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目录前言 (2)第一章 MAX+plusII 软件和license的获得 (6)第二章 MAX+plusII 软件的安装和license及驱动的设置2.1 MAX+plusII 软件的安装 (7)2.2 MAX+plusII 软件的license设置 (8)2.3 MAX+plusII 软件的驱动设置 (12)第三章用VHDL语言设计三人表决器3.1打开MAX+plusII (22)3.2新建VHDL文档 (23)3.3输入设计文件 (24)3.4保存文件 (25)3.5检查编译 (27)3.6创建symbol (32)3.7波形防真 (33)3.8下载验证 (40)第四章用原理图输入的方式设计三人表决器 (47)第五章用verilog-HDL语言设计三人表决器 (51)前言编写本入门教程（V1.2）的目点是为了让FPGA/CPLD初学者快速地入门。
该教程的特点是通过基本概念讲解和实际的例子来让初学者迅速了解FPGA/CPLD。
该教程是共享文件，可以复制、下载、转载，如果转载该文章请注明出处：；该教程未经许可，不得用于商业用途。
FPGA/CPLD是电子设计领域中最具活力和发展前途的一项技术，它的影响丝毫不亚于70年代单片机的发明和使用。
FPGA/CPLD的基本知识：1.什么是FPGA/CPLDFPGA (Field Programmable Gate Array)是现场可编程门阵列，CPLD是复杂的可编程逻辑器件（Complex Programmable Logic Device）的简称，不同厂家有不同的称呼，Xilinx把SRAM工艺,要外挂配置用的EEPROM的PLD叫FPGA,把Flash工艺（类似EEPROM工艺）,乘积项结构的PLD叫CPLD; Altera把自己的PLD产品MAX系列（EEPROM工艺）,FLEX/ACEX/APEX系列（SRAM工艺）都叫作CPLD,即复杂PLD(Complex PLD),由于FLEX/ACEX/APEX系列也是SRAM工艺,要外挂配置用的EPROM,用法和Xilinx的FPGA一样，所以很多人把Altera的FELX/ACEX/APEX系列产品也叫做FPGA.但由于FPGA和CPLD功能基本相同，只是工艺和实现形式不同，所以初学者可以不要详细区分，我们可以统称为FPGA/CPLD。
FPGA 和 CPLD 映像处理设计方法浅析引言随着数字芯片领域的不断发展和技术的日益成熟，FPGA 和CPLD 芯片被广泛应用于诸如数字信号处理、映像处理、通信系统、物联网、人工智能等领域中。
本文将以映像处理为例，探讨FPGS 和 CPLD 在映像处理中的设计方法。
第一章 FPGA 在映像处理中的设计方法FPGA 是一种基于可编程逻辑器件的数字电路，具有可重构性、高速性、低功耗等特点。
FPGA 在映像处理中的设计方法主要包括以下几个方面：1. 画面处理模块设计画面处理模块是 FPGA 在映像处理中的核心模块。
设计该模块时需要考虑图像的分辨率、颜色深度、刷新率等因素，设计出合适的算法实现图像的处理和显示。
常用的算法包括 gamma 校正、色彩平衡、锐化、模糊、旋转、缩放等。
2. 图像存储模块设计图像存储模块主要用于存储图像数据，通常采用 SRAM、SDRAM、Flash 等存储器。
在设计图像存储模块时，需要结合画面处理模块的要求确定存储容量，以实现高效、稳定的图像存储。
3. 图像传输模块设计图像传输模块主要用于将FPGA 处理后的图像传输到外部设备，如显示器或计算机等。
常用的传输协议有HDMI、VGA、SDI 等。
在设计图像传输模块时，需要根据外部设备的接口规范和信号要求来选择适合的传输协议，保证传输的稳定性和可靠性。
4. 硬件调试与优化在 FPGA 映像处理的过程中，设计者要随时对硬件进行调试和优化。
通常使用FPGA 的内置逻辑分析仪(ILA) 对硬件进行调试，优化则是通过改进算法、调整内存容量等方式提高硬件的性能和稳定性。
第二章 CPLD 在映像处理中的设计方法CPLD 是一种复杂可编程逻辑器件，主要用于控制、计时和状态管理等方面。
与 FPGA 相比，CPLD 更适合于实现时序逻辑和状态机等功能。
CPLD 在映像处理中的设计方法主要包括以下几个方面：1. 时序控制模块设计时序控制模块主要用于控制映像处理时序，包括图像输入信号的采集、分频、同步、输出等。
典型FPGACPLD的结构与配置首先，让我们先了解一下FPGA和CPLD的基本概念。
CPLD也是一种可编程逻辑器件，它由多个可编程逻辑单元（PLD）组成，每个PLD有自己的触发器、存储器和逻辑单元。
CPLD相对于FPGA来说规模较小，但也具有可编程性和灵活性。
CPLD适用于需要实现相对简单的逻辑电路功能的场景。
下面我们来详细了解典型的FPGA和CPLD的结构和配置。
1.FPGA的结构和配置：典型的FPGA由多个可编程逻辑单元（Programmable Logic Element，PLE）组成。
PLE是FPGA的基本构建模块，它由可编程开关（Programmable Switch）和逻辑功能单元（Logic Function Unit）组成。
可编程开关用于根据用户设计的逻辑电路功能连接各个逻辑功能单元，逻辑功能单元可以实现逻辑操作（如与门、或门等）。
