FPGA入门系列实验教程V1.0
FPGA入门系列实验教程——乐曲自动演奏
艾米电子工作室FPGA入门系列实验教程FPGA入门系列实验教程V1.0前言目前市场销售FPGA开发板的厂商很多，但大多只提供些简单的代码，没有详尽的文档和教程提供给初学者。
经验表明，很多学生在学习FPGA设计技术的过程中，虽然刚开始学习热情很高，但真正坚持下来一直到“学会”的却寥寥无几，除了学生个人毅力的因素外，另外一个更主要的原因就是所选的开发板缺少配套的说明文档和手把手系列的入门教程。
原本FPGA的学习门槛相对于单片机来说就高了不少，再加上缺少手把手系列教程资料，这就给初学者学习FPGA增添了更多的困难，很多初学者因为找不到入门的方法而渐渐失去了学习FPGA的兴趣和信心。
作者从接著到系统学习FPGA有两年多的时间了，学习FPGA的时间不长，期间因为没有专业的老师指导，自己摸索学习FPGA走了很多的弯路。
有过问题迎刃而解的快乐,也有过苦苦寻求结果和答案的痛苦历程，回想起自己学习FPGA的历程，从开始的茫然，到后来的疯狂看书，购买开发板，在开发板上练习各种FPGA实例，到最后能独立完成项目，一路走来，感受颇多。
发觉学习FPGA只要选择正确的方法是有捷径可走的，有很多人学习FPGA很长时间，因为没有找到正确的方法还是停留在入门阶段。
针对现状，作者从初学者的角度出发，结合作者学习FPGA的经验和亲身体会，遵循“宁可啰嗦一点，也不放过细节”的原则编写了详尽的实验教程作为艾米电子工作室开发套件的配套教程使用，主要面向FPGA初学者。
FPGA的学习只有通过大量的操作与实践才能很好并快速的掌握。
为此本实验教程从点亮LED 灯写起，深入浅出，以图文并茂的方式由易到难地列举了很多实例，采用手把手、Step by Step的方式让初学者以最快的方式掌握FPGA技术的开发流程以及Quartus II软件的使用，从而激起初学者学习FPGA的兴趣。
在教程中作者采用“授人以渔”的方式，努力做到不仅讲述怎样进行试验，而且分析为什么这样做，以便初学者深刻理解并快速掌握FPGA的学习方法。
FPGA初学者学习手册
调试：使用示波器、逻辑分析仪等工具进行调试
FPGA开发工具
添加标题
ChipScope：Xilinx公司开发的FPGA调试工具，支持Vivado设计环境。
添加标题
ModelSim：Mentor公司开发的FPGA仿真工具，支持Verilog、VHDL等硬件描述语言。
添加标题
Lattice Diamond：Lattice公司开发的FPGA设计工具，支持Verilog、VHDL等硬件描述语言。
数字电路设计实例
实例一：LED灯控制电路
实例二：按键控制电路
实例三：时钟电路
实例四：温度传感器电路
实例五：UART通信电路
实例六：SPI通信电路
HDL代码编写与仿真
仿真工具：Modelsim、Questa等
HDL（硬件描述语言）：Verilog、VHDL等
代码编写：遵循语法规则，定义模块、端口、信号等
FPGA行业竞争格局：国内外FPGA厂商竞争加剧，市场份额逐渐向头部企业集中
FPGA技术标准与规范：制定更完善的FPGA技术标准与规范，推动行业健康发展
感谢您的观看
汇报人：XXX
FPGA硬件描述语言
HDL简介
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HDL的主要目的是为了简化硬件设计过程，提高设计效率
HDL（Hardware Description Language）是一种用于描述硬件电路的语言
HDL可以分为两大类：行为描述语言（如Verilog）和结构描述语言（如VHDL）
HDL在FPGA设计中起着至关重要的作用，是FPGA设计的基础和核心
优化寄存器使用：减少寄存器的使用，提高电路性能
优化逻辑设计：采用高效的逻辑设计方法，如流水线、并行处理等，提高电路性能
