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从零开始走进FPGA世界.pdf
序1
序2
序3
前沿
信息源泉——推介资料出处
推介图书
推介视频
推介网站
各类官网
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金碧辉煌——Altera在线资源
一、Altera官方网站
二、建立myaltera账户
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创造平台——QuartusII11.0套件安装指南
AlteraQuartusII11.0套件介绍
QuartusII11.0套件下载
QuartusII11.0套件下载
QuartusIIcrack下载
QuartusII11.0套件安装
QuartusII11.0软件安装
QuartusII11.0Devices安装
QuartusII11.0软件破解
Modelsim_Altera_ase软件安装
QuartusII套件使用指南
随心所欲——DIY系统板
AltiumDesigner09winter软件介绍
AltiumDesigner09winter软件使用
三、写此目的仅为
四、StepByStepDIYMAXII核心板
EPM240T100C5N引脚介绍
EPM240T100C5N工作条件
EPM240T100C5N核心板设计
CPLD核心板Layout注意事项
CPLD核心板实物图
五、StepByStepDIYCycloneII系统板
EP2C8Q208C8N引脚介绍
EP2C8Q208C8N工作条件
EP2C8Q208C8N系统板设计
FPGA系统板Layout注意事项
FPGA系统板实物图
StepByStepDIYCycloneIII应用版
JTAG接口电路设计
AS接口电路设计
MSEL电路设计
CycloneIII应用版实物图
StepByStepDIYCycloneIV核心板
路在何方——Verilog快速入门
关于HDL
HDL简介
VHDL和Verilog区别
其他
如何学习HDL
美好开始——我流啊流啊流
一、StepByStep建立第一个工程
工程代码设计
water_led_design工程文件结构：
代码设计
代码编译
三、Modelsim-Altera仿真
为什么要仿真
仿真必备的知识
四、配置FPGA
配置综合
目标板下载模式
JTAG的下载
EPCS的下载
编程/配置失败原因
你想干嘛——边沿检测技术
一、为什么要讲边沿检测
二、什么是边沿检测
实现边沿检测的最优化
Block或Verilog实现
边沿检测应用
实现指标及存在缺陷
对立统一——异步时钟同步化
一、什么是对立统一
二、异步时钟同步化
异步时钟种类
异步时钟解决方案
为所欲为——教你什么才是真正的任意分频
一、为啥要说任意分频
DDS相位累加器
任意频率分频原理
思维跨越——非同于MCU的独立按键消抖动
一、为什么要消抖动
各种消抖动
模拟电路按键消抖动
单片机中按键消抖动
FPGA中的按键消抖动
以少制多——基于PLD的矩阵键盘状态机控制
一、FPGA矩阵键盘电路图
二、FPGA矩阵键盘FSM
代码
状态机说明
你还好吗——LCD1602HelloWorld
一、驱动说明
二、FPGALCD1602FSM
代码
状态机
“HelloWorld”实物显示
别忘了我——SignalTapIILogicAnalyzer
一、为啥别忘了我
二、应用实例
没我不行——基于FPGA的VGA可移植模块终极设计
一、VGA的诱惑
VGA驱动原理
VGA接口
VGA时序
VGA电路
可移植VGA模块设计
模块划分
代码设计
Display方案以及效果
彩条
花型矩阵
终于有了——基于FPGA的C2Mif软件设计以及VGA应用
Mif文件概述
Mif转换软件介绍
康芯Guagle软件
国外MIFGEN软件
Bingo版的C2Mif软件