FPGA还包含了存储单元（Memory Unit）和输入/输出（I/O）引脚。
FPGA的配置通常包含两个步骤：设计和布局。
在设计阶段，用户需要使用硬件描述语言（如VHDL或Verilog）编写逻辑电路的描述代码。
在布局阶段，用户使用布局工具将逻辑电路映射到FPGA的可编程逻辑单元和存储单元上。
布局过程中需要考虑资源利用率、时序等约束条件。
在配置过程中，用户将设计好的逻辑电路配置到FPGA芯片中，这可以通过编程器或JTAG接口完成。
2.CPLD的结构和配置：典型的CPLD由多个可编程逻辑单元（PLD）组成。
每个PLD包含了触发器、存储器和逻辑单元，并具有可编程开关用于连接不同的逻辑单元。
CPLD还包含输入/输出（I/O）引脚。
CPLD的配置包含两个步骤：设计和编程。
在设计阶段，用户需要使用硬件描述语言（如VHDL或Verilog）编写逻辑电路的描述代码。
在编程阶段，用户将设计好的逻辑电路配置到CPLD芯片中。
编程可以通过编程器或JTAG接口完成。
总结起来，FPGA和CPLD是现代数字电路设计中常用的可重构逻辑器件，它们可以根据用户的需求实现特定的逻辑电路功能。
FPGA(CPLD)开发流程欢迎选用开发板精品网的FPGA/CPLD 开发板。
其结构简洁，功能丰富，一定是你开发、设计中的好帮手！下面我们采用一个流水灯的范例，带领大家进入神奇的FPGA 世界。
在这里，我主要讲解方法；关于具体的VHDL 语法，请大家参考我们提供的一些相关书籍！首先，启动QuartusII5.1 ，选择File Æ New Project Wizard ，如图：在New Project Wizard ：Introduction 中，选择Next >NIOS II ÿÿÿÿ.pdf在Directory，Name，Top-Level Entity 中，添入您所需的参数，比如下例中，目录选择： C:\altera\qdesigns51\LED；项目名字选择：LED； Top-Level design entity选择：LED .完成后，选择Next,进入下一步。
在Add Files中，选择光盘目录下的LED.VHD完成后，选择Next,进入下一步。
在Family & Device Settings中选择 Family：Cyclone ；Available Devices 中选择合适你的器件，比如EPM7032SLC-44-10或者EPM7128SLC-84-10或者EP1C3T144C8或者EP1C6T144C8,在该例中，选择EP1C3T144C8 。
完成后，选择Next,进入下一步。
在EDA Tool Seting中选择合适你的配置，完成后，选择Next,进入下一步。
最后，选择Finish,完成设置。
然后，将光盘目录下的Setup.tcl拷贝到你的project目录下。
该Setup.tcl主要是完成pin 脚的设置。
使用TCL脚本的目的，是为了一次性分配引脚，节约人力啦；希望大家多多使用脚本！如下是Setup.tcl的内容，非常容易理解：# Setup.tcl# Setup pin settingset_global_assignment -name RESERVE_ALL_UNUSED_PINS "AS INPUT TRI-STATED"#set_global_assignment -name ENABLE_INIT_DONE_OUTPUT ONset_global_assignment -name CYCLONE_CONFIGURATION_DEVICE EPCS1set_location_assignment PIN_16 -to CLKset_location_assignment PIN_85 -to LED\[0\]set_location_assignment PIN_91 -to LED\[1\]set_location_assignment PIN_94 -to LED\[2\]set_location_assignment PIN_96 -to LED\[3\]set_location_assignment PIN_97 -to LED\[4\]set_location_assignment PIN_98 -to LED\[5\]set_location_assignment PIN_99 -to LED\[6\]set_location_assignment PIN_100 -to LED\[7\]set_location_assignment PIN_10 -to KEY\[0\]set_location_assignment PIN_11 -to KEY\[1\]set_location_assignment PIN_27 -to KEY\[2\]set_location_assignment PIN_28 -to KEY\[3\]set_location_assignment PIN_72 -to SDRAM_CSnset_location_assignment PIN_71 -to SDRAM_RASnset_location_assignment PIN_69 -to SDRAM_CASnset_location_assignment PIN_68 -to