本書(shū)介紹了FPGA的發(fā)展及應(yīng)用前景，基于Altera公司的FPGA開(kāi)發(fā)芯片，介紹了Quartus Ⅱ軟件和FPGA的開(kāi)發(fā)使用流程，以及Verilog HDL的語(yǔ)法、語(yǔ)句等編程入門知識(shí)，同時(shí)，以項(xiàng)目化開(kāi)發(fā)形式設(shè)計(jì)了數(shù)字電路基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、開(kāi)發(fā)板基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、開(kāi)發(fā)板進(jìn)階實(shí)驗(yàn)、通信系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)、綜合實(shí)驗(yàn)等FPGA開(kāi)發(fā)例程。本書(shū)適合電子、通信、自動(dòng)化等相關(guān)專業(yè)的本科生與研究生學(xué)習(xí)，以及從事FPGA開(kāi)發(fā)、IC設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)等相關(guān)職業(yè)的讀者閱讀參考。

（1）本書(shū)內(nèi)容由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，從軟件使用到Verilog語(yǔ)言語(yǔ)法語(yǔ)句，設(shè)計(jì)例程深入淺出，滿足廣大FPGA設(shè)計(jì)者的學(xué)習(xí)需求。實(shí)驗(yàn)例程是經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)板驗(yàn)證通過(guò)，圖文并茂展示真實(shí)地展示給讀者，經(jīng)得起推敲，避免誤導(dǎo)讀者。（2）硬件描述語(yǔ)言選擇verilog HDL，因?yàn)楝F(xiàn)在很多人都用的是verilog，因?yàn)樗�與C語(yǔ)言更接近，入門更容易。美國(guó)和中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)邏輯電路設(shè)計(jì)和制造廠家大都以Verilog HDL 為主，中國(guó)大陸地區(qū)目前學(xué)習(xí)使用verilog的也很多。從學(xué)習(xí)的角度來(lái)看，Verilog HDL比較簡(jiǎn)單，也與C 語(yǔ)言較接近，容易掌握。從使用的角度，支持Verilog 硬件描述語(yǔ)言的半導(dǎo)體廠家也較支持VHDL 的多。

FPGA為何物？如果 FPGA對(duì)我們來(lái)說(shuō)是一片空白，可以說(shuō)是一張白紙，任憑我們?cè)谏厦鎿]毫潑墨，那么，只要我們的想象夠豐富、基礎(chǔ)夠扎實(shí)，我們一定會(huì)繪出屬于自己的一片藍(lán)圖。為什么將本書(shū)名定為《FPGA設(shè)計(jì)與項(xiàng)目化開(kāi)發(fā)實(shí)戰(zhàn)》？那是因?yàn)榫幷呋仡欁约旱膶W(xué)習(xí)之路，發(fā)現(xiàn)自己曾經(jīng)缺乏一些連貫的學(xué)習(xí)資料和系統(tǒng)的學(xué)習(xí)方法，為了讓更多的人少走彎路而積累總結(jié)了很多資料，希望通過(guò)一個(gè)個(gè)簡(jiǎn)單的例子以點(diǎn)帶面，讓讀者逐步掌握 FPGA 的設(shè)計(jì)要領(lǐng)，并通過(guò)綜合實(shí)戰(zhàn)將理論與 FPGA 的硬件實(shí)現(xiàn)相結(jié)合。本書(shū)不僅僅是實(shí)驗(yàn)手冊(cè)，更是理論與實(shí)踐相結(jié)合的 FPGA 設(shè)計(jì)手冊(cè)，圖文并茂，有助于讀者一步步走好FPGA 設(shè)計(jì)之路。本書(shū)主要講解FPGA的開(kāi)發(fā)流程和程序設(shè)計(jì)，以一款資源豐富的FPGA開(kāi)發(fā)板為例，介紹FPGA內(nèi)部結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)流程，講解及FPGA開(kāi)發(fā)板的硬件配置Verilog HDL硬件描述語(yǔ)言的基礎(chǔ)知識(shí)，，重點(diǎn)是第7章到第12章的實(shí)例程序，由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，*后附上FPGA設(shè)計(jì)心得。本書(shū)適合電子、通信、自動(dòng)化等相關(guān)專業(yè)的本科生與研究生，以及從事FPGA 開(kāi)發(fā)、IC 設(shè)計(jì)、PCB 設(shè)計(jì)等相關(guān)職業(yè)的讀者閱讀參考。