Mif软件使用步骤
PCtoLCD2002字模提取
C2Mif使用
项目实例
生成mif
建立工程
修改vga_display.v
项目效果图
唯我独尊——基于FPGA的UART、USB接口协议设计
PC终端概述
UART通信接口设计
UART通信协议
UART硬件设计
UARTVerilog设计
UART代码测试图
USB通信接口设计
USB通信协议
USB硬件设计
USBNiosII驱动
USB代码测试图
只为了你——基于FPGA的真彩VGA显示的实现
一、讲真彩显示的理由：
真彩显示的要求
数据的流通
色彩的识别
各种方案的汇总
静态数据源
动态数据源
网上NB链接
Bingo的设计
硬件设计
软件设计
注意问题
五、各种效果图
六、网络参考
一路向北——幻想FPGA人工智能的未来世界
一、Altera2011技术巡展
二、FPGA有什么用
三、FPGA该干什么
信号采集
超大点阵
千兆网络
图像识别
视频监控
IC测试、设计
其他
三、放眼看世界，我们的未来
可重构计算机
裸眼3D技术
机器人视觉
意念操控世界
人工智能的极限
末日预言的幻想
附录
参考文献
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推介软件
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从零开始走
从零开始走进进进进 FPGFPGFPGFPGAAAA 世界世界世界世界
从零开始走
从零开始走
纵然努力了也不一定会成功，但不努力肯定不能成功！
既然选择了远方，便不顾风雨兼程，一路走下去！
编者：
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博客：
韩彬
Crazy Bingo
hanbinhdu@foxmail.com
http://blog.chinaaet.com/crazybingo
http://home.cnblogs.com/crazybingo
http://weibo.com/crazybingo
微博：
原创日期： 2011-08-20
修改日期： 2011-09-09
出版：
杭电无线电爱好者协会出版社
2
序 1111
年轻正当时
这本所谓的书，恐怕不一定能够带还没入门的 U 杀进 FPGA 开发的大门，当
然也肯定不能达到进阶的目的。但是，姑且应了 Bingo 老弟所谓的对“图像的直
觉”，确实图文并茂的从某一个山寨面把 FPGA 开发赤裸裸的展现给了大家。
被 Bingo 称之为牛人的 I，其实也是努力抱着一颗谦卑的心态通读全文。读
毕前四章，心里冷不防要犯咕噜“这是哪门子的书啊，分明是本不折不扣的 FPGA
入门画册”。儿童读物吗？看样子儿童们对图像都有着不同寻常的爱慕，能耐着
性子接着看下去的娃儿们肯定期待着有更多更炫的图片出现，只可惜，bingo 果
然让大家失望了。一些正所谓的“工程”思想和不正规英文字符拼凑起来的乱七
八糟的语法充斥着剩下的篇幅，当然了，意外冒出个更权威点的山寨链接和参考
资料其实更推荐大家去看看（不好，Bingo 要拍砖了）……
FPGA 发 展 日 新 月 异 ， 如 果 这 本 所 谓 的 书 想 与 时 俱 进 ， 只 有
V1.0/V2.0/V3.0……的无休止的写下去才行哎，但我相信它始终赶不上那个奥特
拉已经 11.0 的 QII，除非哪天 Bingo 有志于到 A 去养老，那是后话，另当别论。
话说回来，如果一本书的时效性极为有限，那么对执笔人绝对是一种侮辱；而，
这本所谓的书中好歹我们看到了一些值得大家玩味的 Bingo 也称之为“思想”的
东东，思想本是看不见摸不着，人赋予它文字代码加图像波形，也就变得有棱有
角像模像样了。所以，看官们，不要总想从书中寻找“颜如玉”，要学得自己的
思考，只有消化吸收了才是你自己的。
Bingo 老弟是个幸运儿，迈入大学的第一年就向 FPGA 靠近了，留给咱和牙缝
俩的尽是羡慕嫉妒恨了。虽然没有走上工作岗位，虽然没有真刀实枪的做个量产
