VHDL/FPGA微處理機原理與軟核發展實務

第1篇　微處理與VHDL導論第1章　微處理機導論1-11-1　微處理機簡介1-11-1-1　微處理機的定義1-11-1-2　微處理機的功用及架構1-11-1-3　廣義的微處理機(微控制器)1-21-1-4　VonNeuman與Harvard架構1-31-1-5　RISC與CISC1-31-2　微處理器發展簡史1-41-2-1　第一顆微處理器1-41-2-2　摩爾定律1-41-2-3　一些中低階微處理器的發展1-51-3　微處理器發展現況1-61-3-1　記憶體擴充與升級1-71-3-2　多媒體介面1-71-3-3　內建週邊控制電路1-71-3-4　低功率消耗1-71-3-5　高執行效率1-71-3-6　強化運算能力1-71-3-7　發展SOPC軟核1-81-3-8　單晶多核1-81-3-9　結　語1-9第2章　數目系統2-12-1　數目表示法2-12-1-1　十進位表示法2-22-1-2　二進位表示法2-22-1-3　八進位表示法2-32-1-4　十六進位表示法2-32-2　數目表示法的轉換2-32-2-1　十進位整數轉成N進位整數2-32-2-2　十進位小數轉成N進位小數2-62-2-3　二進位、八進位與十六進位之互換2-92-3　二進位加法及減法2-122-3-1　二進位無號數之加法運算2-122-3-2　二進位有號數表示法2-122-3-3　二進位有號數減法運算2-152-3-4　1'S補數及2'S補數在算術運算上的比較2-202-3-5　溢　位2-202-4　浮點表示法2-222-4-1　單精度表示法2-222-4-2　雙精度表示法2-23第3章　VHDL設計概論3-13-1　快速認識VHDL3-13-1-1　VHDL的意義3-13-1-2　VHDL的沿革3-13-1-3　VHDL的基本架構3-23-1-4　VHDL的數位訊號模式3-53-1-5　常用的VHDL數位訊號型別3-63-2　描述區域的界定3-93-3　區域性的訊號指定3-11第4章　VHDL的基本語法4-14-1　共時性語法(ConcurrentStatements)4-14-1-1　WITHSELECT與組合電路設計4-14-1-2　WHENELSE與組合電路設計4-54-1-3　FORGENERATE與組合電路設計4-84-1-4　FORGENERATE的巢狀架構4-154-2　順序性語法(SequentialStatememts)4-184-2-1　PROCESS的區塊架構4-184-2-2　PROCESS區塊的共時性4-194-2-3　完整的IF敘述4-204-2-4　不完整IF敘述的架構4-244-2-5　巢狀且具混合架構的IF敘述4-304-2-6　完整CASEWHEN的架構4-344-2-7　完整CASEWHEN的應用4-354-2-8　不完整CASEWHEN的架構與應用4-384-2-9　完整CASEWHEN架構與應用4-474-2-10巢狀CASEWHEN的敘述架構4-534-2-11巢狀CASEWHEN的應用4-544-2-12LOOP與WAITUNTIL敘述4-574-2-13巢狀forloop架構與next、exit的應用4-594-2-14waituntil敘述4-60第5章　VHDL與組合電路設計5-15-1　多工器5-15-2　解多工器5-35-3　解碼器5-55-3-1　n對2n解碼器5-55-3-2　七段解碼器5-65-4　編碼器5-75-4-1　2n對n編碼器5-75-4-2　十進位編碼器5-85-4-3　優先權編碼電路5-95-5　加減法器5-115-5-1　一個全加器5-115-5-2　漣波進位加法器5-12第6章　VHDL與時序電路設計6-16-1　暫存器的合成6-16-1-1　D型正反器的描述6-16-1-2　T型正反器的描述6-36-1-3　JK正反器的描述6-46-2　二進位計數器6-66-2-1　二進位上數計數器6-66-2-2　二進位下數計數器6-76-2-3　二進位自訂範圍上／下數計數器6-96-2-4　不規則計數器6-116-3　除頻元件6-136-3-1　上數除頻6-136-3-2　下數除頻6-156-3-3　奇數除頻6-17第7章　微處理機中的運算元件設計7-17-1　二合一漣波進位加／減法器7-17-1-1　硬體架構7-17-1-2　VHDL描述語法7-27-2　可進行有號數溢位判斷之加減法電路7-47-2-1　含有溢位判斷的電路7-47-2-2　VHDL描述語法7-57-2-3　運算結果解讀7-77-3　參數式N位元前膽式進位加減法電路7-87-3-1　相關知識7-87-3-2　前膽式進位的設計規律性7-107-3-3　前膽式進位加法器參數式VHDL描述語法7-127-4　位元串列式加法器7-157-4-1　硬體架構7-167-4-2　VHDL控制電路說明7-167-4-3　VHDL程式主體7-187-5　位元串列式二合一加／減法器7-207-5-1　硬體架構7-207-5-2　