【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。
「循序渐进,由浅人深,详细例程,实用编程技巧」