醫(yī)用FPGA開發(fā)——基于Xilinx和VHDL
定 價：65 元
- 作者：但果
- 出版時間：2021/12/1
- ISBN：9787121380266
- 出 版 社：電子工業(yè)出版社
- 中圖法分類：TP332.1
- 頁碼：296
- 紙張：
- 版次：01
- 開本：16開
本書以FPGA高級開發(fā)系統(tǒng)為平臺，共安排17個實驗，其中前12個實驗為FPGA基礎(chǔ)實驗，后5個實驗為醫(yī)療電子專業(yè)實驗。所有實驗均詳細介紹了實驗內(nèi)容、實驗原理，并且都有詳細的步驟和源代碼，以確保讀者能夠順利完成。每章的最后都安排了一個任務(wù)，作為本章實驗的延伸和拓展。本書中的程序均按照《VHDL語言程序設(shè)計規(guī)范》（LY-STD009—2019）編寫。所有實驗均基于模塊化設(shè)計，以便于將模塊應(yīng)用在不同的項目和產(chǎn)品中。本書配有豐富的資料包，包括FPGA高級開發(fā)系統(tǒng)原理圖、例程、軟件包、硬件包，以及配套的PPT、視頻等。這些資料會持續(xù)更新，下載鏈接可通過微信公眾號“卓越工程師培養(yǎng)系列”獲取。本書既可以作為高等院校相關(guān)課程的教材，也可以作為FPGA系統(tǒng)設(shè)計及相關(guān)行業(yè)工程技術(shù)人員的參考書。
但果，博士，教授，博士生導(dǎo)師，醫(yī)學(xué)部生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院鵬城學(xué)者長期特聘教授，廣東省醫(yī)療電子儀器轉(zhuǎn)化工程技術(shù)研究中心主任，深圳市地方領(lǐng)軍人才。2003年畢業(yè)于大連理工大學(xué)，獲得博士學(xué)位。2003年底以博士后身份加入深圳安科高技術(shù)股份有限公司CT部。2007年被深圳大學(xué)聘為信息工程學(xué)院電子工程系副教授。2009年，任醫(yī)學(xué)部醫(yī)學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系副教授，2015年晉升為醫(yī)學(xué)部生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院教授。醫(yī)學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系副主任（2009-2012），醫(yī)學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系主任（2013-2015），醫(yī)學(xué)部生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院副院長（2015-2018）。深圳市生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)會秘書長（2015-）中國生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)會生物信息與控制分會副理事長（2010-2015）、中國康復(fù)技術(shù)轉(zhuǎn)化及發(fā)展促進會智能康復(fù)技術(shù)專業(yè)委員會委員（2016-）。?主持完成多項有關(guān)醫(yī)療器械與康復(fù)工程的科研項目：國家自然科學(xué)基金2項、廣東省科技研發(fā)項目1項、深圳市科技攻關(guān)項目1項、深圳市基礎(chǔ)研究布局項目2項、深圳市基礎(chǔ)研究項目3項；橫向課題20余項。以第一作者和通訊作者發(fā)表論文30余篇發(fā)表SCI、EI論文30余篇，申請相關(guān)專利20余項。馮博華，廣東藥科大學(xué)醫(yī)藥信息工程學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系副系主任，廣東省醫(yī)藥3D打印機及個性化醫(yī)療工程技術(shù)研究中心主要負責(zé)人。2009年畢業(yè)于暨南大學(xué)，獲得博士學(xué)位。2009年進入廣東藥科大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)工作至今�，F(xiàn)任生物醫(yī)學(xué)工程系副主任、廣東省生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)會青年學(xué)術(shù)分會副主任委員、廣東省殘疾人康復(fù)協(xié)會康復(fù)工程專業(yè)委員會常務(wù)委員。以第一作者發(fā)表論文20余篇，發(fā)表SCI、EI論文10余篇，專利授權(quán)6項，主持或核心成員參加科研、教研課題10余項，指導(dǎo)學(xué)生獲得電子設(shè)計競賽、全國生物醫(yī)學(xué)工程創(chuàng)新大賽等多項獎勵，指導(dǎo)專創(chuàng)融合社團。全面負責(zé)廣東省醫(yī)藥3D打印機及個性化醫(yī)療工程技術(shù)研究中心、廣東省一流專業(yè)建設(shè)點、校級思政示范專業(yè)等項目和平臺工作。