無(wú)。

第1章FPGA概述/1

1.1可編程邏輯器件的發(fā)展史/1

1.2FPGA簡(jiǎn)介/2

1.3FPGA的特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域/3

1.4FPGA發(fā)展前景/5



第2章開(kāi)發(fā)軟件的安裝與使用/7

2.1Quartus Ⅱ軟件安裝/7

2.2USB�睟laster驅(qū)動(dòng)安裝/10

2.3Vivado軟件介紹/12

2.4Vivado軟件安裝/13

2.5Vivado軟件的使用/15



第3章FPGA原理和結(jié)構(gòu)/22

3.1FPGA技術(shù)原理/22

3.2FPGA芯片結(jié)構(gòu)/23

3.3軟核、硬核及固核的概念/26



第4章FPGA的開(kāi)發(fā)流程/27

4.1設(shè)計(jì)輸入/27

4.2設(shè)計(jì)編譯/32

4.3仿真驗(yàn)證/33

4.4引腳鎖定/44

4.5下載調(diào)試驗(yàn)證/44



第5章FPGA開(kāi)發(fā)板/48

5.1FPGA開(kāi)發(fā)板簡(jiǎn)介/48

5.2FPGA開(kāi)發(fā)板硬件資源詳細(xì)配置/50

5.3FPGA開(kāi)發(fā)板硬件原理圖/51



第6章Verilog HDL基礎(chǔ)知識(shí)/65

6.1Verilog HDL設(shè)計(jì)模塊的基本結(jié)構(gòu)/65

6.2Verilog HDL的詞法/70

6.3Verilog HDL的語(yǔ)句/80

6.4不同抽象級(jí)別的Verilog HDL模型/105

6.5Verilog HDL設(shè)計(jì)流程/113

6.6Verilog HDL仿真/116

6.7代碼編寫規(guī)范/122



第7章數(shù)字電路基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)/125

7.1分頻器的設(shè)計(jì)及其Quartus Ⅱ仿真/125

7.2計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)及其波形仿真/130

7.3D觸發(fā)器的設(shè)計(jì)及其波形仿真/132

7.4三態(tài)門的設(shè)計(jì)及其波形仿真/133

7.58-3編碼器的設(shè)計(jì)及其波形仿真/134

7.68-3優(yōu)先編碼器的設(shè)計(jì)及其功能仿真/136

7.73-8譯碼器的設(shè)計(jì)及其功能仿真/139

7.8移位寄存器/141

7.9多路選擇器的設(shè)計(jì)及其功能仿真/142

7.10串行加法器的設(shè)計(jì)及其功能仿真/144

7.11簡(jiǎn)單運(yùn)算單元的設(shè)計(jì)及功能仿真/144



第8章開(kāi)發(fā)板基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)/147

8.1LED流水燈/147

8.2按鍵消抖/152

8.3PWM 控制LED的亮暗/156

8.4數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)顯示/160

8.5秒表數(shù)碼管顯示/163

8.6時(shí)鐘數(shù)碼管顯示/169

8.7頻率計(jì)的設(shè)計(jì)/174

8.8蜂鳴器音樂(lè)播放器/181

8.9按鍵計(jì)數(shù)器/185

8.10串口通信/187

8.11LCD1602 顯示/196

8.12DDS與嵌入式邏輯分析儀的調(diào)用/206

8.13步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制實(shí)驗(yàn)/217

8.14矩陣鍵盤控制實(shí)驗(yàn)/224

8.15旋轉(zhuǎn)編碼開(kāi)關(guān)實(shí)驗(yàn)/235



第9章宏功能模塊的使用/240

9.1PLL的使用/240

9.2FIFO 的使用/244

9.3RAM 的使用/246

9.4乘法器的使用/250



第10章開(kāi)發(fā)板進(jìn)階實(shí)驗(yàn)/252

10.1AD_TLC549 采集電壓表/252

10.2DA_TLC5615 電壓輸出/259

10.3IIC協(xié)議與AT24C02讀寫實(shí)驗(yàn)/266

10.4VGA顯示控制/280

10.5LCD12864 顯示字符/288

10.6LCD12864 顯示圖形/296

10.7紅外遙控接收解碼/305

10.8DS18B20溫度采集/313

10.9超聲波測(cè)距/319

10.10PCF8563實(shí)時(shí)時(shí)鐘設(shè)計(jì)/324

10.11LM75A溫度采集/333

10.12DS1302實(shí)時(shí)時(shí)鐘/344



第11章基于FPGA的通信系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)/359

11.1偽隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器/359

11.22ASK調(diào)制/360

11.32FSK調(diào)制/362

11.42PSK調(diào)制/363

11.52DPSK調(diào)制/365



第12章綜合實(shí)驗(yàn)/368

12.1基于 DDS 的任意波形發(fā)生器/368

12.2基于 FPGA 的出租車計(jì)費(fèi)器設(shè)計(jì)/369

12.3基于 FPGA 的交通燈設(shè)計(jì)/374

12.4基于FPGA的通信信號(hào)源的設(shè)計(jì)/380

12.5SDRAM控制器設(shè)計(jì)/382



第13章學(xué)習(xí)FPGA技術(shù)總結(jié)/408