本书从系统性认识FPGA的角度出发，介绍了FPGA开发的基础知识、基本工具和设计方法，包括FPGA主流芯片的发展历程、常用开发软件及软件开发流程；讲解了Verilog HDL硬件描述语言的语法规则以及程序编译、仿真与测试，并通过实例展示如何运用这些规则设计逻辑电路和状态机。 本书介绍了一种基于项目化学习（PBL）开展工程探究的方法，通过项目实践，读者可以系统性掌握FPGA开发的完整流程，深化对电路设计的理解。 在软件工具方面，本书对Quartus和Vivado这两款主流FPGA设计软件进行了全面的介绍和对比，帮助读者了解它们的共同特性和各自优势，以便更好地进行跨平台开发。本书配有知识图谱，便于读者巩固学习内容，构建个性化学习路径。 本书既可作为高等院校电子、通信等专业的本科或高职教材，也适合希望通过自学进行FPGA入门的读者作为技术参考书。读者可通过扫描书中二维码观看相关知识点授课视频。同时，本书配有电子教案、教学大纲、习题答案等电子资源，需要的读者可登录www.cmpedu.com免费注册，审核通过后下载使用，或联系编辑索取（微信：18515977506，电话：010-88379753）。

敏，女，1979年生，工学硕士，上海师范大学副教授，信息与通信工程系副主任，电子党支部书记。从事FPGA系统开发和虚拟仪器技术的教学。上海市一流本科课程、上海高校授课示范性课程《逻辑电路与FPGA应用》负责人。 擅长项目化教学，获得过全国高校混合式教学设计创新大赛三等奖、上海市首届高校教师创新大赛二等奖、全国高校电子信息类专业课程实验教学案例设计竞赛三等奖。 精研课程思政教学设计，FPGA课程项目获得上海市课程思政教学设计展示活动二等奖。

前言
第1章芯片基础
1.1FPGA发展历史
1.1.1FPGA的诞生
1.1.2FPGA的发展
1.1.3什么是FPGA
1.2FPGA芯片结构
1.2.1FPGA的可编程特性
1.2.2Altera FPGA芯片结构
1.2.3Xilinx FPGA芯片结构
1.3FPGA的应用
习题1
第2章FPGA开发工具
2.1FPGA开发流程
2.2FPGA主流芯片与选型
2.2.1Intel FPGA芯片型号
2.2.2AMD FPGA芯片型号
2.2.3FPGA芯片选型
2.3Intel开发软件——Quartus
2.3.1Quartus Prime下载安装
2.3.2Quartus Prime的主菜单
2.3.3Quartus Prime设计文件输入
2.4AMD开发软件——Vivado
2.4.1Vivado下载安装
2.4.2Vivado的主菜单
2.4.3Vivado设计文件输入
习题2
第3章硬件描述语言Verilog
HDL
3.1硬件描述语言简介
3.1.1硬件描述语言的诞生
3.1.2硬件描述语言的发展
3.2模块与端口
3.2.1模块结构
3.2.2端口
3.3数值与变量
3.3.1语言要素
3.3.2数值
3.3.3变量
3.4赋值语句
3.4.1连续赋值语句
3.4.2过程赋值语句
3.5运算符
3.5.1运算符类型
3.5.2运算符优先级
3.5.3运算符的运算规则
3.6电路描述方式
3.6.1三种电路描述方式
3.6.2模块化设计思想
3.6.3自顶向下设计
3.7结构化描述
3.7.1门级描述
3.7.2门级建模
3.7.3模块实例化
3.7.4结构化建模
3.8数据流描述
3.8.1数据流描述语句
3.8.2数据流建模
3.8.3RTL描述
3.9行为级描述
3.9.1程序的并发
3.9.2initial过程块
3.9.3always过程块
3.9.4过程块语句
3.9.5行为级建模
3.10编程规范
3.10.1命名规范
3.10.2代码规范
3.10.3注释规范
习题3
第4章编译、仿真与测试
4.1程序编译
4.1.1编译操作
4.1.2编译报告
4.2波形与文本仿真
4.2.1波形仿真
4.2.2文本仿真的测试文件
4.2.3Quartus Prime文本仿真
4.2.4Vivado文本仿真
4.3功能与时序仿真
4.4程序烧写
4.4.1Quartus Prime烧写流程
4.4.2Vivado烧写流程
习题4
第5章逻辑电路设计
5.1基本组合逻辑电路
5.1.1比较器
5.1.2选择器
5.1.3译码器
5.1.4编码器
5.1.5七段译码显示电路
5.1.6码制转换电路
5.1.7加法器
5.2基本时序逻辑电路
5.2.1寄存器
5.2.2移位寄存器
5.2.3计数器
5.2.4分频电路
5.3综合逻辑电路
5.3.1二十四进制BCD码计数器
5.3.2呼吸灯电路
5.3.3十字路口交通控制系统
5.3.4简易数字时钟
习题5
第6章状态机
6.1有限状态机
6.1.1状态机分类
6.1.2状态图与状态表
6.1.3状态机程序设计方法
6.2状态机设计举例
6.2.1跑马灯
6.2.2序列检测器
6.2.3十字路口交通控制系统
习题6
第7章工程探究实践
7.1工程探究PBL项目介绍
7.1.1CDIO理念
7.1.2工程探究PBL实践
7.2项目实例：独居老人安全门锁
7.2.1项目任务书
7.2.2PBL小组任务：出入平安
7.2.3PBL多组合作任务：亲情牵挂
7.3项目实例：救灾物资传输系统
7.3.1项目任务书
7.3.2PBL小组任务：一方有难
7.3.3PBL多组合作任务：八方支援
7.4项目实例：简易音乐播放器
7.4.1项目任务书
7.4.2PBL小组任务：好山好水
7.4.3PBL多组合作任务：青春力量
7.5项目实例：四键音乐演奏器
7.5.1项目任务书
7.5.2PBL小组任务：独奏华章
7.5.3PBL多组合作任务：合韵乐章
7.6项目实例：粮食丰收
7.6.1项目任务书
7.6.2PBL小组任务：运粮回仓
7.6.3PBL多组合作任务：拾麦穗竞赛
7.7项目实例：农田保卫战
7.7.1项目任务书
7.7.2PBL小组任务：消灭田鼠
7.7.3PBL多组合作任务：保卫农田
附录Verilog HDL的关键字
参考文献