FPGA Verilog开发实战指南：基于Intel Cyclone IV（进阶篇)

1.本书基于Intel Cyclone IV的野火征途系列FPGA开发板，由野火专家结合实战案例详解FPGA逻辑设计方法与开发实战，配有大量实验例程，并提供案例源代码。2.本书内容翔实、由浅入深、案例丰富，适合FPGA逻辑设计与开发工程师的入门学习参考，也可供高校电子信息、自动控制等相关专业学生学习参考。3.读者可到野火论坛（www.fireBBS.cn）下载本书配套的FPGA视频教程、电子版教程及后续例程的更新。 

本书内容衔接《FPGA Verilog开发实战指南：基于Intel Cyclone IV（基础篇)》，基于通用Intel Cyclone IV系列FPGA开发板介绍FPGA工程设计方法和实践，并给出了大量参考实例。全书包括12章，以进阶提高内容为主，涉及WM8978音频回环实验、乒乓操作、SDRAM读写控制器的设计与验证、WM8978录音与回放、OV7725摄像头VGA图像显示、快速批量绑定或删除引脚配置、SD卡音乐播放、以太网数据回环实验、基于以太网传输的VGA图片显示、基于OV7725的以太网视频传输、时序分析理论基础，详细介绍每个操作步骤，并附上大量的截图供读者在实际操作时参考。

前　言
第1章　WM8978音频回环实验 1
1.1　理论学习 1
1.1.1　声音的基本概念 1
1.1.2　I2S音频总线 2
1.1.3　WM8978芯片 2
1.2　实战演练 8
1.2.1　实验目标 8
1.2.2　硬件资源 8
1.2.3　程序设计 8
1.3　章末总结 31
第2章　乒乓操作 32
2.1　理论学习 32
2.1.1　乒乓操作简介 32
2.1.2　乒乓操作特点 33
2.2　实战演练 33
2.2.1　实验目标 33
2.2.2　程序设计 33
2.3　章末总结 53
第3章　SDRAM读写控制器的设计与验证 54
3.1　理论学习 54
3.1.1　SDRAM基本概念 54
3.1.2　SDRAM数据存取原理 55
3.1.3　SDRAM器件引脚说明 57
3.1.4　SDRAM的存储容量与速度等级 58
3.1.5　SDRAM的操作命令 61
3.1.6　SDRAM的操作时序 68
3.2　实战演练 69
3.2.1　实验目标 69
3.2.2　硬件资源 69
3.2.3　程序设计 69
3.3　章末总结 182
第4章　WM8978录音与回放 183
4.1　理论学习 183
4.2　实战演练 185
4.2.1　实验目标 185
4.2.2　硬件资源 185
4.2.3　程序设计 187
4.3　章末总结 213
第5章　OV7725摄像头VGA图像显示 214
5.1　理论学习 214
5.1.1　摄像头简介 214
5.1.2　OV7725简介 215
5.1.3　OV7725的寄存器 219
5.2　实战演练 221
5.2.1　实验目标 221
5.2.2　硬件资源 221
5.2.3　程序设计 222
5.3　章末总结 259
第6章　快速批量绑定或删除引脚配置 260
6.1　快速绑定引脚 260
6.2　快速删除引脚 266
6.3　导出Tcl脚本 268
第7章　SD卡数据读写控制 270
7.1　理论学习 270
7.1.1　SD卡简介 270
7.1.2　SD卡容量标准和速度等级 272
7.1.3　SD卡物理结构 274
7.1.4　SD卡命令控制 276
7.2　实战演练 280
7.2.1　实验目标 280
7.2.2　硬件资源 280
7.2.3　程序设计 281
7.3　章末总结 345
第8章　SD卡音乐播放 346
8.1　理论学习 346
8.1.1　音频参数简介 346
8.1.2　音乐格式简介 347
8.1.3　WM8978音乐播放寄存器配置 348
8.2　实战演练 350
8.2.1　实验目标 350
8.2.2　硬件资源 350
8.2.3　程序设计 350
8.3　章末总结 372
第9章　以太网数据回环实验 373
9.1　理论学习 373
9.1.1　OSI七层模型 373
9.1.2　TCP/IP五层模型 374
9.1.3　以太网 375
9.1.4　IP协议 379
9.1.5　UDP协议 381
9.2　实战演练 383
9.2.1　实验目标 383
9.2.2　硬件资源 383
9.2.3　程序设计 384
9.3　章末总结 460
第10章　基于以太网传输的VGA图片显示 461
10.1　理论学习 461
10.2　实战演练 461
10.2.1　实验目标 461
10.2.2　硬件资源 461
10.2.3　程序设计 461
10.3　章末总结 487
第11章　基于OV7725的以太网视频传输 488
11.1　理论学习 488
11.2　实战演练 488
11.2.1　实验目标 488
11.2.2　硬件资源 488
11.2.3　程序设计 488
11.3　章末总结 529
第12章　时序分析理论基础 530
后记 537