FPGA实验指导书(1)
实验一组合逻辑3-8译码器的设计 .................... 错误！未定义书签。
实验二基于FPGA的数字钟的设计 ................... 错误！未定义书签。
实验三基于NIOS的交通灯实验 .......................... 错误！未定义书签。
实验四静态图像显示 ............................................. 错误！未定义书签。
实验一组合逻辑3-8译码器的设计一、实验目的：1、通过3－8译码器的设计，让学生掌握组合逻辑电路的设计方法。
2、掌握组合逻辑电路的静态测试方法。
3、初步了解可编程器件设计的全过程。
二、实验步骤：1、打开QuartusII软件。
2、选择路径。
选择File/New Project Wizard，指定工作目录,指定工程和顶层设计实体称；注意：工作目录名不能有中文。
3、添加设计文件。
将设计文件加入工程中。
单击“Next”，如果有已经建立好的VHDL 或者原理图等文件可以在File name中选择路径然后添加，或者选择Add All添加所有可以添加的设计文件（.VHDL ,.Verilog原理图等）。
如果没有直接点击“Next”，等建立好工程后再添加也可，这里我们暂不添加。
4、选择FPGA器件。
Family选择Cyclone II，Available device选EP2C35F484C8,Packge选择Any，Pin Count 选择484，Speed grade选择Any；点击“Next”。
5、选择外部综合器、仿真器和时序分析器。
Quartus II支持外部工具，可通过选中来指定工具的路径。
这里我们不做选择，默认使用Quartus II自带的工具。
6、结束设置。
单击“Next”，弹出“工程设置统计”窗口，上面列出了工程的相关设置情况。
最后单击“Finish”，结束工程设置。
7、建立原理图文件。
FPGA入门实验教程 适合初学者
艾米电子工作室—让开发变得更简单FPGA 入门系列实验教程——点亮LED1. 实验任务点亮发光二极管。
通过这个实验，熟悉并掌握CPLD/FPGA 开发软件QuartusII 的使用方法和开发流程以及Verilog HDL的编程方法。
2. 实验环境硬件实验环境为艾米电子工作室型号EP2C5T144 开发套件。
软件实验环境为Quartus II 8.1 开发软件。
3. 实验原理FPGA 器件同单片机一样，为用户提供了许多灵活的独立的输入/输出I/O 口（单元）。
FPGA 每个I/O 口可以配置为输入、输出、双向、集电极开路和三态门等各种组态。
作为输出口时，FPGA 的I/O 口可以吸收最大为24mA 的电流，可以直接驱动发光二极管LED 等器件。
图1. 1 为8 个发光二极管硬件原理图，本原理图对应艾米电子工作室型号为EP2C5T144 FPGA 开发板及接口板。
通过原理图可知如果要点亮这八个LED，所以只要正确分配并锁定引脚后，在相应的引脚上输出相应高电平“1”，就可实现点亮该发光二极管的功能。
本工作室开发板均采用输出“1”点亮LED 的模式，以后就不再另作说明。
图1. 1 发光二极管LED 硬件原理图艾米电子工作室—让开发变得更简单FPGA 入门系列实验教程——LED 闪烁灯1. 实验任务让实验板上的8 个LED 周期性的闪烁。
通过这个实验，熟悉并掌握采用计数与判断的方式来实现分频的Verilog HDL 的编程方法以及Quartus II 软件的使用方法和开发流程。
2. 实验环境硬件实验环境为艾米电子工作室型号EP2C8Q208 增强版开发套件。
软件实验环境为Quartus II 8.1 开发软件。
