計(jì)算機(jī)組成原理與接口技術(shù)：基于MIPS架構(gòu)實(shí)驗(yàn)教程

第一篇 MIPS匯編程序設(shè)計(jì)
第1章 MIPS匯編程序開發(fā)環(huán)境
1.1 QtSpim簡介
1.2 菜單欄簡介
1.2.1 File菜單
1.2.2 Simulator菜單
1.2.3 其他菜單
第2章 MIPS匯編程序
2.1 MIPS匯編程序結(jié)構(gòu)
2.2 QtSpim系統(tǒng)功能調(diào)用
2.3 QtSpim偽指令
2.4 QtSpim常用宏匯編指令
第3章 QtSpim匯編、調(diào)試程序示例
3.1 QtSpim用戶程序入口
3.2 QtSpim匯編查錯(cuò)
3.3 QtSpim查看程序內(nèi)存映像
3.4 QtSpim調(diào)試查錯(cuò)
第4章 MIPS匯編程序示例
4.1 常用C語句匯編指令實(shí)現(xiàn)示例
4.1.1 if語句
4.1.2 while語句
4.1.3 for語句
4.1.4 switch語句
4.2 子程序設(shè)計(jì)示例
4.2.1 子程序結(jié)構(gòu)
4.2.2 遞歸子程序設(shè)計(jì)
4.3 編程練習(xí)
第二篇 基于FPGA的計(jì)算機(jī)原型系統(tǒng)設(shè)計(jì)
第5章 FPGA開發(fā)工具Xilinx ISE
5.1 FPGA設(shè)計(jì)流程
5.2 ISE功能與應(yīng)用
5.2.1 工程管理器
5.2.2 HDL 編輯器
5.2.3 IP 核生成工具
5.2.4 測試激勵(lì)生成器
5.2.5 iSim仿真工具
5.3 基于ISE開發(fā)FPGA的完整過程示例
5.3.1 啟動(dòng)ISE
5.3.2 新建工程
5.3.3 代碼輸入
5.3.4 仿真
5.3.5 約束文件編寫
5.3.6 綜合
5.3.7 實(shí)現(xiàn)
5.3.8 編程文件產(chǎn)生
5.3.9 編程下載
第6章 單周期類MIPS微處理器設(shè)計(jì)
6.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br />6.2 實(shí)驗(yàn)環(huán)境
6.3 實(shí)驗(yàn)示例
6.4 示例設(shè)計(jì)原理
6.5 示例工程代碼
6.5.1 新建工程
6.5.2 指令存儲(chǔ)器ROM模塊
6.5.3 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM模塊
6.5.4 符號(hào)擴(kuò)展模塊
6.5.5 寄存器組模塊
6.5.6 控制器模塊
6.5.7 ALU控制譯碼
6.5.8 ALU模塊
6.5.9 頂層模塊
6.6 示例代碼功能仿真
6.6.1 寄存器組仿真
6.6.2 控制器仿真
6.6.3 頂層仿真
6.7 實(shí)驗(yàn)任務(wù)
第7章 存儲(chǔ)器映射I/O接口設(shè)計(jì)
7.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br />7.2 實(shí)驗(yàn)環(huán)境
7.3 實(shí)驗(yàn)示例
7.4 示例設(shè)計(jì)原理
7.4.1 存儲(chǔ)器映像I/O尋址原理
7.4.2 I/O接口原理
7.5 示例工程代碼
7.5.1 增加I/O接口模塊
7.5.2 實(shí)例化I/O模塊
7.5.3 修改DRAM模塊的連線
7.5.4 修改IROM測試指令
7.5.5 修改控制器模塊和ALU模塊
7.6 功能仿真
7.6.1 I/O模塊仿真
7.6.2 頂層仿真
7.7 綜合、實(shí)現(xiàn)、生成bit流文件并下載檢驗(yàn)
7.7.1 配置時(shí)序、引腳約束
7.7.2 綜合、實(shí)現(xiàn)、生成bit流文件
7.7.3 安裝開發(fā)板驅(qū)動(dòng)
7.7.4 開發(fā)板編程
7.8 實(shí)驗(yàn)任務(wù)
第8章 簡單VGA接口設(shè)計(jì)
8.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br />8.2 實(shí)驗(yàn)環(huán)境
8.3 實(shí)驗(yàn)示例
8.4 示例設(shè)計(jì)原理
8.5 示例工程代碼
8.5.1 增加25MHz時(shí)鐘產(chǎn)生模塊
8.5.2 增加行列計(jì)數(shù)器模塊
8.5.3 增加同步信號(hào)及地址產(chǎn)生器模塊
8.5.4 增加顯示存儲(chǔ)器模塊
8.5.5 合成VGA控制器
8.5.6 實(shí)例化VGA控制器
8.5.7 實(shí)例化顯示存儲(chǔ)器
8.5.8 實(shí)例化顯示控制器時(shí)鐘模塊
8.5.9 修改指令
8.6 功能仿真
8.6.1 VGA模塊仿真
8.6.2 整體功能仿真
8.7 綜合、實(shí)現(xiàn)、產(chǎn)生bit流文件以及下載測試
8.7.1 修改引腳約束文件
8.7.2 綜合并產(chǎn)生bit流文件以及下載測試
8.8 實(shí)驗(yàn)任務(wù)
第三篇 基于FPGA的嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
第9章 Xilinx嵌入式系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境
9.1 Xilinx嵌入式硬件開發(fā)環(huán)境XPS
9.1.1 XPS 使用的特殊文件
9.1.2 XPS 的圖形界面
9.1.3 XPS的菜單
9.1.4 ChipScope片內(nèi)調(diào)試工具
9.2 Xilinx嵌入式軟件開發(fā)環(huán)境
9.2.1 SDK軟件庫
9.2.2 SDK圖形界面
9.2.3 ELF文件結(jié)構(gòu)
9.2.4 lscript.ld文件結(jié)構(gòu)
9.2.5 SDK菜單
9.2.6 編譯和鏈接選項(xiàng)配置