第1章 FPGA和開發(fā)環(huán)境 1
1.1 FPGA基礎(chǔ)概念 1
1.1.1 什么是FPGA 1
1.1.2 FPGA的基本結(jié)構(gòu) 2
1.1.3 FPGA與ASIC之間的關(guān)系 3
1.1.4 FPGA、CPU與DSP之間的關(guān)系 3
1.1.5 VHDL與Verilog HDL 4
1.1.6 Xilinx與Altera 5
1.2 FPGA開發(fā)流程 6
1.3 XC6SLX16芯片介紹 7
1.3.1 Spartan-6系列介紹 7
1.3.2 XC6SLX16-2CSG324C芯片介紹 7
1.3.3 FPGA速度等級 8
1.3.4 FPGA可用I/O數(shù)量 8
1.3.5 FPGA邏輯單元 8
1.3.6 Spartan-6 FPGA配置 8
1.4 FPGA開發(fā)工具安裝和配置 9
1.4.1 ISE 9
1.4.2 安裝ISE 14.7 9
1.4.3 Synplify 14
1.4.4 安裝Synplify 14
1.4.5 安裝Xilinx USB Cable驅(qū)動程序 17
1.5 VHDL語法基礎(chǔ) 19
1.5.1 庫聲明 19
1.5.2 實體 19
1.5.3 結(jié)構(gòu)體 19
1.5.4 數(shù)據(jù)類型 20
1.5.5 常量定義 20
1.5.6 變量定義 21
1.5.7 信號 21
1.5.8 元件 21
1.5.9 直接賦值語句 22
1.5.10 process語句 22
1.5.11 when...else語句 23
1.5.12 if...else語句 23
1.5.13 case語句 24
1.5.14 運算符 24
1.6 FPGA高級開發(fā)系統(tǒng)簡介 26
1.7 FPGA高級開發(fā)系統(tǒng)可以開展的部
分實驗 28
1.8 本書配套的資料包 28
本章任務(wù) 28
本章習(xí)題 29
第2章 分頻器實驗 30
2.1 實驗內(nèi)容 30
2.2 實驗原理 30
2.2.1 分頻器LED電路原理圖 30
2.2.2 時鐘分頻原理 30
2.2.3 分頻器模塊內(nèi)部電路圖 31
2.3 實驗步驟 32
本章任務(wù) 54
本章習(xí)題 54
第3章 流水燈實驗 56
3.1 實驗內(nèi)容 56
3.2 實驗原理 56
3.2.1 流水燈實驗LED電路原理圖 56
3.2.2 流水燈工作原理 56
3.2.3 流水燈模塊內(nèi)部電路圖 57
3.3 實驗步驟 58
本章任務(wù) 62
本章習(xí)題 63
第4章 獨立按鍵去抖實驗 64
4.1 實驗內(nèi)容 64
4.2 實驗原理 64
4.2.1 獨立按鍵電路原理圖 64
4.2.2 按鍵去抖原理 64
4.2.3 狀態(tài)機工作原理 65
4.2.4 獨立按鍵去抖處理狀態(tài)機 66
4.2.5 獨立按鍵去抖實驗內(nèi)部電路圖 67
4.3 實驗步驟 68
本章任務(wù) 74
本章習(xí)題 74
第5章 七段數(shù)碼管顯示實驗 75
5.1 實驗內(nèi)容 75
5.2 實驗原理 75
5.2.1 七段數(shù)碼管 75
5.2.2 七段數(shù)碼管顯示模塊電路原
理圖 77
5.2.3 七段數(shù)碼管顯示原理 77
5.2.4 七段數(shù)碼管顯示實驗內(nèi)部電
路圖 79
5.3 實驗步驟 80
本章任務(wù) 85
本章習(xí)題 85
第6章 矩陣鍵盤掃描實驗 86
6.1 實驗內(nèi)容 86
6.2 實驗原理 86
6.2.1 矩陣鍵盤掃描原理 87
6.2.2 雙寄存器邊沿檢測電路 89
6.2.3 矩陣鍵盤掃描實驗內(nèi)部電路圖 90
6.3 實驗步驟 94
本章任務(wù) 102
本章習(xí)題 102
第7章 OLED顯示實驗 103
7.1 實驗內(nèi)容 103
7.2 實驗原理 103
7.2.1 OLED顯示模塊 103
7.2.2 SSD1306的顯存 104
7.2.3 SSD1306常用命令 106
7.2.4 字模選項 106
7.2.5 ASCII碼表與取模工具 107
7.2.6 OLED顯示模塊顯示流程 108
7.3 實驗步驟 108
本章任務(wù) 116
本章習(xí)題 116
第8章 串口通信實驗 117
8.1 實驗內(nèi)容 117
8.2 實驗原理 117
8.2.1 UART電路原理圖 117
8.2.2 UART通信協(xié)議 118
8.2.3 串口通信實驗狀態(tài)機 120
8.2.4 串口通信實驗內(nèi)部電路圖 122
8.3 實驗步驟 124
本章任務(wù) 140
本章習(xí)題 140
第9章 讀寫外部EEPROM實驗 141
9.1 實驗內(nèi)容 141
