Xilinx可编程逻辑器件的高级应用与设计技巧 pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:孙航

出品人:

页数:416

译者:

出版时间:2004-8

价格:39.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787121001000

丛书系列:

图书标签:

Xilinx
VLSI
FPGA
Xilinx
可编程逻辑
数字电路
Verilog
VHDL
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开发工具
高级应用
设计技巧

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具体描述

嵌入式系统中的实时操作系统与驱动程序开发内容概要本书深入探讨了嵌入式系统开发的核心领域——实时操作系统（RTOS）的应用与驱动程序的底层实现。全书旨在为读者提供从概念理解到实际操作的全面指导，尤其侧重于如何构建高可靠性、低延迟的嵌入式软件架构。内容覆盖了RTOS的内核机制、任务调度策略、内存管理、中断处理，以及与具体硬件接口的驱动程序设计与调试技术。第一部分：实时操作系统基础与内核机制本部分首先建立读者对嵌入式系统资源受限环境下的软件需求认知，引出实时性的重要性。 1.1 嵌入式系统软件架构概述详细分析了裸机编程与使用RTOS的异同。讨论了不同类型实时性要求（硬实时、软实时）的系统分类，以及选择合适的RTOS（如FreeRTOS, RT-Thread, uC/OS-III等）的标准和考量因素。 1.2 RTOS核心组件剖析深入讲解了任务（Task）的生命周期管理、上下文切换的硬件基础（寄存器保存与恢复）。详细对比了不同调度算法的性能表现，包括固定优先级、抢占式、轮转法和混合调度策略，并结合实例分析了优先级反转问题及相应的解决机制（如优先级继承、优先级天花板协议）。 1.3 进程间通信与同步（IPC）系统性介绍了RTOS提供的各种同步与通信原语，包括信号量（Semaphore，区分计数型与二值型）、互斥锁（Mutex）及其死锁避免机制。重点阐述了消息队列（Message Queue）和事件标志组（Event Flags）在数据交换和状态通知中的应用场景与效率分析。 1.4 内存管理在RTOS中的挑战讨论了嵌入式系统中静态内存分配和动态内存分配的优缺点。详细介绍了RTOS内核常用的几种内存池管理方案（如LIFO、FIFO、位图法），以及如何设计健壮的内存分配器以减少内存碎片化和提高分配速度。第二部分：底层驱动程序开发与硬件交互本部分将理论与实践紧密结合，聚焦于如何高效、稳定地编写与底层硬件交互的软件驱动。 2.1 微控制器外设基础与寄存器编程回顾了主流嵌入式处理器（如ARM Cortex-M系列）的内存映射、总线结构（AHB/APB）。讲解了如何直接操作寄存器（Register Level Programming）来配置和控制GPIO、定时器/计数器（Timer/Counter）和中断控制器（NVIC/GIC）。 2.2 中断服务程序（ISR）的设计与优化中断是实现实时性的关键。本章详细区分了中断处理的上下半部结构，强调ISR必须保持简短高效，并将耗时的处理逻辑移至任务中执行。讨论了如何安全地在ISR和常规任务间传递数据（如使用队列或中断安全API）。 2.3 串行通信协议驱动实现以UART、SPI、I2C为例，详细指导读者如何编写这三种常见串行总线的驱动程序。重点放在DMA（直接内存访问）在数据传输中的应用，如何通过配置DMA通道来卸载CPU负担，实现零拷贝传输，从而提升系统吞吐量。 2.4 存储器与文件系统驱动覆盖了对外部非易失性存储器（如NOR/NAND Flash、EEPROM）的访问。重点讲解了Flash存储器的擦写特性、寿命管理（Wear Leveling）以及如何集成轻量级的嵌入式文件系统（如FATFS或JFFS2的精简版本）来管理数据存储。第三部分：系统级设计与调试技巧本部分侧重于将RTOS与驱动程序整合到实际产品中，并提供高效的系统级调试方法。 3.1 设备驱动模型与分层设计介绍现代嵌入式操作系统中的标准驱动模型（如Linux内核的驱动框架思想在RTOS中的借鉴）。强调驱动程序应与业务逻辑分离，采用面向对象或抽象接口的设计模式，以增强代码的可移植性和可维护性。讨论了虚拟设备层和硬件抽象层（HAL）的构建。 3.2 嵌入式系统级调试与性能分析系统地介绍了多种调试工具和技术：硬件调试： JTAG/SWD接口的高级应用，断点设置、观察点和指令跟踪。软件调试：断言（Assertion）机制、日志（Logging）系统的分级管理。性能分析：如何使用RTOS提供的钩子函数（Hooks）来监控任务运行时间、栈使用情况。利用逻辑分析仪或示波器来精确测量驱动程序响应时间（Jitter分析）。 3.3 功耗管理与低功耗设计针对电池供电的嵌入式设备，详细讲解了CPU的睡眠模式（Sleep Modes）、时钟门控（Clock Gating）以及如何配合RTOS定时器来管理系统唤醒周期，实现最优的功耗-性能平衡。本书适用于具备C语言基础的嵌入式系统工程师、电子工程专业学生以及希望深入理解实时系统软件工作原理的开发者。通过大量的代码示例和实际案例分析，读者将能够独立设计和实现高性能、高可靠性的嵌入式应用。