9.2.7 SDK軟件調(diào)試圖形界面
第10章 基于MicroBlaze的Xilinx嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)
10.1 MicroBlaze軟核微處理器
10.1.1 基本結(jié)構(gòu)
10.1.2 中斷系統(tǒng)
10.1.3 總線結(jié)構(gòu)
10.2 Standalone操作系統(tǒng)
10.2.1 中斷操作類函數(shù)
10.2.2 異常操作類函數(shù)
10.2.3 指令緩存操作類函數(shù)
10.2.4 數(shù)據(jù)緩存操作類函數(shù)
第11章 最小系統(tǒng)建立流程
11.1 建立工程
11.2 工程結(jié)構(gòu)分析
11.3 使用SDK設(shè)計(jì)程序
11.4 使用SDK下載程序
11.5 使用SDK調(diào)試程序
第12章 C數(shù)據(jù)類型實(shí)驗(yàn)
12.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br />12.2 實(shí)驗(yàn)環(huán)境
12.3 實(shí)驗(yàn)要求
12.4 示例實(shí)驗(yàn)過程
12.4.1 修改helloworld程序
12.4.2 觀察不同數(shù)據(jù)類型值
12.4.3 觀察foo結(jié)構(gòu)體的內(nèi)存映像
12.5 實(shí)驗(yàn)任務(wù)
第13章 基于IP核的并行I/O接口實(shí)驗(yàn)
13.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br />13.2 實(shí)驗(yàn)環(huán)境
13.3 實(shí)驗(yàn)要求
13.4 相關(guān)IP核
13.4.1 AXI GPIO
13.4.2 AXI INTC
13.4.3 AXI Timer
13.5 示例實(shí)驗(yàn)過程
13.5.1 中斷方式button按鍵以及switch輸入
13.5.2 中斷方式走馬燈實(shí)驗(yàn)
13.5.3 7段數(shù)碼管實(shí)驗(yàn)
13.5.4 矩陣鍵盤輸入實(shí)驗(yàn)
13.6 實(shí)驗(yàn)任務(wù)
第14章 定制IP核I/O接口實(shí)驗(yàn)
14.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br />14.2 實(shí)驗(yàn)環(huán)境
14.3 實(shí)驗(yàn)要求
14.4 實(shí)驗(yàn)原理
14.5 示例實(shí)驗(yàn)過程
14.5.1 定制并添加AXI IP到系統(tǒng)
14.5.2 連接AXI外設(shè)
14.5.3 導(dǎo)入硬件設(shè)計(jì)到SDK工具
14.5.4 添加定制IP核軟件驅(qū)動(dòng)
14.5.5 使用SDK編寫IP核的應(yīng)用程序
14.6 實(shí)驗(yàn)任務(wù)
第15章 并行存儲(chǔ)器接口設(shè)計(jì)
15.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br />15.2 實(shí)驗(yàn)環(huán)境
15.3 實(shí)驗(yàn)要求
15.4 實(shí)驗(yàn)基本原理
15.5 示例實(shí)驗(yàn)過程
15.6 實(shí)驗(yàn)任務(wù)
第16章 DMA技術(shù)實(shí)驗(yàn)
16.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br />16.2 實(shí)驗(yàn)環(huán)境
16.3 實(shí)驗(yàn)要求
16.4 實(shí)驗(yàn)原理
16.4.1 Xilinx XPS DMA控制器
16.4.2 standalone提供的DMA API函數(shù)
16.4.3 分級(jí)存儲(chǔ)系統(tǒng)
16.5 示例實(shí)驗(yàn)過程
16.5.1 DMA實(shí)驗(yàn)
16.5.2 Cache實(shí)驗(yàn)
16.6 實(shí)驗(yàn)任務(wù)
第17章 串行接口實(shí)驗(yàn)
17.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br />17.2 實(shí)驗(yàn)環(huán)境
17.2.1 RS?232模塊(DCE)
17.2.2 D/A模塊
17.2.3 A/D模塊
17.3 實(shí)驗(yàn)基本原理
17.3.1 uart?lite IP核
17.3.2 SPI IP核
17.4 示例實(shí)驗(yàn)過程
17.4.1 RS?232接口通信
17.4.2 SPI接口D/A轉(zhuǎn)換
17.4.3 SPI接口A/D轉(zhuǎn)換
17.5 實(shí)驗(yàn)任務(wù)
第18章 人機(jī)接口實(shí)驗(yàn)
18.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br />18.2 實(shí)驗(yàn)環(huán)境
18.2.1 VGA接口
18.2.2 PS2模塊
18.2.3 圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換工具
18.3 實(shí)驗(yàn)基本原理
18.3.1 TFT IP核
18.3.2 PS2 IP核
18.3.3 鍵盤工作原理
18.3.4 鼠標(biāo)工作原理
18.4 示例實(shí)驗(yàn)過程
18.4.1 VGA接口實(shí)驗(yàn)
18.4.2 PS2鍵盤接口實(shí)驗(yàn)
18.4.3 PS2鼠標(biāo)接口實(shí)驗(yàn)
18.5 實(shí)驗(yàn)任務(wù)
附錄 COE文件制作過程示例
參考文獻(xiàn)