SOPC技术实用教程

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出版者:清华大学出版社
作者:潘松等编
出品人:
页数:414
译者:
出版时间:2005-3
价格:36.0
装帧:平装
isbn号码:9787302098485
丛书系列:
图书标签:
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  • SOPC-NIOSII
  • SOPC
  • FPGA
  • 嵌入式系统
  • 硬件设计
  • Verilog
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具体描述

本书介绍了在电子工程技术前沿领域中正被日益广泛应用的SOPC解决方案及其技术。内容包括实现SOPC解决方案相关的工具软件及其使用方法、设计理论和设计实例。主要分为三部分:(1)SOPC设计环境工具软件Quartus II的使用方法;(2)SP Builder和MATLAB的现代DSP硬件设计技术及其相关的Nios系统硬件加速器与自定制指令的设计方法;(3)SOPC Builder的Nion嵌入式系统软硬件开发技术具体内容包括Quartus II基本用法、设计流程向导、常用的优化技术、逻辑锁定优化技术、嵌入式逻辑分析仪使用方法、Cyclone等FPGA器件用法及其配置方法,基于DSP Builder的DSP与数字通信模块设计方法,Nios嵌入式系统硬件配置与生成、系统综合、软件调试以及指令定制等。

本书可作为电子类各专业本科生、研究生的教材和相关领域工程技术人员的参考书;也可作为本科EDA技术课程的后续课程教材和现代电子系统设计、电子设计竞赛、DSP应用系统、数字通信系统以及Nios嵌入式系统高层次开发的参考书。

图书简介:复杂系统建模与仿真:基于先进数值方法 作者: [此处可自行填写作者姓名,例如:王建国、李明] 出版社: [此处可自行填写出版社名称,例如:清华大学出版社、机械工业出版社] --- 深入理解现代工程挑战的基石 在当今高度互联和快速迭代的工程领域,从航空航天、生物医学到新能源开发,我们面对的系统复杂度已远超传统分析方法的处理能力。《复杂系统建模与仿真:基于先进数值方法》 旨在为读者提供一套系统、深入且实用的工具箱,用以驾驭这些前沿领域的挑战。本书并非聚焦于特定的硬件或软件平台实现,而是立足于背后的数学原理、算法优化与工程应用范式。 第一部分:理论基础与数学建模的革新 本书的开篇部分专注于夯实读者对复杂系统建模的数学基础,重点探讨如何将物理现实转化为可计算的数学框架。 1. 非线性动力学与迟滞现象的解析: 现代工程系统(如材料疲劳、流体湍流)普遍表现出强烈的非线性。本书详细剖析了多尺度非线性系统的定性分析方法,特别是李雅普诺夫稳定性理论在评估系统长期行为中的应用。我们深入探讨了迟滞(Hysteresis)在磁性材料、黏弹性流体乃至电网动态中的建模需求,并引入了Preisach模型和Jiles-Atherton模型的现代修正版本,使其能够更精确地融入有限元框架进行求解。 2. 随机过程与不确定性量化(UQ): 真实世界的数据充满噪声和不确定性。本书超越了简单的蒙特卡洛模拟,重点介绍了高维积分的稀疏网格方法(Sparse Grid Quadrature)以及随机伽辽金(Stochastic Galerkin)方法。读者将学习如何利用这些方法,有效地处理高维输入参数空间,并进行可靠性分析(Reliability Analysis)和敏感性分析(Sensitivity Analysis),明确哪些参数对系统输出的波动贡献最大。 3. 变分原理与最优控制的统一视角: 为了实现对复杂系统的智能控制和设计优化,本书引入了最优控制理论作为统一的建模语言。详细介绍了Hamilton-Jacobi-Bellman (HJB) 方程的数值近似,以及适用于大型系统的Pontryagin最小原理的离散化技术。这为设计自适应、高鲁棒性的控制律奠定了理论基础。 第二部分:面向大规模计算的先进数值方法 复杂系统的仿真往往涉及求解巨大的矩阵方程和高精度的时域积分。本部分聚焦于突破传统方法瓶颈的前沿数值技术。 1. 矩阵特征值问题的求解与降阶建模(ROM): 在模态分析和系统辨识中,需要处理超大规模的特征值问题。本书系统介绍了Lanczos算法和Arnoldi迭代的最新发展,特别是针对非对称和广义矩阵对(Gyroscopic Systems)的改进。更重要的是,我们详细阐述了模态变换方法(Modal Transformation)和平衡截断技术(Balanced Truncation)在构建高精度、低阶次(Reduced-Order Models, ROM)中的应用,这对于实时仿真和控制设计至关重要。 2. 求解刚性微分代数方程组(DAEs): 许多多物理场耦合问题(如电磁-结构耦合)最终归结为刚性DAEs。我们对BDF(Backward Differentiation Formulas)、Implicit Runge-Kutta方法进行了深入的对比分析,并引入了预测-校正(Predictor-Corrector)方案在处理奇异/代数约束的有效性。对于大规模隐式求解,本书探讨了预条件技术(Preconditioning Techniques),如代数多重网格(AMG)在稀疏矩阵求解中的优化应用。 3. 时域与频域的耦合仿真策略: 本书提出了一种先进的混合时间积分策略,用于解决具有不同时间尺度的多物理场耦合问题(例如,快速的电磁瞬变与慢速的热传导)。具体包括Partitioned Approach(分区法)与Direct Coupling(直接耦合法)的收敛性分析,并介绍了迭代与修正的次同步算法(Sub-synchronous Iteration Schemes),以确保耦合系统的稳定性和精度。 第三部分:前沿应用案例与计算范式 本书最后一部分将理论和方法应用于当前工程研究的热点领域,展示如何利用这些工具解决实际难题。 1. 多尺度与多物理场耦合仿真: 我们通过具体的案例研究,展示如何利用界面条件精确匹配的技术,将宏观有限元模型与微观分子动力学模拟结果进行有效耦合。这在材料损伤演化、界面传热以及电池电化学反应等领域具有极高的参考价值。 2. 图像处理与逆问题的数值解法: 在无损检测和医学成像中,系统识别常常表现为病态的(Ill-posed)逆问题。本书专门讨论了Tikhonov正则化方法的数值实现,以及基于卡尔曼滤波(Kalman Filtering)和扩展卡尔曼滤波(EKF)的在线状态估计方法,用以从噪声数据中恢复系统的真实状态。 3. 高性能计算(HPC)的优化实践: 为应对大规模仿真对计算资源的需求,本书提供了关于如何利用并行计算架构(如OpenMP, MPI)加速求解器的指南。重点讨论了矩阵填充、通信开销管理以及如何设计面向现代CPU/GPU架构的存储访问模式,以最大化求解效率。 --- 目标读者 本书面向从事工程力学、应用数学、计算物理、航空航天、电子工程、生物工程等领域的研究生、博士后、高校教师以及资深工程师。读者应具备扎实的微积分和线性代数基础,并对有限元方法或有限差分方法有初步了解。本书致力于成为一本连接基础理论与尖端工程计算实践的权威参考书。 核心价值: 不仅仅教授“如何使用”特定的仿真软件,更着重于理解“为什么这样解”以及“如何优化求解器”的深层原理。

