FPGA入门教程(台湾大学)第5章

如何开始FPGA系统设计：以下我们将结合一个实例来简要介绍一下如何在Nexar上实现一个完整的嵌入式系统设计过程。

首先：创建一个新的FPGA工程1、选择菜单[menus]File>>New>>FPGA Project，在工程栏中将会显示新建的FPGA工程名，选择菜单[menus]File>>Save Project，在对话框中修改工程名称，然后Save。

在工程栏中选择File View选项，在工程中将会列出所有属于当前工程的文件。

注：Structure Editor 选项用于编辑工程中文件间的链接关系。

图1.1 工程栏----创建FPGA工程2、FPGA工程可以支持原理图和VHDL文件两种源文件，采用混合编辑时，可以将VHDL 生成图表符的形式。

选择菜单[menus]File>>New>>Schematic；也可以在工程栏中选中FPGA 工程名，然后点击鼠标，选择[popups]Add New to Project>>Schematic。

保存原理图，重新命名为exercise.schdoc。

图1.2 工程栏----创建原理图3、接下来在新加入的原理图中完成一个最简单的基于51内核的设计工程，实现LED闪亮的功能。

在这个实例中，将会用到51的内核、RAM存储器、上电时序控制、异或门、Nexus 协议接口等FPGA工程器件。

Nexar2004的器件均可以在FPGA集成库中找到，在系统缺省设置下，在窗口右侧上方可以看到favorities/libraries/clipboard三个属性栏，单击libraries属性栏，窗口中弹出集成库窗口（见图1.3）。

选定设计中需要的器件，并拖拽到原理图中。

图1.3集成库----51内核图1.4 设计实例-----原理图1、按照系统设计的规则，将从集成库中拖拽出了器件连接构建一个完整的数字电路系统。

FPGA教程什么是FPGA？FPGA（Field Programmable Gate Array），即现场可编程门阵列，是一种可编程逻辑器件。

它由大量的可编程逻辑单元（Look-Up Tables，LUT）、寄存器和可编程互连资源组成，可以按照设计人员的需求重新编程实现各种不同的数字电路功能。

相比于固定功能的ASIC（Application-Specific Integrated Circuit）芯片，FPGA具有灵活性强、可重构性强的特点。

它可以在设计完成后进行重新编程，从而在不更换硬件的情况下实现不同的电路功能。

FPGA的应用领域FPGA广泛应用于数字电路领域，包括但不限于以下方面：1. 通信领域FPGA在通信领域的应用非常广泛。

可以利用FPGA实现各种通信协议的调制解调器、错误校验和纠错等功能。

同时，FPGA也在软件无线电（Software Defined Radio，SDR）中扮演着重要角色，使得通信系统具备更高的灵活性和可扩展性。

2. 图像和视频处理领域由于FPGA天生具有并行处理的潜力，它在图像和视频处理领域得到了广泛的应用。

FPGA可以实现图像和视频的压缩、解压缩、滤波、边缘检测等算法，同时还可以快速处理高分辨率的视频信号。

3. 数字信号处理领域FPGA在数字信号处理领域具有非常高的灵活性和计算能力。

它可以灵活地实现各种数字滤波器、快速傅里叶变换（Fast Fourier Transform，FFT）等算法，并能够适应不同的输入输出数据格式和速率。

4. 控制系统领域FPGA广泛应用于各种控制系统中。

它可以实现控制算法的高速运算，同时还能够与外部设备进行实时的数据交换和通信，从而实现更加灵活和高性能的控制。

FPGA的开发流程FPGA的开发流程通常可分为以下几个步骤：1. 确定需求在开始FPGA开发之前，首先需要明确项目的需求。

确定需要实现的功能、输入输出接口要求等。

2. 设计根据项目需求，进行FPGA的逻辑设计。

FPGA入门及Quartus II使用教程FPGA是英文Field Programmable Gate Array的缩写，即现场可编程门阵列，它是在可编程阵列逻辑PAL(Programmable Array Logic)、门阵列逻辑GAL(Gate Array Logic)等可编程器件的基础上上进一步发展的产物。

可以这样讲，ASIC(内部的所有资源，是Application Specific Integrated Circuit )用积木堆积起来的小房子，可以是一个欧美风情的房子，还可以是一个北京四合院…….而FPGA内部就可以说是一个个小积木，也就是内部有大量的资源提供给我们，根据我们的需求进行内部的设计。