3. 实验原理艾米电子工作室开发套件板载50MHz 的时钟源，假如我们直接把它输入到发光二极管LED，由于人眼的延迟性，我们将无法看到LED 闪烁，认为它一直亮着。
如果我们期望看到闪烁灯，就需要将时钟源的频率降低后再输出。
芯航线FPGA学习实训第一期说明完整版
芯航线FPGA学习实训第一期Verilog设计的数字秒表使用Verilog设计一个数字秒表，基本功能框图如下所示：如图，系统架构如上图所示：其中各模块功能如下所示：DCM：时钟分频模块，该模块对外部输入的100MHz时钟信号clk进行16分频，得到6.25MHz系统时钟sys_clk。
sys_clk作为整个系统的工作时钟；clk_div：时钟分频模块，该模块对系统工作时钟sys_clk进行分频，得到脉宽比为1:N的两路使能时钟信号pluse400Hz和pluse10Hz。
其中，pluse400Hz作为显示模块（disp）的数码管扫描时钟，pluse10Hz作为秒表计数器模块（timer）的计数基础时钟。
Key_Debounce：按键消抖模块，本模块对外部输入的机械按键信号（ButtonIn）进行抖动检测和滤除，并在最终成功检测到按键事件后输出一个系统时钟周期宽度的脉冲信号（ButtonOut）给控制模块（ctrl）。
ctrl：控制模块，本模块根据按键信息对计数器的工作状态进行控制，控制动作分为清除计数信号（clear）、开始计数信号（count）以及停止计数信号（stop）；timer：计时模块，本模块在控制模块的控制下对0.1s的计数基础时钟进行计数，实现秒表计时功能。
模块输出为BCD格式的计数结果，BCD格式的计数结果可直接作为数码管显示的原始数据。
disp：显示模块，该模块实现数码的动态扫描刷新工作，将计时模块的输出结果以XHXXFXX-X的格式显示。
本题目要求在16年1月18号17:00前提交设计内容。
提交内容包括设计源功能或源码，以及仿真验证结果的分析文档。
要求：本次报名的用户必须参加。
没有报名的芯航线暂不安排工程师评审。
关于项目实训第一期补充说明1.设计完成后有进行板级验证需求的可以在群里找有开发板的朋友互助，进行板级验证；2.因为数码管显示秒表计数仿真效果不是很清晰，因此可以考虑使用其他方案代替，例如直接使用寄存器表示当前计数值，但必须给出独立的数码管模块仿真验证结果以证明数码管驱动确实设计好了；3.大家在设计中尽量编写属于自己的各种模块，如果实在能力或精力有限的，可以考虑使用我们讲课时讲过的各种示例代码。
FPGA入门教程
FPGA入门教程FPGA（Field-Programmable Gate Array）是一种可编程逻辑器件，可以根据用户的需求进行配置，用于实现各种不同的逻辑电路。
相比于ASIC（Application-Specific Integrated Circuit）, FPGA在设计周期、成本和灵活性方面具有明显的优势。
本教程将介绍FPGA的基本概念、设计流程和常见的编程方法。
一、FPGA的基本概念FPGA由可编程逻辑单元（Look-Up Tables, LUTs）、寄存器和多路复用器等基本元件组成。
这些元件通过一系列的可编程连线来连接，从而实现用户所需的电路功能。
用户可以通过编程来配置FPGA的连线和逻辑单元，从而实现不同的电路功能。
二、FPGA的设计流程1.需求分析：明确设计的目标和需求，确定需要实现的功能。
2.电路设计：将所需的功能转化为电路设计，包括逻辑门电路的设计和连线规划。
3.编程语言选择：选择一种适合的编程语言进行FPGA的编程。
常见的编程语言包括VHDL和Verilog。
4.编写代码：使用选定的编程语言编写FPGA的代码，其中代码包括包括逻辑电路和连线规划。
5.仿真验证：通过仿真软件对FPGA的代码进行验证，确保电路的正确性。
6.综合和布局布线：将FPGA的代码进行综合，将其转换为真正的逻辑电路。
然后进行布局布线，将逻辑电路映射到FPGA的可编程连线中。