SDRAM_WEnset_location_assignment PIN_55 -to SDRAM_CKEset_location_assignment PIN_26 -to SDRAM_CLKset_location_assignment PIN_73 -to SDRAM_BANK\[0\] set_location_assignment PIN_74 -to SDRAM_BANK\[1\]set_location_assignment PIN_76 -to SDRAM_A\[0\]set_location_assignment PIN_77 -to SDRAM_A\[1\]set_location_assignment PIN_78 -to SDRAM_A\[2\]set_location_assignment PIN_79 -to SDRAM_A\[3\]set_location_assignment PIN_67 -to SDRAM_A\[4\]set_location_assignment PIN_62 -to SDRAM_A\[5\]set_location_assignment PIN_61 -to SDRAM_A\[6\]set_location_assignment PIN_60 -to SDRAM_A\[7\]set_location_assignment PIN_59 -to SDRAM_A\[8\]set_location_assignment PIN_58 -to SDRAM_A\[9\]set_location_assignment PIN_75 -to SDRAM_A\[10\] set_location_assignment PIN_56 -to SDRAM_A\[11\]set_location_assignment PIN_35 -to SDRAM_D\[0\]set_location_assignment PIN_36 -to SDRAM_D\[1\]set_location_assignment PIN_37 -to SDRAM_D\[2\]set_location_assignment PIN_38 -to SDRAM_D\[3\]set_location_assignment PIN_39 -to SDRAM_D\[4\]set_location_assignment PIN_40 -to SDRAM_D\[5\]set_location_assignment PIN_41 -to SDRAM_D\[6\]set_location_assignment PIN_42 -to SDRAM_D\[7\]set_location_assignment PIN_54 -to SDRAM_D\[8\]set_location_assignment PIN_52 -to SDRAM_D\[10\] set_location_assignment PIN_51 -to SDRAM_D\[11\] set_location_assignment PIN_50 -to SDRAM_D\[12\] set_location_assignment PIN_49 -to SDRAM_D\[13\] set_location_assignment PIN_48 -to SDRAM_D\[14\] set_location_assignment PIN_47 -to SDRAM_D\[15\]set_location_assignment PIN_57 -to SDRAM_DQM\[0\] set_location_assignment PIN_70 -to SDRAM_DQM\[1\]set_location_assignment PIN_104 -to ROM_CSnset_location_assignment PIN_105 -to ROM_REnset_location_assignment PIN_140 -to ROM_WEnset_location_assignment PIN_125 -to ROM_A\[0\]set_location_assignment PIN_103 -to ROM_A\[1\]set_location_assignment PIN_1 -to ROM_A\[2\]set_location_assignment PIN_2 -to ROM_A\[3\]set_location_assignment PIN_3 -to ROM_A\[4\]set_location_assignment PIN_4 -to ROM_A\[5\]set_location_assignment PIN_5 -to ROM_A\[6\]set_location_assignment PIN_144 -to ROM_A\[7\]set_location_assignment PIN_143 -to ROM_A\[8\]set_location_assignment PIN_134 -to ROM_A\[9\]set_location_assignment PIN_133 -to ROM_A\[10\]set_location_assignment PIN_132 -to ROM_A\[11\]set_location_assignment