9.2 實驗原理 141
9.2.1 EEPROM電路原理圖 141
9.2.2 I2C協(xié)議 141
9.2.3 I2C器件地址 143
9.2.4 AT24C02芯片 144
9.2.5 AT24C02芯片及其讀寫
時序 145
9.2.6 讀寫外部EEPROM實驗狀
態(tài)機 146
9.2.7 讀寫外部EEPROM實驗內(nèi)部
電路圖 148
9.3 實驗步驟 150
本章任務(wù) 160
本章習(xí)題 160
第10章 讀寫外部Flash實驗 161
10.1 實驗內(nèi)容 161
10.2 實驗原理 161
10.2.1 SPI Flash電路原理圖 161
10.2.2 SPI協(xié)議 162
10.2.3 W25Q128芯片 162
10.2.4 SPI通信模式 163
10.2.5 讀寫外部Flash實驗狀態(tài)機 165
10.2.6 讀寫外部Flash實驗內(nèi)部電
路圖 167
10.3 實驗步驟 169
本章任務(wù) 177
本章習(xí)題 178
第11章 SHT20溫/濕度測量實驗 179
11.1 實驗內(nèi)容 179
11.2 實驗原理 179
11.2.1 SHT20溫/濕度電路原理圖 179
11.2.2 SHT20 傳感器 179
11.2.3 SHT20傳感器通信 180
11.2.4 SHT20信號轉(zhuǎn)換 182
11.2.5 SHT20溫/濕度測量實驗內(nèi)部
電路圖 183
11.3 實驗步驟 183
本章任務(wù) 193
本章習(xí)題 193
第12章 DAC實驗 194
12.1 實驗內(nèi)容 194
12.2 實驗原理 194
12.2.1 AD/DA轉(zhuǎn)換電路原理圖 194
12.2.2 AD9708芯片 194
12.2.3 PCT通信協(xié)議 198
12.2.4 DAC實驗內(nèi)部電路圖 203
12.3 實驗步驟 206
本章任務(wù) 215
本章習(xí)題 215
第13章 ADC實驗 216
13.1 實驗內(nèi)容 216
13.2 實驗原理 216
13.2.1 AD/DA轉(zhuǎn)換電路原理圖 216
13.2.2 AD9280芯片 218
13.2.3 ADC實驗內(nèi)部電路圖 220
13.3 實驗步驟 222
本章任務(wù) 227
本章習(xí)題 227
第14章 體溫測量與顯示實驗 228
14.1 實驗內(nèi)容 228
14.2 實驗原理 228
14.2.1 體溫數(shù)據(jù)包的PCT通信協(xié)議 228
14.2.2 體溫測量與顯示實驗內(nèi)部電
路圖 229
14.3 實驗步驟 232
本章任務(wù) 235
本章習(xí)題 236
第15章 呼吸監(jiān)測與顯示實驗 237
15.1 實驗內(nèi)容 237
15.2 實驗原理 237
15.2.1 呼吸數(shù)據(jù)包的PCT通信協(xié)議 237
15.2.2 呼吸監(jiān)測與顯示實驗內(nèi)部電
路圖 238
15.3 實驗步驟 238
本章任務(wù) 242
本章習(xí)題 242
第16章 心電監(jiān)測與顯示實驗 243
16.1 實驗內(nèi)容 243
16.2 實驗原理 244
16.2.1 心電數(shù)據(jù)包的PCT通信協(xié)議 244
16.2.2 心電監(jiān)測與顯示實驗內(nèi)部電
路圖 244
16.3 實驗步驟 245
本章任務(wù) 251
本章習(xí)題 251
第17章 血氧監(jiān)測與顯示實驗 252
17.1 實驗內(nèi)容 252
17.2 實驗原理 253
17.2.1 血氧數(shù)據(jù)包的PCT通信協(xié)議 253
17.2.2 血氧監(jiān)測與顯示實驗內(nèi)部
電路圖 253
17.3 實驗步驟 253
本章任務(wù) 259
本章習(xí)題 259
第18章 血壓測量與顯示實驗 260
18.1 實驗內(nèi)容 260
18.2 實驗原理 261
18.2.1 血壓數(shù)據(jù)包的PCT通信協(xié)議 261
18.2.2 血壓測量與顯示實驗內(nèi)部電
路圖 261
18.3 實驗步驟 264
本章任務(wù) 271
本章習(xí)題 272
附錄A FPGA開發(fā)常用模塊引腳約束 273
附錄B 人體生理參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)使用說明 276
附錄C 《VHDL語言程序設(shè)計規(guī)范》
（LY-STD009—2019）簡介 279
C.1 排版 279
C.2 注釋 280
C.3 命名 280
C.4 編碼規(guī)范 281
C.5 VHDL文件模板 282
C.6 UCF文件模板 285
附錄D ASCII碼表 286
參考文獻 287
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