作者简介

目录信息

读后感

评分☆☆☆☆☆

这本书对于使用Xilinx Virtex系列FPGA的人来说，这的是一本好教材。FPGA当中大多数的专用器件，该书都有较为详细的介绍。在他的基础之上，再进行FPGA的开发，必然会轻松很多。

评分☆☆☆☆☆

用户评价

评分☆☆☆☆☆

说实话，拿到这本书之前，我对 Xilinx 的器件只有一些模糊的认识，知道它们很强大，但具体怎么用，能做什么，一直是个谜。这本书就像一扇窗户，让我看到了 FPGA 技术的广阔天地。书中的案例非常丰富，从基础的逻辑功能实现，到复杂的数字信号处理算法加速，再到嵌入式系统的开发，几乎涵盖了 FPGA 应用的方方面面。作者在讲解每一个案例时，都力求详尽，不仅提供了详细的设计思路，还附带了大量的代码示例和仿真截图，这让我能够非常直观地理解设计过程。我尤其对书中关于嵌入式软核处理器（如 MicroBlaze）与硬件加速器协同工作的章节印象深刻。它详细阐述了如何利用 AXI 总线将软件和硬件无缝连接起来，实现高性能的嵌入式系统。书中对各个 IP 核的深入剖析，也让我对 Xilinx 提供的丰富资源有了更全面的认识。例如，在图像处理部分，作者详细讲解了如何利用 Xilinx Vision IP 来加速图像滤波、特征提取等算法，这对我正在进行的计算机视觉项目提供了非常有价值的参考。这本书的语言风格也很吸引人，不落俗套，充满了作者的个人见解和独到之处，读起来一点也不枯燥。

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容简直是 FPGA 设计者的“圣经”！我是一位刚接触 FPGA 的在校学生，之前看了很多入门的书籍，但感觉都停留在很表面的层面。这本书则完全不同，它深入到了 Xilinx FPGA 的核心，从器件架构到高级设计技巧，面面俱到。我特别喜欢书中关于低功耗设计和可靠性设计的章节。作者在讲解低功耗时，不仅仅是讲静态功耗和动态功耗，而是详细介绍了各种降低功耗的策略，比如时钟门控、动态电压频率调节 (DVFS) 等，并且提供了在 Vivado 中如何实现的具体方法。对于可靠性设计，书中还涉及了抗干扰、抗辐射等方面的知识，这对于一些对稳定性要求极高的应用场景来说，具有非常重要的参考价值。另外，书中关于 IP 核开发和 IP 核集成的内容也让我受益匪浅，它让我了解了如何自己动手创建可复用的 IP 核，以及如何将第三方 IP 核高效地集成到我的设计中。这本书的语言非常清晰易懂，即使是像我这样初学者，也能很快地理解其中的概念。