PIN_131 -to ROM_A\[12\]set_location_assignment PIN_130 -to ROM_A\[13\]set_location_assignment PIN_129 -to ROM_A\[14\]set_location_assignment PIN_128 -to ROM_A\[15\]set_location_assignment PIN_127 -to ROM_A\[16\]set_location_assignment PIN_126 -to ROM_A\[17\]set_location_assignment PIN_142 -to ROM_A\[18\]set_location_assignment PIN_141 -to ROM_A\[19\]set_location_assignment PIN_139 -to ROM_A\[20\]set_location_assignment PIN_106 -to ROM_D\[0\]set_location_assignment PIN_108 -to ROM_D\[1\]set_location_assignment PIN_110 -to ROM_D\[2\]set_location_assignment PIN_112 -to ROM_D\[3\]set_location_assignment PIN_114 -to ROM_D\[4\]set_location_assignment PIN_122 -to ROM_D\[6\]set_location_assignment PIN_124 -to ROM_D\[7\]set_location_assignment PIN_34 -to RXDset_location_assignment PIN_33 -to TXDset_location_assignment PIN_6 -to SCLset_location_assignment PIN_7 -to SDA#set_location_assignment PIN_83 -to SPI_DO#set_location_assignment PIN_84 -to SPI_CLK#set_location_assignment PIN_82 -to SPI_DIset_location_assignment PIN_83 -to VGA_Rset_location_assignment PIN_84 -to VGA_Gset_location_assignment PIN_82 -to VGA_Bset_location_assignment PIN_31 -to VGA_HSset_location_assignment PIN_32 -to VGA_VS然后，选择Tools Æ Tcl Scripts这时，会弹出Tcl Scripts对话框。
基于CPLD实现FPGA的SPI Flash配置在FPGA设计中，通常需要将配置数据存储在外部闪存器中，以便FPGA在上电后可以正确配置。
常用的文化遗产具有以下几种：Parallel Flash：传统的存储器，通常包含16至32位数据总线，需要大量引脚。
但是，它们提供高性能，可以以快速的速度读写数据。
Serial Flash：通常采用SPI（串行外设接口）或QSPI（准同步串行通信接口）接口进行通信，可使用少量引脚，并且内部积累了大量闪存技术。
在此示例应用中，我们将使用CPLD实现FPGA的SPI Flash配置。
SPI Flash框图SPI Flash与FPGA之间的接口非常简单，只需要四个信号，分别是“Chip Select”（选通）、“Clock”（时钟）、“MOSI”（主机输出/从机输入）和“MISO”（从机输出/主机输入）。
FPGA需要传输的读写命令和地址，以及从Flash接收的数据。
因此，与Flash通信的协议非常重要。
常见的协议是“读”和“写”命令序列，以及擦除和编程命令。
操作步骤1. 将SPI Flash的“Chip Select”（CS）引脚连接到FPGA中的任意引脚。
2. 将SPI Flash的“Clock”（CLK）引脚连接到FPGA中的任意引脚。
3. 将SPI Flash的“MOSI”（主机输出/从机输入）引脚连接到FPGA中的任意引脚。
4. 将SPI Flash的“MISO”（从机输出/主机输入）引脚连接到FPGA中的任意引脚。
5. 在FPGA制作的SPI硬核中，设置针脚分配。
如果您使用芯片设计工具，可以使用默认分配。
6. 实现SPI驱动程序以处理读写和闪存操作。
7. 要将配置数据加载到闪存中，首先需要在计算机上生成.bin 文件。
可以使用Xilinx编译器进行编译。
8. 在闪存中使用适当的FLASH编程工具将.bin文件加载到闪存中。
9. FPGA在上电后会读取配置信息，完成初始化并开始操作。
CPLD烧写步骤
一、前期准备：
1、要烧写的CPLD程序
2、电脑以及相关软件以及下载器驱动(默认自动安装)。
3、下载工具以及连接线
二、连线方式：通过连接线连接下载器和J2接口，连接的时候注意1口对1口连接，连接错误将导致无法下载。
左图中三角号对应的是1脚，连接图示下载器1脚，另一端连接P3的1脚，下载器另一端连接到笔记本的usb接口上。
