准确性、系统性和实用性。尽管如此，书中难免存在疏漏之处，恳请广大读者批评指正。我们衷心希望本书能成为您在FPGA数字信号处理学习和研究道路上的得力助手。 （光盘内容详见光盘附带的说明文件）

评分☆☆☆☆☆

我之前在学习FPGA数字信号处理时，总是觉得System Generator这个工具非常强大，但又有点无从下手的感觉。直到我翻开了这本《XILINX大学合作计划指定教材·FPGA数字信号处理设计教程：System Generator入门与提高》，才真正找到了“窍门”。这本书的结构安排非常合理，从System Generator的基本操作、模块库的使用，到复杂的算法设计和系统集成，都安排得井井有条。作者的讲解语言通俗易懂，大量的图示和流程图帮助我快速理解各个环节的逻辑关系。我尤其欣赏书中对于一些经典DSP算法，如FFT、CIC滤波器等的System Generator实现方法，不仅给出了代码，还详细解释了各个参数的含义和对性能的影响。光盘里提供的仿真模型和硬件工程文件，更是让我能够亲手去验证书中的每一个设计，加深理解。这本书让我真正体会到了System Generator的便捷之处，也让我对FPGA在DSP领域的应用有了更深刻的认识。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的惊喜在于它对实际工程问题的关注度。很多教程可能只停留在理论层面，但这本书却非常注重将FPGA数字信号处理技术落地到实际应用中。作者在讲解过程中，并没有回避一些在真实项目开发中可能遇到的难点，比如资源优化、时序约束、功耗考虑等，而是通过一系列精心设计的案例，将这些抽象的概念变得具体可感。我特别喜欢其中关于滤波器设计和调制的章节，不仅仅是教你如何使用System Generator搭建模型，更深入地探讨了不同算法在FPGA上的性能权衡，以及如何根据实际需求选择最合适的实现方式。书中的代码风格也十分规范，注释清晰，这对于后续的学习和参考非常有帮助。光盘中的实验指导也非常详细，一步步引导读者完成从仿真到硬件部署的全过程，让我深刻体会到了理论与实践相结合的力量。这本书不仅仅是一本教材，更像是一位经验丰富的工程师在向我传授他的宝贵经验，让我少走了很多弯路。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本教材，我首先被其内容的系统性和实用性所吸引。书中对FPGA数字信号处理的各个方面都进行了详尽的讲解，从基础的DSP理论到System Generator的精通，再到实际的应用案例，层层递进，逻辑清晰。我尤其喜欢作者在讲解抽象概念时，所采用的类比和图示，能够帮助我快速理解复杂的原理。对于System Generator的使用，书中不仅讲解了基本操作，还深入剖析了其高级功能和技巧，让我能够充分发挥这个工具的优势。书中提供的实际工程案例，覆盖了通信、图像处理等多个领域，让我能够将学到的理论知识应用到实际项目中。光盘里的配套资源非常丰富，包括详细的实验步骤、仿真代码和硬件实现文件，这对于动手实践非常有帮助。总而言之，这本书是一本非常优秀的FPGA数字信号处理设计教程，无论你是初学者还是有一定基础的工程师，都能从中受益匪浅。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本《XILINX大学合作计划指定教材·FPGA数字信号处理设计教程：System Generator入门与提高（附光盘）》，我最大的感受是它真的非常扎实，内容覆盖了从最基础的概念到进阶的实践应用，让我觉得即使是初学者也能循序渐进地掌握FPGA数字信号处理的精髓。书中的理论讲解清晰透彻，不像是那种只讲公式不讲原理的书，它会把每个算法的由来、特点以及在FPGA上实现的逻辑都讲得很明白。尤其是在System Generator这块，作者似乎花了很多心思去梳理其核心功能和工作流程，各种模块的介绍都配有生动形象的图示，让我这个之前对图形化开发工具有些畏惧的读者，也能快速理解并上手。而且，书中给出的例程设计得相当巧妙，既能体现理论知识的应用，又不会过于复杂而让人望而却步。光盘里的配套资源更是锦上添花，那些可以直接编译运行的仿真和硬件实现代码，省去了我大量从零开始搭建环境和调试的时间，让我能更专注于理解设计思路本身。读完一部分，我立刻就感觉自己的FPGA DSP设计能力有了质的飞跃，对未来在项目中的应用充满了信心。

评分☆☆☆☆☆

这本书的深度和广度都令人印象深刻。它不仅仅是System Generator的使用手册，更是一本关于FPGA数字信号处理的百科全书。作者在讲解每个算法时，都追溯到了其数学原理，并详细阐述了如何在System Generator中将其高效地映射到FPGA硬件上。我特别喜欢书中关于高级应用部分的讲解，比如在通信系统中的信号调制解调、在图像处理中的滤波器实现等，这些内容极具挑战性，但也非常吸引人。作者通过这些案例，充分展现了FPGA在高性能DSP计算方面的巨大潜力。而且，书中对Xilinx FPGA系列器件的架构和特性也有一定的介绍，这对于理解System Generator生成的HDL代码非常有帮助，也让我能够更好地根据硬件资源来优化设计。光盘中的内容丰富，包含了大量的示例工程，让我可以根据自己的兴趣和需求进行深入探索。

评分☆☆☆☆☆

学习要用的 呵呵 不错啊

评分☆☆☆☆☆

打开光盘碎的，问京东送货的说要网上申请换货，等申请完了再来取，再发新的，买个书收三次快递，竟然没有拒收功能。

评分☆☆☆☆☆

好复杂的名字，看看才知道怎么样

评分☆☆☆☆☆

书的质量不错，内容的因人而异把，自己感觉东西不多，基本都是概述性的

评分☆☆☆☆☆

...........................

评分☆☆☆☆☆

给老婆买的，我自己是看不懂的。

评分☆☆☆☆☆

买了之后，近期才开始看。很基础，每个模块都讲的很详细，很适合我用

评分☆☆☆☆☆

挺不错的 超薄型 言简意赅 没点FPGA功底的估计不知所云

评分☆☆☆☆☆

给老婆买的，我自己是看不懂的。