项目，但从这本哪怕你真的认为是画册的画册里我们多少已经感觉到了后生可
爱，噢，是后生可畏。中国有那么多的电子专业学生，又有几个能有心从一开始
便“风雨兼程，一路向北”（不好意思，未经允许便擅改台词）。在此也奉劝各位
有志成为“电工”的学弟学们，“要赎回光阴，因为现今日子邪恶”……
山寨序，这是一件很有意思的事。但，我想表达的，除了希望给 bingo 学弟
多一点的支持和鼓励。更希望读者你是下一个 Bingo，有他那股劲那份执着和激
情足矣，话说“年少轻狂”，在 Bingo 身上也多少有点，但未见得是坏事，年轻
正当时，做你该做的，酸甜苦辣咸，别人说的不算，你的才是你的，记住，XDJM
们，一定要用心，会有出人投地的那一天滴。
特权同学 吴厚航
2011.08.25
4
序 2222
他是个偏执狂
我了解的 Bingo，是一个偏执狂！可以敲代码到深夜，可以放假留校 Layout，
可以凌晨骑车登山看日出，可以结伴畅游钱塘江；豪爽大气，乐于分享自己的经
验和心得。他写的《从零开始走进 FPGA 世界》这本书，有情节，有细节。仿佛
一气呵成，娓娓道来大学前三年的电子学习实践，挫折和积累；为后来人留下了
宝贵的经验。
众所周知，FPGA/CPLD 的应用日益广泛，从通信行业、医疗行业到工控行业，
都可以看到他们的身影。据我了解，在工控行业，FPGA/CPLD 主要有以下应用：
一、高速并行数据传输，FPGA 可以轻松地实现以太网协议、PCI-e 接口和 LVDS
接口等传输手段；二，高速存储器读取，目前已有 FPGA 集成存储器硬核，可以
通过调用 IP 的方式来映射 FPGA 外部的 SDRAM/DDR/DDR II/DDR III 等存储器；
三、高速的图像和视频处理，因为 FPGA 内部嵌入了大量的乘法器或者 DSP Block，
所以在这些领域应用颇广，此外各大 FPGA 公司也提供了相应的参考设计；四、
大型 LED 面板驱动和高分辨率 LCD 驱动；四、协处理器，在大型的嵌入式系统中，
通常会使用大密度的 FPGA，此时只需拿出一小部分的逻辑，就可以轻松地实现
Nios II 等软核，大大减轻了单板的布线压力。
在学校这块，各大 FPGA 厂商的大学计划正在如火如荼地进行中，相关的电
赛每年也不断地涌现，为数字电子设计业界提供了大量的人才。集成在 FPGA 内
部的功能也越来越多，FPGA，CPU 和 DSP 有相互渗透的趋势。作为在校的学生们，
最重要的是基础课程的夯实和实践，其次才是各个平台的学习和应用。有了基础，
才好应对各种新技术性平台的挑战；我们不能够亦步亦趋，我们要走自己的路，
Bingo 在这方面是个模范。
FPGA/CPLD 学习需要激情，更需要有过来人的悉心搀扶。目前各大高校虽然
普遍都开设了相关的课程，但是多半是填鸭式的教育，没有深度，有不少的学校
只是照本宣科，按图索骥，坑爹了广大学子。面对国内这种恶劣的情况，广大学
子，要加强自我学习能力，积极参与网络上的论坛和群交流，打破地域和学校差
5
异，主动掌握航行的方向。诚然在学习 FPGA/CPLD 的路上会遇到种种问题和挫折，
但在前进的方向也必然有前人留下的宝藏，等待我们去发掘。Bingo 就是这样一
位实践者、分享者。
本书条理清晰，资源丰富，适合入门学习和参考，我会推荐给所有的 FPGA
爱好者。送大家一句毛主席的词：雄关漫道真如铁，而今迈步从头越。
.COM 缺氧 张亚峰
2011.8.21
6
序 3333
我没资格放弃
无论会颠倒多少次，我都要坚强；即使痛到想哭，也要笑着流泪；因为，我
没有肩膀可以靠；没有手来扶我。一切一切，都要自己来承担！因此，我没有资
格放弃，没有任何理由，就是“没资格放弃”！
首先，我得感谢特权哥哥（吴厚航）and 牙缝哥哥（张亚峰），谢谢你们在
百忙中抽空给我填补“序”的空缺，奋斗中相随，从此不再孤单，兄弟三总有一
天会坐在同一张桌子上笑看风云！在此想对你们两说几句：
特权哥哥：
