本书面向FPGA的初学者，介绍了FPGA
设计过程中的
理论基础和工具应用。全书共分为8章，包括FPGA硬件结构，VerilogHDL的编写，Modelsim和QuartusII的使用方法和设计实例等。内容既有基础理论知识的介绍，又有丰富的实例讲解，使读者能容易、快速、全面地掌握FPGA的设计
流程和设计方法。
本书可供FPGA设计培训学员、IC设计爱好者和相关
技术人员，高等院校电子工程、
通信工程、微电子等相关专业的师生学习使用。FPGA是现场可编程门阵列（FiledProgramableGateArray）的简称，它与复杂可编程逻辑器件（ComplexProgramableLogicDevice）的功能基本上相同，只是实现原理略有所不同，所以，有时忽略两者的区别，统称其为可编程逻辑器件。
随着通信以及微电子技术的快速发展，工程师们对于ASIC以及FPGA的关注越来越多，而且现在的FPGA技术正在融合CPU和DSP的功能。FPGA不仅可以解决电子系统小型化、低功耗、可靠性高等问题，而且其开发周期较短，投入较少，所以FPGA已经被广泛地应用于各类电子产品的设计之中。因此，FPGA系统设计技术已经成为高级硬件工程师和IC设计工程师所必备的
技能之一。
本书特点
本书精心组织内容编排和目录体系，使读者快速掌握FPGA设计能力。本书中的每个知识点都以简短的篇幅介绍其中最基本、最常用的内容。通过精心设计的一些编程实例，介绍程序设计的基本方法，避免枯燥和空洞，在不知不觉之中使读者学会利用FPGA进行数字电路以及系统的设计方法，从而激发读者的兴趣。
概括来讲，本书具有如下特点：
针对性强。针对初学者的习惯来设计章节的顺序和内容，本书的内容都经过编者的验证。
全面而系统。本书全面而系统地介绍了FPGA设计所要涉及的各种软硬件技术，对于VerilogHDL编程以及FPGA硬件应用都进行了详细介绍。
实用价值高。本书的全部实例都是FPGA设计者在平时常遇到的工程实践以及实际产品，本书所涉及的芯片也是市面上所常见的。
适用人群广。本书以Altera公司的FPGA芯片为例来进行介绍，并且介绍了相关软件的操作过程以及关键步骤。通过阅读此书，对于FPGA设计的通用技术必有所了解和掌握。
组织结构
本书第1章介绍了在FPGA芯片上进行数字电路或者系统的设计方法，第2、3章是对硬件描述语言VerilogHDL的详细介绍以及利用FPGA进行设计时的相关问题，第4章详细介绍了Altera公司的开发工具软件QuartusⅡ的使用方法，第5～7章介绍了实际工程中会遇到的设计实例并且进行了详细解析。
本书还提供了书中所有项目的源代码和可执行文件，如需要请到http://download.cip.com.cn下载。这些源代码文件都是设计者在实际软件中验证可运行的，读者可以直接使用。具体的使用方法在本书正文中进行详细的介绍。
读者对象
高等院校电子工程、
通信工程、微电子等相关专业师生。
FPGA设计培训学员。
FPGA设计以及IC设计爱好者和相关技术人员。
本书编者
本书由张晓飞、秦刚刚、杨阳等编著，粟思科审校。全书内容与结构由张晓飞规划，并编写第2章和第3章，对全书进行统稿。杨阳编写第4章与第5章；秦刚刚编写第6章、第7章，三人共同编写了第1章和本书全部项目源代码的
调试工作。参与本书编写工作的人员还有：王治国、冯强、曾德惠、许庆华、程亮、周聪、黄志平、胡松、邢永峰、邵军、边海龙、刘达因、赵婷、马鸿娟、侯桐、赵光明、李胜、李辉、侯杰、王红研、王磊、闫守红、康涌泉、蒋杼倩、王小东、张森、张正亮、宋利梅、何群芬、程瑶。
由于编者水平所限，加之网络技术发展迅速，书中疏漏和不妥之处在所难免，恳请广大读者批评指正。
编者第1章FPGA硬件结构与系统设计基础 Page1
1.1FPGA概述 1
1.1.1FPGA的特点 1
1.1.2FPGA的发展方向 3
1.1.3FPGA的应用领域 4
1.2FPGA体系结构 5
1.2.1FPGA的基本结构 5
1.2.2FPGA常用开发工具介绍 8
1.2.3FPGA的设计流程 8
1.3FPGA常用芯片与选用 9
1.3.1FPGA的常用芯片 9
1.3.2FPGA芯片的选用 10
小结 11
思考题 11
第2章硬件描述语言VerilogHDL设计基础 Page12
2.1了解VerilogHDL 12
2.1.1什么是硬件描述语言 12
2.1.2为什么选择VerilogHDL 13
2.2VerilogHDL的模块 13
2.2.1端口定义 13
2.2.2模块的描述方式 14
2.3VerilogHDL的数据类型和运算符 17