8.测试和调试：对FPGA进行测试和调试，检查功能和性能是否符合设计需求。
三、FPGA的编程方法1.结构化编程：采用模块化设计方法，将FPGA的功能划分为若干个模块，每个模块负责实现特定的功能。
然后，将这些模块进行实例化和连接，构建成完整的电路。
2.状态机设计：利用状态机的概念来描述和实现电路的行为。
将电路分为若干个状态，并定义状态之间的转移条件。
通过寄存器和逻辑门来实现状态机的转移和控制逻辑。
3.时序分析：对FPGA的时序进行分析，在设计和布局布线过程中保证电路的正常工作。
《FPGA技术基础》实验一
实验一DE2的顶层默认程序这个实验为用户提供连接分配和顶层Verilog模块，这个模块也是这本手册所有其他实验的基础性模块。
这个实验产生的编程文件是DE2开发板在出货时作为默认载入开发板的编程文件。
本实验将介绍如何编译工程并把生成的编程文件下载到DE2开发板中。
启动开发板（1）将USB线和电源连接到DE2板上。
（2）按下电源开关，这时电源指示灯会被点亮。
（3）你将看到以下现象：●所有的LED灯都闪烁。
●所有七段数码管从0到F循环显示。
●液晶屏显示“Welcome to the Altera DE2 Board”。
●在VGA显示器上显示欢迎信息。
●将开关SW17置OFF，从LINEOUT插座输出1khz正弦波的声音；将开关SW17置ON并将一个MP3播放器的输出接到DE2板的LINE—IN端口，可从耳机里听到MP3播放的音乐。
●若将麦克风接到DE2板的MIC端口上，这样用户的声音可与MP3播放器混合。
Cyclone II中的顶层verilog模块这部分将介绍一个Quartus II工程中所需要的所有组件。
它将让你了解如何使用Quartus II将代码转换成数据流下载的整个设计流程。
按照以下步骤进行：（1）打开Quartus II 软件。
（2）点击File→Open Project ，如图1.1。
图1.1 打开Quartus II工程的菜单（3）在D:\DE2_Default目录下选中DE2_Default.qpf工程文件打开。
（4）在“Project Navigator”工程导航区可查看该工程的层次、包含的所有文件、设计单元等信息。
其中“File”下列出了整个工程包含的所有文件。
双击顶层设计文件DE2_Default.v，可以看到文件的内容和I/O口的声明。
在对每个引脚声明时加上了详细的注释，以便用户更好的明白每个引脚的功能。
如图1.2所示。
编译设计(1)使用Processing→Start Compilation菜单或者单击快捷工具条中的工具按钮运行编译器。
FPGA入门实验
8、结果 在本例的设计中，我们利用一个常开按钮（实验板上的KEY1）作为输入（常开 时输入1，闭合时输入0），经过一个反向器后输出到核心板的第一个LED；因此 按下（闭合）实验板上的KEY1，该LED 灭。该设计非常简单，目的就是为了更 容易理解FPGA的设计流程和QuartusII 软件的基本用法。
2．当同时使用多个7段数码管输出多个字符时，需要依次将各个显示字符的数据 分别送到每个数码上并且使能。因此，需要扫描电路依次选择每个7段数码管，扫 描电路实际上就是一个计数器，以计数的方式达到选择切换的功能。为了将扫描 电路的计数器输出到7段数码管，还需将计数输出再经过一个译码电路，因为使用 共阳7段数码管，所以数码管只有在高电平时才有动作。所以，需要一个BCD多路 选择器选择字符到相应的数码管上显示。最后再设计一个3-7数码管译码电路就完 成了。 3．元件例化语句 元件例化就是将预先定义好的设计实体定义为一个元件，然后利用特定的 语句将此元件与当前的设计实体中的指定端口相连接，从而为当前设计实体引 入一个新的低一级的设计层次。当前实体相当于一个较大的电路系统，所定义 的例化元件相当于一个要插在这个电路系统板上的芯片，而当前设计实体中指 定的端口则相当于这块电路板上准备接受芯片的一个插座。 4.管脚映射： 根据实验箱，将连接对应的管脚。