真心疼你丫的绞尽脑汁的损我啊，“入门画册”不是挺好看的啊？小时候你
还看“葫芦画”呢！咱们 SH PK。等你的《深入浅出玩转 Nios II》，我和牙缝拭
目以待呢！
其实认识牙缝 1 年前我就认识你了，只是那时候的你“小”（当然我刚“出
生”），也没多关注我。记得 09 年暑假的时候你的 verilog 驱动 SD 卡都已经成熟
了，当年我只会 VHDL，代码看的我晕乎乎的……谢谢你后来的指点，本书只想
把那些不知道怎么入门的孩子们“强行”拉近我们的行列，至于我们行业里最新
的发展动态，那只要他们明白了自己需要什么，掌握了如何去学习，那自然便得
来全不费功夫，为此我们没必要再徒劳了。倒是有想法以后写写“视频图像处理”
方面、and“数字信号处理”方面的东西，既然选择了，我会去做，至少博客实
时更新（正如你所说的那样：“如果哪天考研科目里多一门博文大比拼，我们有救了！
嘿嘿”）——我们三个“博客狂”O(∩_∩)O 哈哈~。
牙缝哥哥：
对，我就是个偏执狂，“一旦做了决定，我便身不由己”！全身上下，每一个
毛孔都是那么的无懈可击 O(∩_∩)O~。貌似特权是我介绍给你认识的吧？结果
却……话说当年认识你的时候你也还是个孩子，可你现在已经到了第三家公司了
（下一个计划是 A 吧？），而我却还在学校里，岁月不饶人啊。你告诉我，“据说
一个海龟带着一帮土鳖创业，是个美好的景象”，于是希望我考研成为山寨的“海
龟”。哈哈，有梦想谁都了不起，每天早上被自己的前景吓醒，为了那一刻美好，
7
我没资格放弃，这只是时间问题。
还记得，要是当年没你远程辅导，我也不会学的那么顺利；要是没有你兄弟
般的“伺候”，我也不会憋在实验室都放眼世界；要是没有你三番两次鼓励我写
博客，我也不会在网络界有个阴影（搞得最近不写就憋的慌）；要是没有你平时
突然的推动，总之我不会有今天。虽然你有时候真的比我还傻，傻的可爱，但你
让我懂得，“没有机遇那就创造机遇，攻无不克战无不胜”。
话说，从想写此书到此刻，已经两个月过去了，之间发生了好多好多的事情，
点点滴滴，一言难尽，已不上时光的脚步，我也是忙得很啊~~~~(>_<)~~~~ 今天
我终于有时间把这席话给写了，最近再抽点时间把格式整理整理，不收费不出版，
满世界免费发布^_^。
一直都告诉自己：“纵然努力了也不一定能成功，但不努力一定不能成功”；
一直都相信：“既然选择了远方，便不顾风雨兼程，一路走下去”；
一直到了今天，我一路走来，我的字典里面，找不到“放弃”这两个字，总
之，“我没资格放弃”。
或许，有人会说我重复劳动是不是无用功……
或许，有人会说我是不是闲的 DT……
但我只是想留下点什么，留给 2009 届，2010 届，2011 届，以及更后来的学
FPGA 的孩子们，能给你们指明大道，能帮你们找到方向，找到自信，以及希望，
能够带你们走一程！毕竟，在你们之前，我走过了一段很坎坷的路，不希望你们
也如此的碰壁，很多徒劳而迷茫的工作，其实我们可以避免的。所以，我写个这
本所谓的书，不存在任何商业价值，只希望对你们有所帮助……
还记得当年，一个懵懂的孩子，走进了一所陌生的大学，选择了一个未知的
专业，驻足了一所也许会托付终生的学校，颠颠撞撞，一直走到了今天；还记得
当年，我也曾迷茫，也曾崩溃，也曾不知所措过，但从没甘心过，决不放弃；还
记得有幸在无线电爱好者协会遇到了学长，一年后我成了学长走一步再走一步，
带着孩子们走过充实的几年……
我的大学我的梦，梦幻般的回忆，酸甜苦辣咸，此刻静静的留恋。我承认我
并不是一个好学生，曾经多少次没有歉疚的逃课，多少次心急如焚的抄作业，还
有无数个在实验室的通宵，只是不想上那些没意思的课，不想做不能提高自己的
作业，疯狂的做自己喜欢的，觉得有意义的事情。在此我并不是怂恿你们逃课，
也不是鼓励你们抄作业、通宵，只是我喜欢做有意义的事情，不想白白浪费时间。
本科三年，只因对电子太热情，过分的投入，得到了很多，同时也失去了很多。
8
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