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Design Wave Basic 【シリーズ一覧へ】

ハードウェア記述言語による論理回路設計の基礎と実践

FPGAボードで学ぶVerilog HDL

井倉 将実 著
B5変型判 96 ページ
基板&DVD付き
価格10,260円(税込)
JAN9784789838610

2007年2月1日発行

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FPGAボード
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■ 正誤情報


 本書は,Verilog HDLによるLSI設計の入門書です.設計した回路を動作させてみることができる「FPGAボード」と,FPGA開発ツールを付属しています.付属のFPGAボードで実際に動作する回路を記述しながら,Verilog HDLによる論理回路設計技術を身に付けることができます.最初は1個のLEDを制御するだけの簡単な回路から始め,少しずつレベルアップしながら最後にはディジタル時計を設計します.付属のボードには10万ゲート規模のFPGAを搭載しています.
 本書でLSI設計の基礎を身につけた後も,さらなるレベルアップのために活用いただけます.


目次

はじめに

第1章 プログラマブル・デバイスで論理設計を学ぼう
 1.1 LSI設計技術を身に付ける
  1.1.1 言語設計の考え方
  1.1.2 Verilog HDL設計の学び方
  1.1.3 経験しながら技術を身に付ける
 1.2 プログラマブル・デバイスの特徴
  1.2.1 FPGAの特徴
  1.2.2 CPLD/SPLDの特徴
  1.2.3 FPGAとCPLD/SPLDの比較
 1.3 LSI設計の流れ
  1.3.1 仕様設計
  1.3.2 機能設計
  1.3.3 論理設計,レイアウト設計


第2章 FPGA開発を体験する
 2.1 FPGA開発ツールISE WebPACKの使い方
  2.1.1 プロジェクトの新規作成
  2.1.2 ソース・コードの作成
  2.1.3 論理合成
  2.1.4 ピン配置の指定
  2.1.5 実装(テクノロジ・マッピングと配置配線)
  2.1.6 レポートの確認
  2.1.7 ビットストリームの作成
  2.1.8 FPGAへのダウンロード
  2.1.9 動作確認
 2.2 論理合成と問題発生時の修正


第3章 Verilog HDLによる論理回路設計の基本テクニック
 3.1 スイッチでLEDを点灯/消灯する
  3.1.1 モジュール宣言
  3.1.2 ポート宣言
  3.1.3 動作記述部
  3.1.4 動作確認
 3.2 スイッチでLEDを点滅する
  3.2.1 レジスタ宣言
  3.2.2 always文
  3.2.3 動作確認
 3.3 四つのLEDを順番に点灯する
  3.3.1 バスの記述―ひとまとまりの意味を持つ複数の信号をまとめる
  3.3.2 パラメータ宣言
  3.3.3 数値
  3.3.4 イベント式の記述
  3.3.5 if文
  3.3.6 シフト動作
  3.3.7 連接演算
  3.3.8 ビット演算
  3.3.9 動作確認
 3.4 スイッチを押した回数を数えて四つのLEDに表示する
  3.4.1 算術演算
  3.4.2 動作確認
 3.5 スイッチを押した回数を数えて7セグメントLEDに表示する
  3.5.1 7セグメントLEDによる表示の方法
  3.5.2 case文
  3.5.3 case文とif文
  3.5.4 動作確認
 3.6 1秒ごとにLED表示を変化する
  3.6.1 動作の基本になるクロック
  3.6.2 クロックから人間が識別できる周期の信号を作る
  3.6.3 1 秒のタイミングを得る
  3.6.4 動作確認
 3.7 1秒ごとに7セグメントLEDの表示を変える
  3.7.1 階層設計
  3.7.2 下位モジュール呼び出し
  3.7.3 動作確認

第4章 実用回路の設計1 ―― 180秒タイマを作る
 4.1 180秒をカウントする
  4.1.1 タイマ駆動開始フラグ生成―スイッチの処理
  4.1.2 1秒タイミング生成回路
  4.1.3 180秒タイマ回路―タイマ動作中の処理
  4.1.4 タイムアウト検出回路―180秒経過を判定する処理
  4.1.5 動作確認
 4.2 設計のポイントのまとめ
  4.2.1 リセット状態について
  4.2.2 回路全体はクロックで動作
  4.2.3 イベントを認識する回路

第5章 実用回路の設計2 ―― ディジタル時計を作る
 5.1 ディジタル時計の仕様を考える
  5.1.1 分割表示を行う
  5.1.2 時を早く刻む
 5.2 回路設計のポイント
  5.2.1 時,分,秒の桁の回路―時を刻む動作
  5.2.2 1秒タイミング生成回路
  5.2.3 動作確認

付録A FPGA設計環境のセットアップ
付録B FPGAボードを活用するためのVerilog HDL記述
付録C トラブル・シューティング


■付属FPGAボードの概要

搭載FPGA XC3S100E(米国Xilinx社)
周辺機能 7セグメントLED×4
単体LED×4
プッシュ・スイッチ×4
33MHzクロック発振器×1
電源電圧 5.0V/1.0A(最大印加電圧6.0V)
ボード上で1.2V,2.5V,3.3Vをリニア・レギュレータで生成.
外形寸法 110.0mm×72.0mm


■搭載FPGAの概要

回路規模 有効ゲート規模 約100,000ゲート規模
・ロジック・セル数 2,160
・組み込みメモリ 72Kビット
電源電圧 コア電圧1.2V


■FPGA設計ツールの動作環境
OS:Windows 2000/XP
メモリ:512Mバイト以上推奨
HDD空き容量:4Gバイト以上(インストールのみ)
プリンタ(LPT)ポート(USB-プリンタ変換ケーブル経由では使用できません)
DVD-ROMドライブ
インターネット接続環境とWebブラウザ,電子メール(設計ツールのライセンス取得のために必要)

■別途ご用意いただくもの
・パラレル・ケーブル(Dサブ25ピン・オス-Dサブ25ピン・メス,全ピン・ストレート結線のもの)
・ACアダプタ(出力電圧DC5Vまたは6V,出力電流400mA以上,EIAJ統一極性品)



関連書籍として…


    「改訂 入門Verilog HDL記述」 好評発売中!



   「FPGAボードで学ぶ論理回路設計」 好評発売中!





「FPGAボードで学ぶVerilog HDL」展示販売書店のご案内



「FPGA活用チュートリアル 2008/2009年版」 (税込定価2,376円)
「改訂版 FPGAボードで学ぶ論理回路設計」 (税込価格10,260円)
「Arria GX 評価キット」 (税込キャンペーン価格42,768円)
「FPGA/PLD設計スタートアップ2009/2010」 (税込定価2,376円)
「FPGA/PLD設計スタートアップ 2011/2012年版」 (税込定価2,376円)


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