FPGA设计基础知识讲课文档.ppt

内容提要FPGA设计简介FPGA的基本原理FPGA应用硬件描述语言FPGA实践在工艺不断进步的推动下，?FPGA产品在逻辑密度、性能和功能上有了极大的提高，同时器件成本的大幅下降，也使得电子设计工程师逐渐倾向于在越来越多的设计方案中采用可编程逻辑器件。在突破了低功耗、低成本以及先进工艺的瓶颈后，FPGA不断以其可编程和灵活性向更多领域渗透。应用一：通信领域无线通信业，软件无线电（SDR）、蜂窝基础设施、高速DSP技术、第三代通信（3G）技术等。有线通信业，主要有以太网MAC、接入流处理、通用前端、架构接口等。应用二：医疗及消费电子领域医疗：如电疗、血液分析仪、医疗检测设备、诊断成像、心率处理等。消费电子业：显示器/投影仪、数字电视和机顶盒、家庭网络、DVD播放/刻录机、PDA等便携式娱乐设备等。应用三：汽车电子领域现在汽车电子业正在以惊人的速度发展着，它的电子市场潜力很大，FPGA在该领域的应用数量也不断的增长。汽车电子应用有车载数据采集、ECU硬件在环仿真、车载PC、图形处理、车载音频处理等。应用四：工业及数据处理领域工业：工业自动控制、工业以太网等。数据处理：数据存储、高性能计算、服务器、PCI、PCIExpress、PS/2、USB等接口控制器、电平转换等。应用五：军事与航空航天领域军事：雷达和声纳、电子站、安全通信等航空航天：导航、高速数据处理、无线控制等VerilogHDL较多的第三方工具的支持语法结构比VHDL简单学习起来比VHDL容易仿真工具比较好使测试激励模块容易编写VHDL比VerilogHDL早几年成为IEEE标准；语法/结构比较严格，因而编写出的模块风格比较清晰；比较适合由较多的设计人员合作完成的特大型项目（一百万门以上）。VerilogHDL的用处在各种抽象层次上描述数字电路测试各种层次数字电路的行为设计出正确有效的复杂电路结构VerilogHDL的应用ASIC和FPGA设计师可用它来编写可综合的代码。描述系统的结构，做高层次的仿真。验证工程师编写各种层次的测试模块，对具体电路设计工程师所设计的模块进行全面细致的验证。Verilog的抽象级别Verilog的设计方法有限状态机交通灯自动售货机什么是有限状态机？有限状态机是由寄存器组和组合逻辑构成的硬件时序电路；其状态（即由寄存器组的1和0的组合状态所构成的有限个状态）只能在同一时钟跳变沿的情况下才能从一个状态转向另一个状态；究竟转向哪一状态不但取决于各个输入值，还取决于当前状态。状态机可用于产生在时钟跳变沿时刻开关的复杂的控制逻辑，是数字逻辑的控制核心。

Moore状态机

下一个状态=F(当前状态，输入信号)

输出信号=G(当前状态)；

两者间的区别比较Moore状态机：时钟脉冲的有限个门延迟后，输出达到稳定；输出在一个完整时钟内保持稳定；输入对输出的影响在下一个时钟周期反映Mealy状态机：输出直接受输入影响输入信号的噪声可能会体现在输出信号上有限状态机设计一般步骤状态转换图Modelsim仿真位置约束NETENLOC=U26;NETF100MHZLOC=H17;NETLAMPA[0]LOC=H15;NETLAMPA[1]LOC=J17;NETLAMPA[2]LOC=H13;NETLAMPB[0]LOC=H18;NETLAMPB[1]LOC=L18;NETLAMPB[2]LOC=G16;NETXLOC=U27;NETnuma[0]LOC=J21;NETnuma[1]LOC=J19;always@(posedgeCLK)会成功吗？视觉暂留景物引起人们的视觉影像，景物消失后，视觉影像还可以在人体的视网膜上保持大约0.1s的时间。解决方案修改时钟，将100MHz的时钟修改为1Hztop_level.v文件中 Modify_clkuu(.f100mb(F100MHZ),.f1Hz(CLK)); trafficlightsuuttrafficlights( .CLK(CLK), .EN(EN), .LAMPA(LAMPA), .LAMPB(LAMPB), .numa(numa), .numb(numb), .X(X) );在Modify_clk.v文件中moduleModify_clk(f100mb,f1Hz); inputf1