前言

全球知名的可编程逻辑元器件生产厂商——美国Xilinx公司，于2012年发布了新一代Vivado集成开发环境，使得新一代FPGA的设计环境和设计方法发生了重大变化。2014年年初，Xilinx新一代UltraScale结构的FPGA也进入量产阶段。这些都标志着未来在高性能数据处理方面，FPGA将发挥越来越重要的作用。

Xilinx新一代集成开发环境Vivado突出基于知识产权（Intellectual Properity，IP）核的设计方法，更加体现系统级设计的思想，进一步增强了设计者对FPGA底层布局和布线的干预能力，以及允许设计者通过选择不同的设计策略，对不同的实现方法进行探索，从中找到最佳的解决方案。这些设计思想和设计方法，大大提高了FPGA的设计效率。

本书是在《Xilinx FPGA设计权威指南—Vivado集成设计环境》（清华大学出版社，2014）基础上，针对读者提出的意见和建议，对原书进行了大幅度修订。该书从原来的Vivado 2013.3集成开发环境升级到Vivado 2014.3集成开发环境，并增加了IP核设计的内容。此外，还大幅度增加了对高级约束内容的讲解，并对原书章节的顺序进行了调整，以方便读者的学习。全书从原来的8章增加到11章。内容包括：Xilinx UltraScale结构、Vivado集成设计环境导论、Vivado工程模式基本设计实现、Vivado非工程模式基本设计实现、创建和封装用户IP核流程、Vivado高级约束原理及实现、Vivado调试工具原理及实现、Vivado嵌入式系统设计实现、Vivado模型设计原理及实现、Vivado HLS原理及实现、Vivado部分可重配置原理及实现。每章内容要点如下：

（1）第1章主要介绍了UltraScale结构的特点，以及芯片内各个模块的原理和功能。

（2）第2章主要介绍了Vivado系统级设计流程、Vivado功能和特性、Vivado中电路结构的网表描述、Vivado中工程数据的目录结构、Vivado中Journal文件和Log文件功能、Vivado两种设计流程模式、Vivado中XDC文件、Vivado集成开发环境的启动方法、Vivado集成设计环境主界面、Vivado设计主界面及功能。

（3）第3章主要介绍了创建新的设计工程、创建并添加一个新的设计文件、RTL详细描述和分析、设计综合和分析、设计行为级仿真、创建实现约束、设计实现和分析、设计时序仿真、生成编程文件、下载比特流文件到FPGA。

（4）第4章主要介绍了非工程模式基本命令和功能、Vivado集成开发环境分析设计、修改设计路径、设置设计输出路径、设置设计输出路径、读取设计文件、运行设计综合、运行设计布线、生成比特流文件。

（5）第5章主要介绍了Vivado定制IP流程、创建新的用于创建IP的工程、设置定制IP的库名和目录、封装定制IP的实现、创建新的用于调用IP的工程、设置包含调用IP的路径、创建基于IP的系统、系统行为级仿真、系统设计综合、系统实现和验证。

（6）第6章主要介绍了时序检查概念、时序约束概念、生成时序报告、添加时序约束、物理约束原理、布局约束实现、布线约束实现、修改逻辑实现、配置约束原理、增量编译。

（7）第7章主要介绍了设计调试原理和方法、创建新的FIFO调试工程、添加FIFO IP到设计中、添加顶层设计文件、使用HDL例化添加FIFO到设计中、添加约束文件、网表插入调试探测流程方法及实现、使用添加HDL属性调试探测流程、使用HDL例化调试核调试探测流程。

（8）第8章主要介绍了简单硬件系统设计、在PL内添加外设、创建和添加定制IP、编写软件程序、软件控制定时器和调试、使用硬件分析仪调试。

（9）第9章主要介绍了FPGA信号处理方法、FPGA模型设计模块、System Generator运行环境的配置、信号模型的构建和实现、编译MATLAB到FPGA、FIR滤波器的设计与实现。

（10）第10章主要介绍了高级综合工具概述、高级综合工具调度和绑定、VivadoHLS工具的优势、C代码的关键属性、时钟测量术语说明、HLS关键优化策略、Vivado HLS数字系统实现。

（11）第11章主要介绍了可重配置导论、可重配置的实现。

参加本书编写的人员有李宝隆、张艳辉、彭勃、王纲领、常晓磊、王瑜、刘一民和何军。其中，李宝隆参与第3章和第6章设计实例的验证，张艳辉参与第7章设计实例的验证。全书由何宾统稿和定稿。

本书的编写得到Xilinx大中华区大学计划经理谢凯年先生和Xilinx亚太区传媒总监张俊伟女士的大力支持和帮助，以及美国Digilent公司的大力支持和帮助，他们为本书的编写提供了大量的资料和硬件设计平台。正是由于他们的无私帮助和鼎力支持，才能使作者顺利完成本书的编写工作。同时，也要感谢电子工业出版社的编辑和相关工作人员，他们的辛勤工作保证了本书的高质量出版。

由于FPGA技术发展迅速，作者水平有限，书中难免会有疏漏之处，欢迎读者批评指正。

作者
2014年11月于北京