四、思考题
在本实验基础上，进行修改，用三个按键控制两个LED，一个按键控制 LED 全亮、一个按键控制LED 全灭，一个按键控制两个LED 交替点亮。
五Байду номын сангаас实验报告
根据以上的实验内容写出实验报告，包括设计原程序，仿真波形图及思考 题。
实验二 7 段数码管实验
一、实验目的 • 1．进一步了解FPGA的设计流程和加深对Quatus II的使用。 • 2．熟悉和了解动态扫描数码管的工作原理和程序设计方法。 • 3．加强和熟悉VHDL 语言的设计方法和特点，学会掌握常用的计数器， 译码器的设计，功能宏模块使用方法。 二、实验原理 • 1．开发板使用的是一个4位联体的共阳极7段数码管，动态扫描显示 接口是数码管应用最为广泛的一种显示方式之一。其接口电路是把所 有显示器的8个笔划段a-h同名端连在一起，而每个显示器的公共极 COM是各自独立地受I/O线控制。CPU向字段输出口送出字形码时， 所有显示器接收到相同的字形码，但究竟是哪个显示器亮，则取决于 COM端，使各个LED轮流点亮。在轮流点亮的过程中，只要扫描速度 足够快，给人的印象就是一组稳定的显示数据，不会有闪烁感。
《FPGA设计与应用》熟悉开发板和VIVADO软件实验一
《FPGA设计与应用》熟悉开发板和VIVADO软件实验一、实验目的和要求1．熟悉 VIVADO 的开发环境；2．认识 EGO1 开发板；3．掌握在 VIVADO 环境下运用 Verilog HDL 语言的编程开发流程，包括源程序的编写、编译、模拟仿真及程序下载。
二、实验内容1． VIVADO 环境下源程序的编写、编译2．模拟仿真3．程序下载三、实验要求1．在 VIVADO 环境下完成对简单电路工作情况的仿真模拟；2．完成配置程序的下载，并在 EGO1 开发板上对程序进行最终验证。
四、操作方法与实验步骤1、在 VIVADO 环境下的编程开发流程(1) 启动 VIVADO。
(2) 利用向导，建立一个新项目。
●在New Project菜单中点击Next。
●填写所要新建的工程名。
如这里的工程名：Project_1，工程所在位置：D:/FPGA/Vivado/my_proj，然后点击Next。
●选择创建RTL Project，勾选Do not specify source at this time,跳过添加文件步骤，选择完成后点击Next进入下一步。
●器件的选择是和实验平台的硬件相关的，根据我们的 EGO1 实验开发板，它使用的是 xc7a35tcsg324-1 的器件，找到相应的器件。
●在New Project Summary界面检查新建的设计内容是否符合我们需求，确认无误后，点击Finish完成。
●点击Finish后自动进入创建完毕后的空白工程。
●VIVADO 中包含完整的文本编辑程序（Text Editor），在此用 Verilog HDL来编写源程序。
新建一个 Verilog HDL 文件，可以通过右击 Design sourse 选择 Add Sourse。
●选择Create Files输入led_1，点击OK，确认led_1.v添加进去后，选择Finish完成设计文件添加。
●创建完成点击 Finish●填写模块名称和端口，对于本实验来说不填影响不大。
FPGA零基础新手入门
数字信号处理设计实践
数字信号处理概述：介绍数字信号处理的基本概念、原理和应用领域。
数字滤波器设计：讲解数字滤波器的原理、类型和设计方法，以及在FPGA 上的实现方式。
频域分析：介绍频域分析的基本原理、方法和应用，以及在FPGA上的实现 方式。