作者简介

目录信息

第1章:概述第2章:Quartus基本使用方法第3章:适配与时序优化设置第4章:逻辑锁定技术第5章:Matlab/DSP Builder设计向导第6章:DSP与数字通信模块设计第7章:SOPC设计初步第8章:Nios外设及其编程第9章:Nios软件开发进阶第10章:深入了解Nios系统设计第11章:Nios综合设计示例
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读后感

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用户评价

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《SOPC技术实用教程》这本书,给我最大的感受就是“干货满满”,没有一句废话。它的内容设计非常紧凑,每一页都充满了对我学习非常有价值的信息。我尤其对书中关于Verilog/VHDL语言语法细节和高级特性的讲解印象深刻,很多我之前学习过程中遇到的模糊不清的地方,在这本书里得到了清晰的解答。更重要的是,书中对SOPC系统设计的流程进行了非常详尽的阐述,从需求分析、模块划分,到IP核选型、总线接口设计,再到软件驱动开发和整体系统调试,每个环节都讲解得非常到位。我特别关注书中关于中断处理和DMA(直接内存访问)技术的讲解,这些是提高SoPC系统性能和效率的关键技术。我对书中能够提供一些实际案例,例如一个基于ARM+FPGA的SoPC系统,能够让我更好地理解这些概念的应用。这本书的作者在讲解过程中,始终以解决实际工程问题为导向,这让我觉得这本书非常有实践价值,而不是停留在理论层面。我希望书中能够包含关于SoPC系统安全性设计的内容,在物联网和嵌入式安全日益重要的今天,这一点非常值得关注。

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《SOPC技术实用教程》这本书,可以说是为我解开了许多困扰已久的疑团。作为一名在嵌入式开发领域摸爬滚打多年的工程师,我深知SoPC技术的重要性,但也深知其学习的难度。这本书的出现,极大地降低了学习门槛,并且提供了深入的见解。我特别喜欢书中对各种SoPC开发工具链的讲解,例如Quartus II、Eclipse IDE等,并提供了详细的操作步骤和注意事项。这对于我来说,能够节省大量的摸索时间。书中对各种外设接口的驱动程序编写,也提供了清晰的框架和示例代码,这让我在面对新的硬件平台时,能够更快地入手。我期待书中能够提供一些关于SoPC系统性能瓶颈分析和优化方法的深入讨论,这对于提升系统的整体效率至关重要。同时,我对书中关于SoPC系统功耗管理策略的讲解也充满期待,这对于开发便携式和能源敏感的嵌入式设备非常有帮助。这本书的优点在于它既有理论高度,又有实践深度,能够让读者真正理解SoPC技术的核心。