并且可以通过软件仿真，我们可以事先验证设计的正确性。

第一章 FPGA的基本开发流程下面我们基于Altera 公司的QuantusII 软件来说明FPGA 的开发流程。

下图是一个典型的基于Quartus II的FPGA开发整体流程框图。

1、建立工程师每个开发过程的开始，Quartus II以工程为单位对设计过程进行管理。

2、建立顶层图。

可以这样理解，顶层图是一个容器，将整个工程的各个模块包容在里边，编译的时候就将这些模块整合在一起。

也可以理解为它是一个大元件，比如一个单片机，内部包含各个模块，编译的时候就是生成一个这样的大元件。

3、采用ALTERA公司提供的LPM功能模块。

Quartus软件环境包含了大量的常用功能模块，比如计数器、累加器、比较器等等。

4、自己建立模块。

由于有些设计中现有的模块功能不能满足具体设计的要求，那就只能自己设计。

使用硬件描述语言，当然也可以用原理图的输入方法，可以独立的把它们当成一个工程来设计，并且生成一个模块符号(Symbol)，类似于那些LPM功能模块。

这里可以理解为，如果我们需求的滤波器，没有现成的合适的，那我们可以通过LC自己来搭建一个滤波器。

5、将顶层图的各个功能模块连线起来。

fpga入门培训例程-回复FPGA入门培训例程FPGA（现场可编程门阵列）是一种重要的数字电子设备，可用于实现不同的数字电路。

但是，对于初学者来说，FPGA可能是一个相对陌生的领域。

本篇文章将提供一种针对FPGA入门培训的例程，以帮助初学者快速入门。

第一步：了解FPGA的基础知识在开始FPGA培训之前，首先需要了解FPGA的基本概念和原理。

FPGA 由一系列可编程的逻辑单元（如LUT）和可编程的寄存器组成。

这些单元可以通过用户编写的硬件描述语言（如Verilog或VHDL）进行配置，以实现所需的功能。

同时，还需要了解FPGA的架构和工作原理。

FPGA通常由一系列的可编程逻辑区块（如CLB）组成，每个区块包含了一些逻辑单元和寄存器。

这些区块之间通过一组可编程的连线（如可编程互连资源）相互连接起来。

通过编写硬件描述语言，我们可以对FPGA进行逻辑配置，从而实现所需的功能。

第二步：选择和安装FPGA开发环境在进行FPGA开发之前，需要选择适合的FPGA开发环境。

目前有多个FPGA厂商提供的开发工具，如Xilinx的Vivado和Altera的Quartus 等。

根据自己的需求和预算，选择合适的开发环境。

安装好开发环境后，需要设置FPGA的开发板连接，以便与开发环境进行通信。

这通常需要安装FPGA开发板的驱动程序和配置开发环境的相应设置。

第三步：进行FPGA开发流程的学习学习FPGA开发的流程是非常重要的。

典型的FPGA开发流程包括以下几个步骤：1. 编写硬件描述语言：选择一种硬件描述语言（如Verilog或VHDL），编写代码描述所需的逻辑电路。

2. 综合和优化：将硬件描述语言代码综合为逻辑电路，并对其进行优化，以提高电路的性能。

3. 将逻辑电路映射到FPGA资源：使用FPGA开发工具，将逻辑电路映射到FPGA的可编程资源中。

这通常涉及对逻辑资源进行布局和布线。

4. 下载到FPGA开发板上：将生成的FPGA配置文件下载到FPGA开发板上，以实现所需的功能。

5个步骤带你入门FPGA设计流程PGA是一种特殊的集成电路，这意味着它首先是一种集成电路。

现在的集成电路绝大多数都是晶体管集成电路，大家日常接触最多的是CMOS晶体管集成电路。

晶体管集成电路是什么？通俗来说，就是用金属导线把许许多多由晶体管构成的逻辑门、存储单元连接成一个电路，具备一定的逻辑功能。

不过，各位读者设计数字逻辑电路时，是否进行过用导线连接晶体管的实验？显然没有。

大家一般是用一种硬件描述语言（比如VerilogHDL）写写代码，然后运行综合软件（比如Vivado），电路就设计出来了。

这一流程并不是各类课程实验中所独有的，它其实与现在工业界常见的ASIC设计流程是一致的。

FPGA的设计流程一般有5个步骤：电路设计。

代码编写。

功能仿真。

综合实现。

上板调试。

01 电路设计首先，需要根据需求规格制定电路设计方案。

例如，需求是设计一个MIPS CPU，我们要把这个需求一步步分解、细化，得到一个能够满足需求的电路设计方案。

我们要决定分成几个流水级，这里放几个触发器，那里放几个运算器，它们之间怎么连接，整个电路的状态转换行为是怎样的，等等。

通常，我们将电路设计细化到寄存器传输级（Register Transfer Level，RTL）就可以了，无须精确到逻辑门级别或是晶体管级别。

02 代码编写代码编写阶段的工作是把第1步中完成的电路设计方案用硬件描述语言（Hardware Description Language，HDL）表述出来，成为一种EDA工具能够看得懂的形式。

03 功能仿真功能仿真阶段的工作是对第2步中用HDL语言描述出来的设计进行功能仿真验证。

所谓功能仿真验证，就是通过软件仿真模拟的方式查看电路的逻辑功能行为是否符合最初的设计需求。

通常我们给电路输入指定的激励，观察电路输出是否符合预期，如果不符合则表明电路逻辑功能有错误。

这种错误要么是因为第1步的电路设计就有错误，要么是第2步编写的代码不符合电路设计。