VHDL程式主體7-217-6　乘法電路7-247-6-1　行為模式之組合式陣列乘法器7-247-6-2　組合式陣列乘法電路7-247-6-3　位移累加乘法電路7-307-6-4　位元串列輸出入乘法器7-347-7　長除法電路7-397-7-1　除法運算電路的硬體架構7-397-7-2　VHDL描述語法7-42第2篇　CH01內部結構設計第1章　微控器軟核CH01簡介1-11-1　CH01的特色1-11-2　CH01的架構1-11-2-1　CH01輸出入界面1-21-2-2　CH01的中央處理單元1-31-2-3　CH01的暫存器列1-31-2-4　記憶體1-41-2-5　中斷模式1-51-3　CH01的指令集1-51-4　CH01的指令格式說明1-91-4-1　第0號指令－空指令1-91-4-2　第1號指令群－累積器位移及旋轉指令1-101-4-3　第2號指令群－暫存器間之算術邏輯運算指令1-111-4-4　第3號指令群－暫存器搬移及資料堆疊讀寫指令1-151-4-5　第4號指令－副程式及中斷返回指令1-181-4-6　第5號指令群－間接定址記憶體讀寫指令1-191-4-7　第6號指令群－位元設定及清除指令1-211-4-8　第7號指令群－暫存器遞增遞減指令1-231-4-9　第8號指令－暫存器值不為零之條件分支指令1-241-4-10第9號指令群－位元值條件分支指令1-251-4-11第10號指令群－立即資料之算術邏輯運算指令1-261-4-12第11號指令群－區塊條件分支、跳躍及副程式呼叫指令1-271-4-13第12號指令－RAM之直接定址寫入指令1-291-4-14第13號指令－RAM之直接定址讀取指令1-301-4-15第14號指令－ROM之直接定址讀取指令1-311-4-16第15號指令－立即資料寫入指令1-311-4-17暫存器內容相等之分支判斷等效程式1-321-4-18八位元二進位/BCD之轉換程式1-331-4-19影響程式狀態暫存器psr的指令1-34第2章　CH01的狀態系統與指令解碼系統　　　設計2-12-1　CH01的工作分級2-12-2　狀態系統的設計2-22-3　CH01的系統重置2-52-4　指令解碼系統設計2-5第3章　CH01的ALU設計3-13-1　ALU的基本算術單元設計3-13-1-1　硬體架構3-13-1-2　VHDL描述語法3-43-2　ALU的邏輯單元設計3-53-2-1　硬體架構3-53-2-2　VHDL描述語法3-63-3　具有四則運算功能的ALU結構設計3-73-3-1　基本算術單元的運用3-73-3-2　輸出入暫存器的運用3-83-3-3　完整電路架構3-92-3-4　參數式四則運算ALU的VHDL設計檔3-113-3-5　參數式四則運算電路模擬3-163-3-6　ALU在CH01中的架構3-183-3-7　ALU在CH01中的訊號路徑分析3-19第4章　暫存器與雙向埠設計4-14-1　暫存器的合成條件4-14-1-1　訊號指定符號『<=』之意義及應用4-14-1-2　變數指定符號『:=』之意義及應用4-34-2　一般暫存器(GPR)的設計4-64-2-1　單一雙向暫存器設計4-64-2-2　一般雙向暫存器列的設計4-84-3　特殊暫存器(SFR)設計4-114-3-1　累積器(Accumulator)4-114-3-2　乘除運算輔助暫存器b4-144-3-3　程式狀態暫存器psr4-164-4　雙向埠的設計4-184-4-1　單一雙向埠的設計4-184-4-2　雙向埠列的設計4-214-4-3　可單一位元方向設定雙向埠4-224-5　CH01的暫存器列及讀寫控制電路4-254-5-1　暫存器列讀寫控制電路設計4-284-6　CH01的指令暫存器4-304-7　CH01的運算元讀取系統4-32第5章　各類記憶體設計5-15-1　唯讀記憶(ROM)的設計5-15-1-1　基本ROM的設計5-15-1-2　含有三態輸出的ROM設計5-45-2　資料隨機存取記憶體(RAM)的設計5-55-2-1　單向RAM的設計5-55-2-2　雙向RAM的設計5-75-3　資料堆疊(STACK)的設計5-95-3-1　單向STACK的設計5-95-3-2　雙向STACK的設計5-115-3-3　雙向記憶元件與資料匯流排的連接5-145-4　CH01的記憶體設計5-155-4-1　CH01的程式記憶體及資料唯讀記憶體5-155-4-2　CH01的資料記憶體與匯流排5-19第6章　程式分支及返回控制系統設計6-16-1　程式計數器6-16-2　微處理器的程式分支6-46-2-1　相對分支6-46-2-2　絕對分支6-66-3　CH01分支指令的執行方式6-86-3-1　跳　躍6-86-3-2　副程式呼叫與返回指令6-116-3-3　分支預測6-116-4　中　斷6-126-4-1　中斷向量6-126-4-2　中斷方式6-126-4-3　資料堆疊的使用6-136-4-4　含有中斷系統的分支電路架構6-136-4-5　