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《SOPC技术实用教程》这本书,就像一位经验丰富的向导,带领我一步步深入SoPC技术的殿堂。它从最基础的FPGA硬件知识讲起,循序渐进地介绍了SoPC系统的各个组成部分,并且对如何将它们有效地整合在一起进行了详尽的阐述。我特别喜欢书中对各种通信协议(如UART、SPI、I2C)的讲解,并且提供了相应的驱动程序开发示例。这对于我来说,能够大大简化外设接口的开发难度。书中对SOPC系统功耗和性能的权衡分析,也让我对如何设计更优化的系统有了更深的理解。我期待书中能够提供一些关于SoPC系统在复杂环境下的鲁棒性设计和抗干扰能力的提升方法。我个人还对书中关于FPGA在嵌入式视觉和机器学习领域的SoPC应用案例非常感兴趣,这能够为我提供新的技术思路。这本书的价值在于它不仅传授了技术,更传递了解决问题的思想方法,让我在面对复杂项目时,能够更加从容。

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第一次翻开《SOPC技术实用教程》,就被它系统性的内容和详实的讲解所吸引。这本书对我来说,不仅仅是一本学习资料,更像是一把打开SoPC技术大门的钥匙。书中对FPGA开发流程的讲解,从逻辑设计到物理实现,都非常全面,并且提供了大量的图示和代码示例。我尤其关注书中关于NIOS II处理器和各种外设接口的配置和驱动开发,这让我能够快速上手,构建出自己的SoPC系统。我期待书中能够提供一些关于SoPC系统在实际产品中的应用案例,例如某个具体的嵌入式设备是如何利用SoPC技术实现的,这能够帮助我更好地理解技术的落地。我个人还对书中关于SoPC系统中的实时性保障和任务调度机制的讲解非常感兴趣,这对于开发需要精确控制的嵌入式系统至关重要。总的来说,这本书的优点在于它能够帮助我建立起扎实的SoPC理论基础,并且培养实际的工程能力,为我未来的职业发展打下坚实的基础。

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我拿到《SOPC技术实用教程》这本书后,就迫不及待地翻阅了起来。这本书的厚度就已经说明了其内容的丰富程度,而当我深入阅读后,更是发现它名副其实。书中对FPGA开发流程的讲解,从逻辑综合到布局布线,再到时序分析,都非常细致。我尤其欣赏书中对NIOS II处理器和外设接口的详细介绍,例如如何编写UART的发送和接收函数,如何配置SPI总线与外部传感器进行通信,这些都是我在实际项目中经常会用到的技术。这本书给我最大的启发是,它将硬件和软件的学习紧密地结合在了一起,让我看到了如何构建一个完整的嵌入式系统。我期待书中能够提供一些关于SoPC系统可靠性设计和故障诊断的内容,这对于开发工业级或医疗级的嵌入式产品非常重要。我个人还对书中关于FPGA在图像处理或通信协议栈等特定领域的应用案例非常感兴趣,这能帮助我拓宽SoPC技术的应用视野。总的来说,这本书是我目前为止看到的最系统、最全面的SOPC入门到进阶的学习资料,相信它能帮助我大幅提升我的嵌入式开发能力。

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坦白说,《SOPC技术实用教程》这本书的封面设计虽然朴实,但内容却着实令人眼前一亮。它不同于市面上那些泛泛而谈的书籍,而是深入到每一个技术细节,并且用通俗易懂的方式呈现出来。我特别欣赏书中对FPGA内部资源(如LUT、FF、BRAM)的讲解,以及如何有效地利用这些资源来设计高性能的SoPC系统。书中关于NIOS II处理器的体系结构和指令集体系的介绍,也让我对这款软核处理器有了更深入的认识。我期待书中能够提供一些关于SoPC系统升级和维护的策略,这对于产品的生命周期管理非常重要。我个人还对书中关于FPGA在特定应用领域(如工业自动化、汽车电子)的SoPC解决方案感兴趣,这能够为我提供宝贵的工程经验。这本书的特点在于它将抽象的技术概念,通过实际的案例和图示,变得触手可及。我感觉这本书不仅仅是一本技术教程,更像是一位经验丰富的导师,在我学习的道路上指引方向。

