前言前言1、FPGA的當(dāng)前發(fā)展?fàn)顩r近幾年FPGA技術(shù)發(fā)展迅猛，其高度的靈活性使其在信號(hào)處理、通信、數(shù)據(jù)處理、網(wǎng)絡(luò)、儀器、工業(yè)控制、軍事和航空航天等領(lǐng)域得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。FPGA下游應(yīng)用市場(chǎng)廣泛，隨著5G技術(shù)的提升、AI的推進(jìn)以及汽車(chē)自動(dòng)化趨勢(shì)的演進(jìn)，全球FPGA市場(chǎng)規(guī)模將穩(wěn)步增長(zhǎng)。在數(shù)字芯片設(shè)計(jì)領(lǐng)域，前端驗(yàn)證工作一般都是由FPGA完成。

因此，F(xiàn)PGA工程師也是集成電路（IntegratedCircuit，IC）設(shè)計(jì)公司迫切需要的人才，F(xiàn)PGA邏輯設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)已經(jīng)成為當(dāng)前最有發(fā)展前途的行業(yè)之一。注：現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列（FieldProgrammableGateArray，F(xiàn)PGA）前言2、FPGA和ARMFPGAARM對(duì)比項(xiàng)ARM（以STM32F103為例）FPGA（以EP4CE10F17C8為例）價(jià)格便宜昂貴語(yǔ)言C語(yǔ)言等原理圖輸入法VerilogHDL、VHDL等硬件描述語(yǔ)言設(shè)計(jì)理念①指令1-指令2-指令3-指令xxx②函數(shù)調(diào)用，形成順序指令①以計(jì)數(shù)器為核心，各電路依據(jù)計(jì)數(shù)值執(zhí)行②IP核調(diào)用，形成不同電路的連接精度①10us量級(jí)為單位的指令②精度在10us以下①10ns為單位的時(shí)序②精度在1ns量級(jí)入門(mén)與提升入門(mén)易，提升難入門(mén)難，提升易開(kāi)發(fā)周期短長(zhǎng)開(kāi)發(fā)人員薪金中等高前言2、FPGA和ARM對(duì)比項(xiàng)ARM（以STM32F103為例）FPGA（以EP4CE10F17C8為例）按鍵、LED、蜂鳴器易上手中等DS18B20、DHT11等傳感器易中等ADC、DAC易、適合串行采集簡(jiǎn)單、配置難。適合并行SPI、IIC、UART以EEPROM和FLASH為例易或中等難TFTLCD、OLED中等極難HDMI難中以太網(wǎng)間接方式直接方式分頻器精度極差精度極高倍頻器×√實(shí)時(shí)信號(hào)解調(diào)、濾波等×√FPGAARM前言3、FPGA和電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽FPGA是當(dāng)前電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的一種新技術(shù)，筆者近些年指導(dǎo)學(xué)生參加全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽，通過(guò)對(duì)歷年賽題的研究和分析發(fā)現(xiàn)，信號(hào)類(lèi)題目的設(shè)計(jì)中單獨(dú)以嵌入式系統(tǒng)為載體很難取得較好成績(jī)，而“嵌入式+FPGA”這種系統(tǒng)級(jí)芯片理念是一種最優(yōu)的解決方案，其適合團(tuán)隊(duì)協(xié)作、可以提高設(shè)計(jì)時(shí)效性與穩(wěn)定性。賽題的方向和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)從某種角度來(lái)看是相統(tǒng)一的，筆者總結(jié)自己的競(jìng)賽指導(dǎo)經(jīng)驗(yàn)以及相關(guān)課題，將競(jìng)賽和企業(yè)案例中的相關(guān)要求、知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行凝練與重組，最終以項(xiàng)目的方式融合到教材8個(gè)項(xiàng)目中。本書(shū)可以作為授課參考教材，也可直接作為學(xué)生的競(jìng)賽培訓(xùn)參考資料。前言4、內(nèi)容組織——基礎(chǔ)部分

本書(shū)項(xiàng)目1以原理圖法為切入點(diǎn)介紹計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)，原理圖法易于學(xué)生入門(mén)，計(jì)數(shù)器這一載體是FPGA設(shè)計(jì)過(guò)程中最核心思想和設(shè)計(jì)切入點(diǎn)，且難度適宜。同時(shí)熟悉QuartusPrime軟件的使用，以及FPGA的設(shè)計(jì)流程。

項(xiàng)目2仍以計(jì)數(shù)器為載體介紹VerilogHDL語(yǔ)言，以電路和工程實(shí)現(xiàn)為指引逐步介紹常用語(yǔ)法，堅(jiān)持“語(yǔ)法夠用”原則，突出“電路為主，語(yǔ)法為輔”這一特點(diǎn)。

項(xiàng)目3先以計(jì)數(shù)器為載體介紹ModelSim這一業(yè)內(nèi)最通用仿真軟件的使用，電路方面主要介紹了“分頻器”這一最簡(jiǎn)同步電路。分頻器和計(jì)數(shù)器是FPGA設(shè)計(jì)中最常用的兩個(gè)核心電路。前言4、內(nèi)容組織——進(jìn)階部分（外圍器件）前言4、內(nèi)容組織——進(jìn)階部分（IP核）前言4、內(nèi)容組織——進(jìn)階部分（調(diào)試工具）前言4、內(nèi)容組織——進(jìn)階部分（狀態(tài)機(jī)）前言5、亮點(diǎn)引入企業(yè)真實(shí)案例，校企雙元合作開(kāi)發(fā)項(xiàng)目任務(wù)形式貫穿，注重提高實(shí)踐能力配套詳細(xì)微課視頻，結(jié)合內(nèi)容同步講解編寫(xiě)團(tuán)隊(duì)擁有豐富的教育教學(xué)理念，針對(duì)高職學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，全書(shū)以以下形式展開(kāi)：任務(wù)→初步方案→設(shè)計(jì)框圖→問(wèn)題分析→框圖改進(jìn)→時(shí)序規(guī)劃→程序設(shè)計(jì)。前言6、開(kāi)發(fā)板選擇本書(shū)以Altera（現(xiàn)已被Intel收購(gòu)）CycloneIV系列FPGA為例進(jìn)行介紹。讀者可以選擇“正點(diǎn)原子”“小梅哥”“野火”等淘寶店的CycloneIV系列最簡(jiǎn)單系列開(kāi)發(fā)板。前言7、意見(jiàn)反饋由于作者水平有限，書(shū)