评分☆☆☆☆☆

作为一名有一定 FPGA 基础的工程师，我一直在寻找能够提升设计效率和解决疑难杂症的进阶读物。《Xilinx 可编程逻辑器件的高级应用与设计技巧》恰恰满足了我的需求。这本书对于 Xilinx Vivado 工具链的精通程度，可以说达到了炉火纯青的地步。作者不仅详细讲解了各种设计流程，还深入剖析了各个命令行的用法，以及如何通过 Tcl 脚本实现自动化设计。我尤其欣赏书中关于性能调优的章节，对于如何利用 P&R（Place and Route）阶段的各种选项来优化关键路径、降低功耗，提供了非常实用的指导。例如，在处理高频时钟域交叉问题时，书中提供的异步 FIFO 设计方法和验证技巧，比我之前自己摸索的方法要完善和高效得多。此外，书中还涉及了硬件调试的许多高级技巧，例如利用 ILA (Integrated Logic Analyzer) 进行在线逻辑分析，以及如何进行电源完整性仿真和信号完整性分析。这些内容对于解决复杂设计中的 bug 和性能瓶颈非常有帮助。这本书的深度和广度都令人称赞，让我对 FPGA 的理解又上了一个台阶。

评分☆☆☆☆☆

我是一名在嵌入式领域工作多年的工程师，对于硬件加速和高性能计算一直很感兴趣，因此入手了《Xilinx 可编程逻辑器件的高级应用与设计技巧》。这本书果然没有让我失望。它不仅仅是关于 Xilinx 器件的简单介绍，而是将其作为一种强大的工具，来解决实际工程中的复杂问题。书中对于并行计算、流水线技术以及各种加速算法的实现，都进行了非常深入的探讨。我尤其对书中关于 OpenCL 和 HLS (High-Level Synthesis) 的章节印象深刻。它详细介绍了如何使用 C/C++ 语言编写 FPGA 加速器，并且通过 HLS 工具链将其转换为 RTL 代码，大大提高了开发效率。这对于我之前需要用 Verilog/VHDL 编写大量底层逻辑的情况来说，是一个巨大的进步。书中还涉及了对外设接口的优化，例如 PCIe、以太网等，以及如何利用 Xilinx 的各种 IP 核来加速这些接口的吞吐量。这本书的内容非常前沿，并且具有很强的指导意义，让我对 FPGA 在高性能计算领域的应用有了更深刻的认识，也为我今后的工作提供了新的思路和方向。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是为我量身定做的！作为一名初入 FPGA 领域的研究生，我一直被各种理论和实践的鸿沟所困扰，总觉得书本上的知识跟实际操作脱节。但自从拿到《Xilinx 可编程逻辑器件的高级应用与设计技巧》后，这种感觉彻底改变了。作者在讲解一些复杂的逻辑设计时，并没有仅仅停留在抽象的描述上，而是非常巧妙地结合了 Xilinx 器件的特性，给出了大量贴合实际的工程化建议。比如，在优化时序方面，书中不仅仅罗列了各种约束文件的写法，更深入地剖析了不同时序路径可能出现的瓶颈，以及如何通过代码结构调整、器件选型甚至是位流生成选项来精细化控制。我特别喜欢书中关于高性能接口设计的那几章，针对 USB、DDR 等高速信号，作者详细介绍了信号完整性、阻抗匹配、眼图分析等关键概念，并给出了详细的 Xilinx Vivado 工具链下的实现流程和注意事项。这对于我目前正在进行的一个高速数据采集项目至关重要。此外，书中还穿插了一些关于功耗优化、资源利用率最大化的小技巧，这些往往是在大型项目中容易被忽视，但却能带来显著性能提升的细节。总而言之，这本书的内容非常扎实，逻辑清晰，实践性极强，让我感觉自己不再是凭空摸索，而是有了一个经验丰富的导师在指引方向。

评分☆☆☆☆☆