2.3.1数据类型 17
2.3.2运算符 20
2.3.3运算符的优先级 24
2.4VerilogHDL的赋值语句和块语句 25
2.4.1理解阻塞与非阻塞 25
2.4.2块语句 26
2.5VerilogHDL的条件语句 29
2.5.1if语句 29
2.5.2case语句 31
2.6VerilogHDL循环语句与结构说明语句 33
2.6.1循环语句 33
2.6.2结构说明语句 37
小结 39
思考题 39
第3章硬件描述语言VerilogHDL设计进阶 Page40
3.1VerilogHDL描述方法 40
3.2使用VerilogHDL设计组合逻辑电路 41
3.2.1assign语句实现组合逻辑 41
3.2.2always语句实现组合逻辑电路 42
3.2.3组合逻辑电路的例子 43
3.3使用VerilogHDL设计时序逻辑电路 44
3.3.1always语句实现时序逻辑电路 44
3.3.2时序逻辑电路的例子 45
3.4同步状态机的原理与设计 46
3.4.1什么是状态机 46
3.4.2状态机的
设计原理 47
3.4.3典型的状态机实例 48
3.5VerilogHDL可综合的代码风格 50
3.5.1可综合代码编写原则 51
3.5.2FPGA设计时always语句块使用注意事项 52
3.6VerilogHDL仿真验证平台 53
3.6.1Modelsim仿真工具介绍 53
3.6.2Modelsim的使用 57
3.6.3编写测试文件 60
小结 61
思考题 61
第4章FPGA开发软件QuartusⅡ的使用技巧 Page62
4.1QuartusⅡ简介 62
4.2QuartusⅡ软件的
安装 62
4.3QuartusⅡ设计流程 64
4.3.1创建工程 65
4.3.2编译工程 70
4.3.3管脚分配 71
4.3.4配置工程 73
4.4SignalTapⅡ的使用方法 74
4.4.1SignalTapⅡ介绍 74
4.4.2逻辑
分析器的原理 75
4.4.3SignalTapⅡ的使用 77
小结 85
思考题 85
第5章FPGA在控制领域的应用 Page87
5.1概述 87
5.2交通控制灯 87
5.2.1交通控制灯的架构 87
5.2.2交通控制灯代码设计 88
5.2.3使用modelsim进行功能仿真 93
5.2.4交通控制灯实例在FPGA开发板上的实现 93
5.3SDRAM控制器设计实例 94
5.3.1SDRAM简介 94
5.3.2SDRAM控制器代码设计 99
5.3.3SDRAM控制器的功能仿真 103
5.3.4SDRAM控制器的硬件实现 105
5.4IIC控制总线实例 106
5.4.1IIC总线介绍 106
5.4.2IICController控制器代码设计 109
5.4.3IIC代码功能仿真 118
小结 119
思考题 120
第6章FPGA在通信领域的应用 Page121
6.1概述 121
6.2串行通信接口UART设计 121
6.2.1UART通信协议 121
6.2.2UART模块程序设计 122
6.2.3UART代码功能仿真 127
6.2.4UART基于FPGA开发板的实现 129
6.3CRC校验码设计实例 131
6.3.1CRC校验码原理 131
6.3.2CRC校验码代码设计 132
6.3.3CRC校验码功能仿真 134
6.3.4CRC校验码的硬件实现 135
6.4FSK频移键控设计实例 136
6.4.1FSK频移键控原理 136
6.4.2FSK代码设计 136
6.4.3FSK功能仿真 140
6.4.4FSK基于FPGA开发板的实现 141
小结 141
思考题 141
第7章基于FPGA的SOPC设计 Page142
7.1概述 142
7.2ALTERA公司的NIOSⅡ嵌入式处理器 142
7.2.1NIOSⅡ的特点 142
7.2.2NIOSⅡ实现方式 143
7.3NIOSⅡ的开发流程 145
7.3.1硬件开发流程 146
7.3.2软件开发流程 152
7.4基于NIOSⅡ处理器的简单程序设计实例 154
7.4.1实例内容 154
7.4.2实例详解 154
7.5基于NIOSⅡ处理器的数字钟设计 158
7.5.1数字钟设计原理 158
7.5.2设计步骤 158
小结 164
思考题 164
参考文献 Page165本书可供FPGA设计培训学员、IC设计爱好者和相关技术人员，高等院校电子工程、通信工程、微电子等相关专业的师生学习使用。