中斷控制系統6-146-4-6　CH01之中斷危障的克服6-186-5　CH01的分支/返回系統設計6-196-5-1　分支／返回控制系統設計6-196-5-2　位址堆疊6-216-6　計時／埠／中斷控制系統6-23第7章　微處理器的週邊擴充電路設計7-17-1　非同步位元串列通訊電路(UART)7-17-1-1　非同步位元串列傳輸及接收原理7-17-1-2　位元串列接收電路設計7-47-1-3　位元串列傳輸電路設計7-97-2　計時／計數器7-117-3　脈寬調變(PWM)電路7-14第8章　進階問題探討8-18-1　管線式電路架構8-18-2　管線架構應用於微處理機的設計8-38-3　管線的危障8-58-3-1　分支的危障8-58-3-2　資料的危障8-68-4　記憶元件定址空間8-88-4-1　一貫定址空間8-88-4-2　供使用者設定的一貫定址空間8-108-4-3　隔離定址空間8-118-4-4　CH01的定址空間8-14第9章　CH01之除頻元件9-19-1　除2元件9-19-2　除5元件9-29-3　大模數下數除頻元件9-39-4　串級除頻元件9-5第10章　微控制器CH01的建構10-110-1　運用元件庫及元件區塊10-110-2　VHDL元件檔10-3第3篇第1章　可視化MCU實體監控系統簡介1-11-1　監控系統規格1-11-1-1　內部嵌入軟核之規格1-31-1-2　機台面板規格1-41-1-3　其它配備規格1-51-2　監控系統特色1-61-3　指令測試程式1-61-3-1　指令測試程式編輯1-61-3-2　第0及1號指令測試程式時序分析1-101-3-3　第2-1號指令測試程式時序分析1-111-3-4　第2-2號指令測試程式時序分析1-121-3-5　第2-2號指令測試程式時序分析1-131-3-6　第3-3號、第4號及第11號指令測試程式時序分析1-141-3-7　第6號指令測試程式時序1-161-3-8　第7號及第8號指令測試程式時序1-171-3-9　第9號指令測試程式時序1-181-3-10第10號指令測試程式時序1-201-3-11虛擬指令及第11～15號指令及測試程式時序1-21第2章　指令單步執行與監控2-12-1　監控系統面板之燈號說明2-12-2　指令測試程式之燈號監控2-22-2-1　第0號指令燈號(nop)2-22-2-2　第1號指令燈號2-32-2-3　第2-1號指令燈號2-52-2-4　第2-2號指令燈號2-102-2-5　第3-1號指令燈號2-122-2-6　第3-2號指令燈號(pushx1，popx1)2-142-2-7　第3-3號指令燈號2-172-2-8　第4號指令燈號2-192-2-9　第5-1號指令燈號2-212-2-10第5-2號指令燈號2-232-2-11第5-3號指令燈號2-252-2-12第6號指令燈號2-272-2-13第7號指令燈號2-292-2-14第8號指令燈號2-312-2-15第9號指令燈號2-332-2-16第10號指令燈號2-352-2-17第11號指令燈號2-402-2-18第12號指令燈號2-422-2-19第13號指令燈號2-442-2-20第14號指令燈號2-462-2-21第15號指令燈號2-48第3章　程式發展環境使用說明3-13-1　程式編輯環境使用CKC3-13-2　程式記憶體的編譯及下載使用QuartusⅡ3-53-3　開啟程式記憶體之QuartusⅡ設計檔3-53-4　簡易外部中斷範例程式3-83-5　簡易計時中斷範例程式13-103-6　簡易計數中斷範例程式23-123-7　簡易串列通訊中斷範例程式3-133-8　簡易直流馬達調速範例程式3-16附錄A　CH01的LCD控制程式附錄B　CH01應用於AESB-1　前　言附B-1B-2　AES簡介附B-1B-3　AES函數運算硬體單元附B-2B-4　AESMPU的建構附B-3B-5　AESMPU加解密工作流程附B-7B-6　AESMPU加解密工作模擬附B-9B-6-1　鑰匙擴充附B-9B-6-2　加　密附B-10B-6-3　解　密附B-12B-7　AES的效能評估附B-14附錄C　AES指令集及加解密程式

第1篇　微處理與VHDL導論第1章　微處理機導論1-11-1　微處理機簡介1-11-1-1　微處理機的定義1-11-1-2　微處理機的功用及架構1-11-1-3　廣義的微處理機(微控制器)1-21-1-4　VonNeuman與Harvard架構1-31-1-5　RISC與CISC1-31-2　微處理器發展簡史1-41-2-1　第一顆微處理器1-41-2-2　摩爾定律1-41-2-3　一些中低階微處理器的發展1-51-3　微處理器發展現況1-61-3-1　記憶體擴充與升級1-71-3-2　多媒體介面1-71-3-3　內建週邊控制電路1-71-3-4　低功率消耗1-71-3-5　高執行效率1-71-3-6　強化運算能力1-71-3-7　發展SOPC軟核1-81-3-8　單晶多核...