数字信号处理算法优化：讲解常用数字信号处理算法的优化方法，以及在 FPGA上的实现方式。
开发工具： Vivado、 Vivado HL、 Vivado HLS等
安装步骤：下载 安装包、运行安 装程序、按照提 示进行安装
配置步骤：启动 开发工具、选择 合适的FPGA器 件型号、配置IP 核、设置约束文 件等
常见问题及解决 方法：安装失败、 配置错误等问题 的解决方法
03
FPGA编程语言基础
功耗优化技巧
动态功耗管理：通过关闭不使用的资源来降低功耗 时钟门控：减少不必要的时钟信号，降低功耗 优化算法：选择低功耗算法，避免资源浪费 硬件优化：使用低功耗硬件，如低功耗存储器
可靠性优化技巧
冗余设计：在 关键路径上增 加冗余模块， 提高系统的可
靠性
容错技术：采 用奇偶校验、 循环冗余校验 等技术，检测
通信系统设计实践
基于FPGA的通信系统设计流程
通信协议栈的实现与优化
添加标题
添加标题
通信系统硬件平台选择与搭建
添加标题
添加标题
通信系统的测试与验证
图像处理设计实践
使用FPGA实现 图像采集
基于FPGA的图 像预处理算法实 现
基于FPGA的图 像特征提取与匹 配
基于FPGA的图 像压缩与传输
05
HDL语言简介
HDL定义：硬件描述语言，用于描述数字电路和系统行为的语言 HDL功能：描述逻辑电路的行为和结构，支持逻辑合成和验证 HDL种类：Verilog和VHDL是最常用的两种HDL语言 HDL编程：采用文本编辑器或集成开发环境进行编程
FPGA设计提高班培训实验指导手册_V1.0
FPGA应用设计高级实验指导目录FPGA应用设计高级实验指导 (1)目录 (1)实验一 VGA接口控制器 (3)一实验目的： (3)二实验内容： (3)三实验原理说明： (3)1、显示器接口 (3)2、显示器基本知识 (5)3、显示器工作时序SuperVGA timing (6)4、系统结构示意图 (9)5、硬件设计方法 (9)四实验要求： (9)实验二SRAM控制器 (12)一实验目的： (12)二实验内容： (12)三实验原理说明： (12)1、SRAM硬件结构 (12)2、SRAM控制时序 (13)3、SRAM控制器实现方法 (14)4、用SRAM实现FIFO的功能(选作) (16)四补充： (16)1、 SRAM仿真模型： (16)2、开发板SRAM管脚映射 (17)实验三SRAM应用――图象缓冲、变换 (19)一实验目的： (19)二实验内容： (19)三实验原理说明： (19)1、输入数据结构――数字视频格式 (19)2、实验任务 (20)四硬件系统设计方法： (20)1、分析系统硬件是否满足要求 (20)2、规划系统功能框图 (21)3、规定各部分模块的接口 (21)4、分别设计各个小模块 (22)四仿真方法 (25)1、如何使用modelsim读文本文件 (25)2、如何使用modelsim写文本文件 (26)3、如何调用sram仿真模型 (27)实验三整型DCT的硬件实现 (28)一实验目的： (28)二实验内容： (28)三实验原理： (28)四硬件系统设计方法： (30)实验一 VGA接口控制器一实验目的：1、熟悉quartusII锁相环的使用2、熟悉VGA显示时序的工作原理3、通过设计VGA显示时序，熟悉较复杂时序逻辑的硬件设计二实验内容：在硬件上实现VGA显示输出三实验原理说明：显示器因为其输出信息量大，输出形式多样等特点已经成为现在大多数设计的常用输出设备。
在FPGA 的设计中可以使用很少的资源，就产生VGA各种控制信号。
FPGA零基础入门课程
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VHDL语言：硬件描述语言，用于描述数字电路的结构和行为
时序逻辑电路：由寄存器、计数器等组成的电路，具有记忆功能
时序逻辑设计：使用VHDL语言描述时序逻辑电路的设计方法
