前言

以智能处理器应用为特征的现代电子技术是信息化发展的关键基础技术之一。传统的智能化电子设备设计方法和设计手段已经不能适应现代电子系统设计的要求，并逐渐被以电子设计自动化（EDA）技术为核心的电子系统设计工具代替。EDA技术是多学科相结合的产物，它的迅猛发展和广泛应用拓展了可编程逻辑芯片的应用领域，提高了信息化电子产品的设计、生产效率以及可维护性。嵌入式系统作为智能化电路系统的优秀范例，已经广泛应用于军事装备、工业控制系统、信息家电、通信设备、医疗仪器、智能仪器仪表等众多领域，如军事雷达、情报指挥系统、火力控制系统、手持设备以及视频处理设备等。与嵌入式系统普遍应用的趋势相比，国内的嵌入式系统教学还处于初期和发展阶段。

嵌入式系统以应用为中心，以微电子技术、控制技术、计算机技术和通信技术为基础，强调软件、硬件可裁剪，适应应用系统对功能、成本、体积和功耗等各方面的需求。本书以现场可编程门阵列（FPGA）及其应用为例，系统介绍嵌入式系统的一般结构，以理论和实训相结合的方式介绍嵌入式系统设计的一般知识，使学生初步掌握使用EDA工具设计、仿真、综合以及生成以嵌入式处理器为核心的嵌入式系统的关键环节和开发流程，提高学生对现代智能电子系统的认知和应用能力。

在目前国内流行的嵌入式系统设计方法中，以FPGA为核心实现嵌入式系统已经成为主流。利用可编程片上系统（SOPC）解决方案可将CPU、存储器、I/O接口以及锁相环等系统设计所必需的模块集成到一片可编程逻辑器件上，构成一个可编程的片上系统。Altera公司推出的FPGA系列芯片目前广泛应用于各种嵌入式系统开发，其推出的软件开发套件功能完善，包括C/C++编译器、集成开发环境（IDE）、JTAG调试器以及包含实时操作系统（RTOS）和TCP/IP协议栈的32位精简指令集计算机（RISC）嵌入式处理器Nios Ⅱ等。这些开发套件配合Quartus Ⅱ开发软件中的SOPC Builder、Nios Ⅱ IDE等设计工具，设计人员可以很快完成一个SOPC系统的设计工作。

本书共6章，第1章主要介绍嵌入式处理器的基本概念及其应用模式； 第2章介绍QuartusⅡ软件的使用方法和FPGA开发的一般流程； 第3章简要介绍Verilog HDL； 第4章以嵌入式系统的硬件组成要素为框架，介绍嵌入式系统硬件电路的设计和实现方法，以及嵌入式系统电路板设计的相关技术； 第5章介绍SOPC系统开发的一般方法； 第6章为实训部分，包含10个实验，基本涵盖FPGA开发的基础内容。附录部分提供一些指导性材料和其他几章的补充内容。

本书编写分工： 第1章由段荣霞编写，第2章由濮霞编写，第3章由冯长江编写，第4章由郎宾编写，第5章由韩国栋编写，第6章由濮霞、陶炳坤、马南编写，附录由李楠、黄天辰、刘美全编写。

由于编者水平有限，加之时间仓促，错误和不足之处在所难免，敬请广大读者提出宝贵意见。

教材编写组

2022年4月

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