下载线以及下载器
接口示意图
下面是连接后的示意图
连接示意图
三、下载方法
连好线后，打开XILINX工具软件，默认在开始-所有程序菜单里，如下图
xilinx打开路径图
点击文件-新建工程
然后会弹出一个对话框，这时候点yes，然后点ok。
下面添加烧写的程序，在空白处右击，选择如图示
然后选择要烧写的jed程序
选择后，在添加的程序上右击，选择programmer进行烧写。
等待提示success。
如果failed请检查连线是否松动尝试重复烧写几次。
应用电子专业《FPGA/CPLD应用》课程标准一、课程说明二、课程性质与任务《FPGA/CPLD应用》课程一直是我院应用电子技术、通信技术等专业的必修的专业课程之一，是承上启下的一门关键课程。
是一种高级、快速、有效的电子设计自动化工具。
掌握FPGA/CPLD应用技术，是走向市场、走向社会、走向国际的基本技能。
开展《FPGA/CPLD 应用》教学，适应电子系统日趋数字化、复杂化和大规模集成化发展的需要，满足社会对高技能人才日益增长的需求，为创新性人才的培养打下良好基础。
本课程主要是以计算机为工作平台、以硬件描述语言(VHDL/Verilog HDL)为设计语言、以可编程器件(CPLD/FPGA)为实验载体、以ASIC/SOC芯片为目标器件、进行必要的元件建模和系统仿真的电子产品自动化设计过程。
掌握FPGA/CPLD应用技术是培养高素质高技能电子产品设计人才的需要，是现代集成电路及电子整机系统设计科技创新和产业发展的关键技术。
三、课程设采用计思路本课程通过《FPGA/CPLD应用》专业教室的环境，为学生提供“用理论及时指导实践，用实践验证理论”良好机会，有利于提高教学效果；同时由于专业教室在设置时就充分考虑了行业的主流技术以及岗位能力的需求，学生在专业教室学习，即可直接获取综合职业技能，利于实现以就业为导向的培养目标。
本课程的教学中注重理论教学与实践教学相结合，将教学内容的知识点分为了解、理解、掌握、熟悉几个层次，将技能和能力实践分为学会、懂得、熟练几个层次，以实例讲解基本理论，加强现场技能培训、重点培养学生的掌握综合电路设计能力。
突出新技术、新知识、新技能、新产品的学习。
重点分析具有代表性的典型应用，将传授知识和技能贯穿与实践指导中，避免成为单一的讲授或单一的操作指导。
通过安排典型电路实例的安装制作，综合地应用理论知识学习和对实际电路的认识，达到对常用EDA工具的使用与VHDL语言的编程方法的全面认识和把握。
CPLDFPGA原理及应用首先，我们来了解CPLD和FPGA的原理。
CPLD是一种具有可编程逻辑单元和可编程互连资源的器件。
它的核心部分是由可编程逻辑门组成的逻辑单元，可以实现各种逻辑功能。
CPLD还具有非易失性存储器（EEPROM），用于存储逻辑功能的配置信息。
在使用过程中，我们可以通过编程软件将特定的逻辑功能配置到CPLD中，使其按照我们的需要工作。
FPGA是一种更加灵活、可定制度更高的可编程逻辑器件。
与CPLD相比，FPGA的逻辑资源和互连资源更加丰富。
FPGA的核心部分是由多个可编程逻辑单元（Look-Up Tables，简称LUTs）和可编程互连资源（Interconnects）组成的。
LUT是FPGA中的基本逻辑单元，它可以根据输入信号的不同进行配置，实现特定的逻辑功能。
而互连资源可以将不同的逻辑单元之间互连起来，形成更复杂的电路。
接下来，我们来讨论CPLD和FPGA的应用。
由于CPLD和FPGA具有灵活、可定制性强的特点，它们在各种电子设备中都有广泛的应用。
首先，在数字系统设计中，CPLD和FPGA可以用于实现各种逻辑功能。
例如，在数字信号处理（DSP）系统中，CPLD和FPGA可以实现滤波器、乘法器等复杂的数字运算。
在通信系统中，它们可以用于实现调制解调器、协议解析器等功能。
其次，在嵌入式系统中，CPLD和FPGA可以用于控制和接口的设计。
它们可以充当硬件逻辑控制器，实现系统中各个模块的协同工作。
同时，CPLD和FPGA还可以提供各种接口，方便与外部设备进行通信。
此外，CPLD和FPGA还在测试和测量领域得到了广泛的应用。
由于CPLD和FPGA可以灵活地实现各种逻辑功能，它们可以用于设计测试仪器和测试电路，快速准确地获取电路的各种参数。
最后，在教育和研究中，CPLD和FPGA也扮演着重要的角色。
它们可以帮助学生更好地理解数字逻辑和数字系统设计的原理。
同时，研究人员也可以利用CPLD和FPGA进行各种新算法和新理论的验证。
FPGA与CPLD技术【FPGA与CPLD技术】在现代科技领域中，电子器件逐渐发展为了实现更高性能和更多功能的需求。
FPGA（现场可编程门阵列）和CPLD（复杂可编程逻辑器件）技术就是应对这一需求而应运而生的。
一、FPGA技术的应用FPGA是一类可现场编程的半导体芯片，其内部由逻辑单元、寄存器和可编程连线组成。
它具有灵活性高、易于调试、可动态重新配置等特点，因此广泛应用于不同的领域。
1. 通信领域：FPGA技术在通信领域中得到广泛应用。
它可用于实现高速数据传输、协议转换、信号处理等功能。
例如，FPGA可以被用于构建基站设备，实现无线网络的通信功能。
2. 图像与音频处理：FPGA技术在图像与音频处理方面发挥重要作用。