设计步骤：定义输入输出端口、定义内部信号、编写时序逻辑描述、仿真验证
VHDL设计实例
VGA信号发生器简介：用于产生VGA信号的设备，广泛应用于显示器、电视等设备中。
FPGA在VGA信号发生器中的应用：FPGA可以灵活地实现VGA信号发生器的功能，包括分辨率、刷新率等参数的设置。
FPGA设计VGA信号发生器的优势：FPGA的高性能和灵活性使得VGA信号发生器的设计更加简单和高效。
FPGA设计VGA信号发生器的步骤：包括需求分析、系统设计、硬件设计和软件设计等步骤。
FPGA：现场可编程门阵列，是一种可编程半导体器件
特点：可编程、可重复使用、可升级
应用领域：通信、医疗、航空航天、工业自动化等
FPGA发展历程
1984年，Xilinx公司推出第一款FPGA产品
2000年代，FPGA在消费电子、汽车电子等领域得到广泛应用
1985年，Altera公司成立，并推出自己的FPGA产品
赋值（Assignment）：将信号值赋给变量或信号
实体（Entity）：定义电路的输入输出端口
信号（Signal）：表示电路中的信号
变量（Variable）：存储电路中的信号值
条件语句（If-Then-Else）：根据条件执行不同的语句
子程序（Subprogram）：定义可重用的功能模块
VHDL模块化设计
串口通信设计
串口通信简介：介绍串口通信的基本概念和原理
FPGA初级入门课程
仿真：使用 Ve r i l o g 仿 真 工具对网表文 件进行仿真， 验证设计是否 符合预期。
综合：使用 Ve r i l o g 综 合 工具将网表文 件综合成门级 网表，用于后 续布局布线和
实现。
布局布线：使 实现：使用 用Verilog布 Verilog实现 局布线工具对 工具将物理级 门级网表进行 网表实现成具 布局布线，生 体的FPGA器 成物理级网表。 件，完成设计。
下载与配置
下
载
FPGA开
发工具
安
装
FPGA开
发工具
配
置
FPGA开
发环境
导
入
FPGA设
计文件
编
译
FPGA设
计文件
下
载
FPGA配
置文件到
目标板
Part Six
FPGA应用实例
LED闪烁控制实例
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硬件需求：FPGA开发板、LED灯、电阻
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软 件 需 求 ： F P G A 开 发 环 境 、 Ve r i l o g 语 言
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扩展应用：可以扩展到其他LED控制应用，如LED条形图、LED点阵显示等
数码管显示实例
数码管简介：由多个发光二极管组成，用于显示数字和字符 数码管驱动：FPGA通过控制数码管的阳极和阴极来显示不同的数字和 字符 实例一：使用FPGA实现数码管动态显示，如倒计时、时钟等
实例二：使用FPGA实现数码管字符显示，如显示文字、图标等
仿真验证：使用仿真工具， 对VHDL代码进行仿真验 证
综合优化：对VHDL代码 进行综合优化，提高性能 和可靠性
布局布线：将优化后的 VHDL代码布局布线到 FPGA芯片上
FPGA初级实践指南
混合编程语言
概念：结合硬件描述语言和软件 编程语言的特点
应用：广泛应用于FPGA设计， 如Verilog、VHDL等
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优点：提高了编程效率，降低了 开发难度
发展趋势：随着FPGA技术的发 展，混合编程语言将继续发挥重 要作用
PART 04 FPGA应用实例
数字信号处理
型号