一、如何学习本书
在《FPGA Verilog开发实战指南：基于Intel Cyclone IV（基础篇）》中，我们主要针对FPGA基础入门知识进行了讲解，包含硬件说明篇、软件安装篇、基础入门篇、学习强化篇，共32章，讲解方式由浅入深，让你充分了解FPGA的前世今生，学会开发平台的搭建与使用，掌握FPGA的正确开发流程与设计思想（包括Verilog HDL代码的编写）及板卡部分配套外设的使用。
当你完成基础篇内容的学习后，对FPGA设计方法会有新的认识，在进行项目开发时会更加得心应手。
本书衔接基础篇，继续介绍FPGA开发实战的相关内容。
本书包含12章，主要讲解了WM8978音频回环、SDRAM、摄像头、SD卡、以太网的相关知识，同时设计并实现了SDRAM数据读写控制器、SD卡数据读写控制器，以及基于RMII接口的以太网数据收发控制器，并以此为基础，进一步实现了摄像头采集图像的VGA实时显示、SD卡存储音乐播放，以及基于以太网的图像、视频的传输。除此之外，还讲解了批量绑定或删除引脚的小技巧，并简单介绍了时序分析的基础知识。
希望读者在学习本书时，能够按照章节顺序循序渐进地学习，同时要做到理论与实践相结合，真正把代码写出来，切莫好高骛远、眼高手低。学完本书后，希望你能掌握正确、规范的设计方法，为之后的FPGA进阶提升和实际应用打下坚实的基础。
二、本书的编写风格
本书沿用基础篇的编写风格，按照先易后难、由浅入深的顺序讲解部分常用工程实例以及相关外设的驱动与应用，力争全面分析每个工程的设计思想与实现方法，对每个操作步骤都给出了尽可能详细的描述，并附有大量截图以供学习者实际操作时参考。一个实例工程或外设对应一个或多个章节，每章的主要内容大概分为三部分。
部分为理论学习，这一部分会将本章涉及的相关理论知识做一个系统性的全方位解读，力求简洁明了、通俗易懂。
第二部分为实战演练，这一部分会结合理论学习部分的内容，带领读者设计并实现一个实验工程，通过模块框图设计、波形图绘制、代码编写、仿真验证、上板验证等一系列FPGA设计流程，从无到有地实现切实可行的实验工程，使读者掌握实验工程的设计思想与具体实现方法，加深读者对理论知识的理解。
第三部分为章末总结，这一部分主要对本章所学的内容做一个全面的总结，帮助读者尽快掌握相关设计思想与方法。
三、配套资料获取
由于篇幅限制，书中对一些资料进行了适当删减。为方便各位读者学习，此处提供了完整资料与配套工程的下载链接。获取资料的方式如下：
配套资料GitHub地址：https://github.com/Embedf?ire-altera
配套资料Gitee地址：https://gitee.com/Embedf?ire-altera
在线文档查阅地址：http://doc.embedf?ire.com/fpga/altera/ep4ce10_mini
　　　　　　　　　http://doc.embedf?ire.com/fpga/altera/ep4ce10_pro
四、野火技术论坛
读者如果在学习过程中遇到问题，可以到论坛www.firebbs.cn发帖交流，大家开源共享，共同进步。
鉴于笔者水平有限，本书难免存在错漏之处，读者若发现不足，请及时反馈至邮箱[email protected]，以帮助我们继续优化。祝你学习愉快！FPGA的世界，野火与你同行！
五、致谢
学习FPGA并不是一件容易的事，笔者一路走来感慨良多，一直想把自己的学习经验总结出来分享给大家，让大家少走弯路，更好地掌握FPGA的开发方法。在此要感谢王振姣、胡远涛的支持，在大家的共同努力下，本书的内容才更加完善。