通过对FPGA的编程，可以实现图像的实时处理、特效增强、图像压缩等功能。
在音频领域，FPGA可以用于音频信号处理、音频编解码等应用。
3. 工业控制：FPGA可用于工业控制系统中，实现逻辑控制、数据采集和通信等功能。
它能够适应不同的工作环境和要求，如自动化生产线、机械控制等。
二、CPLD技术的特点和应用CPLD是另一种可编程逻辑器件，与FPGA相比具有一些独特的特点和应用。
1. 规模较小：相对于FPGA，CPLD的规模较小，通常适用于较简单的逻辑设计。
2. 响应速度快：CPLD的延迟时间相比FPGA较短，适合于对实时性要求较高的场合。
3. 低功耗：CPLD不需要硬件重新配置，因此功耗较低，适用于需要长时间运行的设备。
4. 应用领域：CPLD常用于电路板级和模块级设计，例如电源管理、时序控制等。
三、FPGA与CPLD技术的比较FPGA和CPLD在应用场景和性能方面存在一些区别。
1. 灵活性与复杂性：FPGA对于复杂逻辑的处理更加灵活，但CPLD更适合较简单逻辑的应用。
2. 面积与功耗：FPGA的逻辑单元规模较大，可以实现更复杂的功能，但功耗也相应较高。
而CPLD规模较小，功耗也相对较低。
3. 延迟时间：相比之下，CPLD的延迟时间较短，对于实时性要求较高的场景更加适用。
FPGA/CPLD的设计流程一般来说，完整的FPGA/CPLD设计流程包括：（一）电路功能设计，系统设计之前，首要的是方案论证、系统设计和FPGA 芯片选择等准备工作。
一般采用自顶向下的设计方法将系统分成若干基本单元，然后将基本单元划分成下一层的基本单元，一直这样就行下去，直到可以直接使用EDA元件库为止。
（二）设计输入，常用的方法是硬件描述语言和原理图输入方式。
（三）功能仿真，验证设计电路的逻辑功能（四）综合优化（synthesis），综合优化是指将HDL语言、原理图等设计输入翻译成由与、或、非门、RAM、触发器等基本逻辑单元组成的逻辑网表，并根据目标与要求（约束条件）优化生成的逻辑网表，输出edf和edn等文件，供FPGA/CPLD厂家的布局布线器进行实现。
（五）综合后仿真，检查综合结果是否与原设计一致，仿真时把综合生成的标准延时文件反标注到综合仿真模型中，可估计门延时带来的影响。
但这一步骤不能估计线延时，因此和布线后的仿真情况还有一定的差距，并不十分准确。
（六）实现（Implementation），实现是将综合生成的逻辑网表配置到具体的FPGA芯片上，Xilinx的实现过程分为翻译（Translate）、映射（Map）、和布局布线（Place&Route）。
布局布线是其中最重要的过程，布局是将逻辑网表中的硬件原语和底层单元合理得配置到芯片内部的硬件结构上，并且需要在速度最优和面积最优之间做出选择。
布线时根据布局的拓扑结构，利用芯片内部的各种连线资源合理准确的连接各个元件。
（七）时序仿真与验证，将布局布线后的延时信息反标注到网表中用来检测时序工作情况，时序仿真包括的延时信息最全，也最精确，能较好的反映芯片的实际工作情况。
有是为了保证设计的可靠性，在时序仿真后还要做一些验证，可以用ISE内嵌的时序分析工具完成静态时序分析（STA，Static Timing Analyzer），也可以用第三方验证工具（如Synopsys的Formality验证工具，PrimeTime静态时序分析工具等）进行验证。
FPGA与CPLD设计流程FPGA（Field-Programmable Gate Array）和CPLD（Complex Programmable Logic Device）是现代数字电路设计中常用的可编程逻辑器件。
它们具有配置灵活、可重构的特点，使得数字电路的设计和开发更加高效和便捷。
本文将介绍FPGA与CPLD的设计流程，并探讨在设计过程中需要注意的一些关键要点。
一、设计前准备在进行FPGA与CPLD设计之前，我们首先需要明确设计的目标和需求，包括功能需求、性能需求和接口需求等。
同时，根据设计的规模和复杂性，确定所需的FPGA或CPLD器件型号，以及需要采用的开发工具和设计语言。
二、设计框架搭建在设计框架搭建阶段，我们需要创建一个新的工程，并选择适当的开发平台和工具。
根据设计需求，将逻辑功能进行划分，确定模块间的接口和数据交互方式。
同时，选择合适的开发语言，如Verilog或VHDL，开始进行设计代码的编写。
三、模块设计与验证在模块设计与验证阶段，我们需要将整个设计划分为多个模块，并逐个进行设计和验证。
每个模块都应该具备独立的功能，并能够与其他模块进行正确的数据交互。
设计人员可以使用仿真工具对每个模块进行功能验证，并通过调试和测试来保证模块的正确性。
四、综合与优化在综合与优化阶段，我们需要使用合成工具将设计代码转换为逻辑网表。
综合工具会将设计代码翻译成与目标FPGA或CPLD器件兼容的逻辑门级表示，并进行优化以提高设计的性能和面积效率。
在这个阶段，设计人员还需根据目标平台的资源限制进行约束设置，以确保设计在合理的范围内。
五、布局布线与时序分析在布局布线与时序分析阶段，我们需要将逻辑网表映射到目标FPGA或CPLD器件的物理资源上，并进行物理布局和布线。
同时，进行时序分析来保证设计在时钟频率和时序要求下能够正常工作。
此外，设计人员还需要注意信号的噪声抑制和时钟域的管理，以确保设计的可靠性和稳定性。