Lattice Diamond： Lattice公司推 出的FPGA开发 工具，支持多种 FPGA型号
ModelSim： Mentor公司推 出的FPGA仿真 工具，支持多
种FPGA型号
PART 02 FPGA设计流程
需求分析
确定设计目标： 明确FPGA设计的 功能和性能要求
需求细化：将设 计目标分解为具 体的功能和性能 指标
逻辑设计
逻辑设计是FPGA设计的核心 步骤，包括功能定义、逻辑 划分和逻辑优化等环节。
功能定义：根据需求，明确 FPGA需要实现的功能，并转化 为逻辑表达式。
逻辑划分：将逻辑表达式划分 为多个子模块，每个子模块实 现特定的功能。
逻辑优化：对子模块进行优化， 提高性能和资源利用率。
逻辑设计完成后，需要进行仿 真验证，确保设计的正确性和 可靠性。
PART 05
FPGA实践经验 分享
常见问题及解决方法
问题：FPGA设计过程中出现错误或警告 解决方法：仔细检查设计 代码，找出错误或警告的原因，并进行修改 解决方法：仔细检查设计代码，找出错误或警告的原因，并进行修改
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艾米电子工作室FPGA入门系列实验教程
FPGA入门系列实验教程V1.0
前言
目前市场销售FPGA开发板的厂商很多，但大多只提供些简单的代码，没有详尽的文档和教程提供给初学者。
经验表明，很多学生在学习FPGA设计技术的过程中，虽然刚开始学习热情很高，但真正坚持下来一直到“学会”的却寥寥无几，除了学生个人毅力的因素外，另外一个更主要的原因就是所选的开发板缺少配套的说明文档和手把手系列的入门教程。
原本FPGA的学习门槛相对于单片机来说就高了不少，再加上缺少手把手系列教程资料，这就给初学者学习FPGA增添了更多的困难，很多初学者因为找不到入门的方法而渐渐失去了学习FPGA的兴趣和信心。
作者从接著到系统学习FPGA有两年多的时间了，学习FPGA的时间不长，期间因为没有专业的老师指导，自己摸索学习FPGA走了很多的弯路。
有过问题迎刃而解的快乐,也有过苦苦寻求结果和答案的痛苦历程，回想起自己学习FPGA的历程，从开始的茫然，到后来的疯狂看书，购买开发板，在开发板上练习各种FPGA实例，到最后能独立完成项目，一路走来，感受颇多。
发觉学习FPGA只要选择正确的方法是有捷径可走的，有很多人学习FPGA很长时间，因为没有找到正确的方法还是停留在入门阶段。
针对现状，作者从初学者的角度出发，结合作者学习FPGA的经验和亲身体会，遵循“宁可啰嗦一点，也不放过细节”的原则编写了详尽的实验教程作为艾米电子工作室开发套件的配套教程使用，主要面向FPGA初学者。
FPGA的学习只有通过大量的操作与实践才能很好并快速的掌握。
为此本实验教程从点亮LED 灯写起，深入浅出，以图文并茂的方式由易到难地列举了很多实例，采用手把手、Step by Step的方式让初学者以最快的方式掌握FPGA技术的开发流程以及Quartus II软件的使用，从而激起初学者学习FPGA的兴趣。
在教程中作者采用“授人以渔”的方式，努力做到不仅讲述怎样进行试验，而且分析为什么这样做，以便初学者深刻理解并快速掌握FPGA的学习方法。
本实验教程的所有实例均在艾米电子工作室开发套件上验证通过，本教程虽然简单但编写也花费了作者大量的时间和精力，对于转载需要注明出处：（艾米电子工作室作者：静水流深）,并未经艾米电子工作室同意不得用于其他商业用途。
FPGA技术是不断发展变化的，要掌握FPGA技术的精髓，需要设计者在实践中不懈地摸索与积累，逐步提高自己的设计水平，本实验教程试图对初学者起到快速入门的作用。
但由于作者学习FPGA时间不长，水平有限，错漏和不严谨之处在所难免，欢迎大家批评指正。
并请您将阅读中发现的错误或建议发送到作者Email:zhoujie9220@,以使本教程不断地完善。