Xilinx FPGA入门基础指导教程（零基础版）

【2022版】
Xilinx FPGA入门基础指导教程（零基础版）
成电少年学教研室编著

教材介绍：

本教程为FPGA入门基础教程，内容包括Verilog基本语法、数字电路基础、和Vivado基本使用方法等内容。整本书分为两个部分，第一部分介绍FPGA和Verilog基本概念，第二部分介绍具体FPGA编程方法。

第一部分首先通过介绍FPGA的基本概念、梳理其发展历程和对比FPGA和其他数字集成电路的优缺点，让学生弄清楚什么是FPGA以及其优势；紧接着通过对比Verilog和VHDL，让学生了解硬件编程语言（HDL）的基本概况；最后介绍使用Verilog进行编程的基本方法和思路，让学生从总体上认识到Verilog的编程过程。

第二部分的编程方法介绍中，通过5个大的实例带领初学者从入门到逐渐掌握状态机等基本FPGA编程方法。第一个实验“点亮LED灯”通过手把手带领学生点亮FPGA开发板上的LED灯，让学生掌握基本的Vivado的使用、最简单的Verilog语法和基础原理图阅读方法，同时让学生初步认识课程使用的FPGA开发板并建立掌握FPGA的基本自信心；第二个实验“跑马灯”带领学生掌握经常使用的Verilog语法，让学生逐渐能够用Verilog实现自己的想法，并分享基本的FPGA编程思路；第三个实验“花式跑马灯”在基本Verilog语法基础之上，让学生开始使用状态机和了解时序电路设计方法，能够更加灵活的实现自己的想法；第四个实验“数码管显示”在综合发挥前面学习内容基础之上，让学生掌握模块例化的方法，了解大型FPGA编程方法；第五个实验“呼吸灯”介绍了基本的PWM原理和IPCore调用方法，是对前面所学知识的巩固和进一步拓展。

本教程的安排由浅入深、循序渐进，带领零基础的学生逐渐掌握Verilog基本语法、数字电路基础、状态机编程思路、Vivado基本使用方法、电路原理图基本阅读技巧和FPGA基本编程技巧等知识。通过本教程的学习，学生真正可以进入FPGA的精彩世界。

课程实验：
1.点亮LED灯
知识点：数字电路基础、Verilog基本语法、原理图阅读技巧、Vivado基本使用方法。

2.跑马灯
知识点：组合电路原理、Verilog常用语法、跑马灯设计思路、同步复位异步释放、按键去抖动。

3.花式跑马灯
知识点：状态机理论、状态转移图绘制方法、状态编码理论、三段式状态机、时序电路原理。

4.数码管显示
知识点：组合逻辑电路原理、模块例化方法、数码管显示模块设计思路。

5.呼吸灯
知识点：PWM理论、IPCore调用方法、呼吸灯设计思路。

板卡介绍：
本课程使用ZYNQ ECO开发板，它以ZYNQ XC7Z010 FPGA（XC7Z010-1CLG400C）为核心，利用ZYNQ中的可编程逻辑和ARM处理器的优势可以构建强大的嵌入式系统。用户在无需设计可编程逻辑电路的情况下充分发挥Xilinx ZYNQ SoC的功能。该开发板使用Type-C的USB供电，拥有1个千兆以太网口，4个USB接口，1个SD卡槽，1个HDMI接口，可以实现非常丰富的通信、控制、信号处理等实验。除此以外，该开发板还包括3个按钮，4个LED以及32个IO扩展口，方便实现各种实验效果。