前言FPGA在复杂逻辑电路以及数字信号处理领域中扮演者越来越重要的角色，SOC（片上系统）以其低功耗，高性能，低成本，高可靠性等优点成为嵌入式系统的发展趋势。
作为一个简明的教程，主要宗旨是让初学者快速地了解FPGA/SOPC （可编程片上系统）开发的流程。
目前IT技术的发展可以说是一日千里，以本人的观点来讲，如果希望在电子设计领域有所作为，则必须具备快速掌握新技术的能力。
电子设计最重要的是实践的积累，我们只要具备了一定的基础，应当马上投入实践，否则很多概念都无法真正理解。
有不少人包括我，当下决心要成为一个合格的电子设计工程师的时候，总是想如果把有关电路方面的理论都掌握了才能所向披靡，有底气参加实际项目设计。
当然如果能做到“把有关理论都掌握了”这样的境界，我想应该是很理想的，但经验发现这并不实际。
据我所知，我所认识的不少电子设计牛人，他们的理论知识可能都比不上我们的本科生，但很多不错的产品都是从他们的手中开发出来的，有了实践的经验后，他们掌握新技术的速度相当惊人。
有人跟我说：“新技术是拿来用的，不是拿来学的。
”他们认为掌握新的设计技术应当尽快掌握它的设计流程。
因此，我参考朋友给我的意见，写了这个简易的教程，以非常详细的实例来让初学者了解基于QuartusII和NiosII IDE的FPGA/SOPC开发的基本流程，目的是为了让初学者尽快上手FPGA/SOPC的开发流程，尽快投入到实践中。
为了易于说明问题，本教程中的一些概念并不是很严谨，如果读者对某些提法有异议，请参考相关资料和教材，并以相关资料和教材为准。
通过该简明教程，初学者能快速了解FPGA/SOPC的基本开发流程，很多技巧和深入理解都靠长期的经验积累，因此初学者应该在了解了基本流程以后，思维不能局限于此，应在实践中提高水平，并参考更全面和权威的资料。
本教程配套CT-SOPCx系列FPGA/SOPC学习套件（对于该套件的相关内容请参考附录。
）以实践为基础，适合具备基本的数字电路设计基础的初学者。
第一章是CPLD/FPGA的基本知识，这部分内容摘自互联网并稍加删改，对于CPLD/FPGA 知识为零的初学者应先了解这部分内容；对于已经有了一定基础的同学可以跳过这部分内容。
第二章以两个例子来让初学者了解FPGA的基本开发流程，并熟悉QuartusII软件的使用。
由于本人水平有限，错漏和不严谨之处在所难免，欢迎大家批评指正。
嵌入式控制研究室2006年4月20日第一章 CPLD/FPGA的基本知识（一）可编程逻辑器件的历史和概述随着数字电路应用越来越广泛，传统通用的数字集成芯片已经难以满足系统的功能要求，而且随着系统复杂程度的提高，所需通用集成电路的数量呈爆炸性增值，使得电路的体积膨大，可靠性难以保证。
此外，现代产品的生命周期都很短，一个电路可能需要在很短的周期内作改动以满足新的功能需求，对于采用通用的数字集成电路设计的电路系统来说即意味着重新设计和重新布线。
因此，系统设计师们希望自己设计专用集成电路(ASIC)芯片，而且希望ASIC的设计周期尽可能短，最好是在实验室里就能设计出合适的ASIC芯片，并且立即投入实际应用之中，因而出现了现场可编程逻辑器件(FPLD)，其中应用最广泛的当属现场可编程门阵列(FPGA)和复杂可编程逻辑器件(CPLD)。
早期的可编程逻辑器件只有可编程只读存贮器(PROM)、紫外线可按除只读存贮器(EPROM)和电可擦除只读存贮器(EEPROM)三种。
由于结构的限制，它们只能完成简单的数字逻辑功能。
其后，出现了一类结构上稍复杂的可编程芯片，即可编程逻辑器件(PLD)，它能够完成各种数字逻辑功能。
典型的PLD由一个“与”门和一个“或”门阵列组成，而任意一个组合逻辑都可以用“与一或”表达式来描述，所以， PLD能以乘积和的形式完成大量的组合逻辑功能。
这一阶段的产品主要有PAL(可编程阵列逻辑)和GAL(通用阵列逻辑)。
PAL由一个可编程的“与”平面和一个固定的“或”平面构成，或门的输出可以通过触发器有选择地被置为寄存状态。
PAL器件是现场可编程的，它的实现工艺有反熔丝技术、EPROM技术和EEPROM技术。
还有一类结构更为灵活的逻辑器件是可编程逻辑阵列(PLA)，它也由一个“与”平面和一个“或”平面构成，但是这两个平面的连接关系是可编程的。
PLA器件既有现场可编程的，也有掩膜可编程的。
在PAL 的基础上，又发展了一种通用阵列逻辑GAL (Generic Array Logic)，如GAL16V8,GAL22V10 等。
它采用了EEPROM工艺，实现了电可按除、电可改写，其输出结构是可编程的逻辑宏单元，因而它的设计具有很强的灵活性，至今仍有许多人使用。
这些早期的PLD器件的一个共同特点是可以实现速度特性较好的逻辑功能，但其过于简单的结构也使它们只能实现规模较小的电路。
为了弥补这一缺陷，20世纪80年代中期。
Altera和Xilinx分别推出了类似于PAL结构的扩展型 CPLD(Complex Programmab1e Logic Dvice)和与标准门阵列类似的FPGA(Field Programmable Gate Array)，它们都具有体系结构和逻辑单元灵活、集成度高以及适用范围宽等特点。
这两种器件兼容了PLD和通用门阵列的优点，可实现较大规模的电路，编程也很灵活。