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读完《SOPC技术实用教程》的序言和前几章,我可以说,这本书的作者绝对是这个领域的资深专家,经验丰富,而且善于总结。他没有使用那些华而不实的词藻,而是用最朴实、最接地气的语言,将复杂的SOPC技术娓娓道来。我特别喜欢书中对FPGA基本原理的阐述,它不像某些教材那样枯燥乏味,而是通过生动的比喻和图示,让我这个硬件设计新手也能轻松理解。当读到关于SOPC系统架构设计的部分时,我深有感触,书中强调了模块化设计和可重用IP核的重要性,这与我在实际项目中所遇到的挑战不谋而合。这本书的价值不仅仅在于讲解技术本身,更在于它教会了我如何去思考,如何去解决实际问题。我期待书中能够提供一些关于SoPC功耗优化和性能调优的实用技巧,这对于开发低功耗、高性能的嵌入式系统至关重要。同时,我对书中关于使用第三方IP核以及如何进行IP核二次开发的部分也非常感兴趣,这能够极大地提升我的开发效率。我个人认为,这本书的成功之处在于它既有深度,又不失广度,能够满足不同层次读者的需求。

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这本《SOPC技术实用教程》的排版和内容组织,简直是为像我这样初学者量身打造的。它没有上来就扔给我一堆晦涩难懂的概念,而是循序渐进,从最基础的FPGA知识开始讲起,就像剥洋葱一样,一层一层地揭示SoPC技术的奥秘。我尤其欣赏书中对Verilog和VHDL两种主流硬件描述语言的讲解,不但清晰明了,而且还提供了大量实用的代码片段,可以直接拿来学习和修改。更让我惊喜的是,书中对NIOS II软核处理器的介绍,它详细讲解了如何配置、实例化以及如何为其编写C语言驱动程序。这对于我来说,简直是打开了新世界的大门,让我看到了将软件开发能力与硬件设计无缝结合的可能性。我曾经尝试过一些零散的学习资料,但总感觉不成体系,学习效率不高。这本书的出现,就像一盏指路明灯,让我看到了清晰的学习路径。我非常看重书中关于SoPC系统集成和调试的部分,因为在实际项目中,将各个模块整合在一起并使其正常工作,往往是最大的挑战。如果这本书能提供有效的调试方法和技巧,那将大大提升我的项目开发效率。此外,我对书中关于片上总线(AXI、Avalon等)的介绍也很期待,理解这些总线协议对于构建高效的SoPC系统至关重要。

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在《SOPC技术实用教程》这本书的字里行间,我感受到了作者严谨的治学态度和丰富的工程实践经验。它没有敷衍了事,而是对每一个知识点都进行了深入的剖析。我尤其对书中关于Verilog/VHDL的语法规范和编码风格的讲解印象深刻,这对于写出高质量、易于维护的硬件代码非常有帮助。书中对SOPC系统中时序约束和时序分析的讲解,也让我意识到,在FPGA设计中,时序是至关重要的一个环节。我期待书中能够提供一些关于SoPC系统与外部硬件(如DSP、GPU)协同工作的解决方案,这能够帮助我构建更强大的嵌入式计算平台。我对书中关于SoPC系统的测试和验证方法也非常感兴趣,确保设计的正确性和可靠性是项目成功的关键。这本书的优点在于它能够帮助我建立起完整的SOPC技术知识体系,并且培养解决实际问题的能力。我感觉这本书是为那些真正想在SOPC领域有所建树的开发者量身定制的。

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刚拿到《SOPC技术实用教程》,第一感觉就是它厚实的内容和精心设计的封面,瞬间就激发了我深入探索的欲望。翻开目录,里面条理清晰地列出了从基础概念到高级应用的各个章节,包括了FPGA硬件描述语言(Verilog/VHDL)、嵌入式系统原理、NIOS II软核处理器设计、各种外设接口(如UART、SPI、I2C、Ethernet、USB等)的驱动开发,以及软硬件协同仿真、调试等关键环节。我尤其期待关于SoPC系统整体架构设计和优化的章节,这部分往往是决定一个SoPC项目成败的关键。书中穿插的图示和代码示例,看起来都非常直观,这对于我这种理论结合实践的学习者来说,是极大的福音。我预感,这本书将是我踏入SoPC领域的一块坚实基石,有望帮助我系统地掌握从硬件逻辑设计到嵌入式软件开发的整个流程。考虑到市面上相关的书籍质量参差不齐,能找到一本如此全面且结构合理的教程,实属不易。我已经迫不及待地想开始我的学习之旅了,希望这本书能够引导我顺利地掌握SOPC这项强大的技术,为我未来的项目开发打下坚实的基础,解决我目前在嵌入式系统开发中遇到的瓶颈,例如如何更高效地集成硬件和软件,如何优化系统性能,以及如何处理复杂的硬件接口问题。我个人对书中关于实时操作系统(RTOS)在SoPC中的应用部分非常感兴趣,因为在很多实际的嵌入式应用中,实时性是至关重要的考量因素。这本书是否能提供深入的讲解和实际案例,值得期待。

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