与门阵列等其它ASIC(Application Specific IC)相比，它们又具有设计开发周期短、设计制造成本低、开发工具先进、标准产品无需测试、质量稳定以及可实时在线检验等优点，因此被广泛应用于产品的原型设计和小批量产品生产(一般在10,000件以下)之中。
几乎所有应用门阵列、PLD和中小规模通用数字集成电路的场合均可应用FPGA和CPLD器件。
（二）FPGA／CPLD 概述FPGA(现场可编程门阵列)与 CPLD(复杂可编程逻辑器件)都是可编程逻辑器件，它们是在PAL,GAL等逻辑器件的基础之上发展起来的。
同以往的PAL,GAL等相比较，FPGA／CPLD的规模比较大，它可以替代几十甚至几千块通用IC芯片。
这样的FPGA／CPLD实际上就是一个子系统部件。
这种芯片受到世界范围内电子工程设计人员的广泛关注和普遍欢迎。
经过了十几年的发展，许多公司都开发出了多种可编程逻辑器件。
比较典型的就是Altera公司和Xilinx公司的CPLD器件系列和FPGA 器件系列，它们开发较早，占用了较大的PLD市场。
通常来说，在欧洲用Xilinx 的人多，在日本和亚太地区用ALTERA的人多，在美国则是平分秋色。
全球PLD/FPGA 产品60%以上是由Altera和Xilinx提供的。
可以讲Altera和Xilinx共同决定了PLD技术的发展方向。
当然还有许多其它类型器件，如：Lattice，Vantis，Actel，Quicklogic，Lucent等。
（99年Lattice收购了Vantis，成为第三大PLD供应商。
表1.2.1 1998年世界十大PLD公司排名 公司 销售额(亿美金) 市场占有率1Altera 5.9630.12Xilinx 5.7429.03Vantis 2.2011.14Lattice 2.1811.05Actel 1.397.06Luccent0.85 4.37Cypress0.44 2.28Atmel0.42 2.19Philips0.28 1.410Quicklogic0.24 1.2资料来源：99年4月《电子产品世界》 尽管FPGA,CPLD和其它类型PLD的结构各有其特点和长处，但概括起来，它们是由三大部分组成的：（1）一个二维的逻辑块阵列，构成了PLD器件的逻辑组成核心；（2）输入／输出块；（3）连接逻辑块的互连资源，由各种长度的连线线段组成，其中也有一些可编程的连接开关，它们用于逻辑块之间、逻辑块与输入／输出块之间的连接。
图1.2.1 PLD的结构对用户而言，虽然CPLD与FPGA的内部结构稍有不同，但其用法都一样，所以多数情况下，不加以区分。
FPGA／CPLD芯片都是特殊的ASIC芯片，它们除了具有ASIC的特点之外，还具有以下几个优点：（1） 随着VlSI(Very Large Scale IC，超大规模集成电路)工艺的不断提高单一芯片内部可以容纳上百万个晶体管， FPGA／CPLD芯片的规模也越来越大，其单片逻辑门数已达到上百万门，它所能实现的功能也越来越强，同时也可以实现系统集成，即片上系统SOC。
（2） FPGA／CPLD芯片在出厂之前都做过百分之百的测试，不需要设计人员承担投片风险和费用，设计人员只需在自己的实验室里就可以通过相关的软硬件环境来完成芯片的最终功能设计。
所以， FPGA／CPLD的资金投入小，节省了许多潜在的花费。
（3） 用户可以反复地编程、擦除、使用或者在外围电路不动的情况下用不同软件就可实现不同的功能。
所以，用FPGA／PLD 试制样片，能以最快的速度占领市场。
FPGA／CPLD软件包中有各种输入工具和仿真工具，及版图设计工具和编程器等全线产品，电路设计人员在很短的时间内就可完成电路的输入、编译、优化、仿真，直至最后芯片的制作。
当电路有少量改动时，更能显示出FPGA ／CPLD的优势。
电路设计人员使用FPGA／CPLD进行电路设计时，不需要具备专门的IC(集成电路)深层次的知识， FPGA／CPLD软件易学易用，可以使设计人员更能集中精力进行电路设计，快速将产品推向市场。
（4） 在线可编程技术（ISP）使得使用CPLD/FPGA的产品可以做到远程升级。
（以上内容参照西电《CPLD技术及其应用》，有改动） （三）PLD/FPGA 结构与原理初步一. 基于乘积项（Product-Term）的PLD结构采用这种结构的PLD芯片有：Altera的MAX7000，MAX3000系列（EEPROM工艺）,Xilinx的XC9500系列（Flash工艺）和Lattice,Cypress的大部分产品（EEPROM工艺）。
我们先看一下这种PLD的总体结构（以MAX7000为例，其他型号的结构与此都非常相似）：图1.3.1 基于乘积项的PLD内部结构这种PLD可分为三块结构：宏单元（Marocell），可编程连线（PIA）和I/O 控制块。
宏单元是PLD的基本结构，由它来实现基本的逻辑功能。
图1.3.1中阴影部分是多个宏单元的集合（因为宏单元较多，没有一一画出）。
可编程连线负责信号传递，连接所有的宏单元。
I/O控制块负责输入输出的电气特性控制，比如可以设定集电极开路输出，摆率控制，三态输出等。
图1.3.1 左上的INPUT/GCLK1，INPUT/GCLRn,INPUT/OE1,INPUT/OE2 是全局时钟，清零和输出使能信号，这几个信号有专用连线与PLD中每个宏单元相连，信号到每个宏单元的延时相同并且延时最短。
