FPGA开发板快速教程（一）

前言

FPGA在复杂逻辑电路以及数字信号处理领域中扮演者越来越重要的角色，SOC（片上系统）以其低功耗，高性能，低成本，高可靠性等优点成为嵌入式系统的发展趋势。作为一个简明的教程，主要宗旨是让初学者快速地了解FPGA/SOPC（可编程片上系统）开发的流程。目前IT技术的发展可以说是一日千里，以本人的观点来讲，如果希望在电子设计领域有所作为，则必须具备快速掌握新技术的能力。电子设计最重要的是实践的积累，我们只要具备了一定的基础，应当马上投入实践，否则很多概念都无法真正理解。有不少人包括我，当下决心要成为一个合格的电子设计工程师的时候，总是想如果把有关电路方面的理论都掌握了才能所向披靡，有底气参加实际项目设计。当然如果能做到“把有关理论都掌握了”这样的境界，我想应该是很理想的，但经验发现这并不实际。据我所知，我所认识的不少电子设计牛人，他们的理论知识可能都比不上我们的本科生，但很多不错的产品都是从他们的手中开发出来的，有了实践的经验后，他们掌握新技术的速度相当惊人。有人跟我说：“新技术是拿来用的，不是拿来学的。”他们认为掌握新的设计技术应当尽快掌握它的设计流程。因此，我参考朋友给我的意见，写了这个简易的教程，以非常详细的实例来让初学者了解基于QuartusII和NiosII IDE的FPGA/SOPC开发的基本流程，目的是为了让初学者尽快上手FPGA/SOPC的开发流程，尽快投入到实践中。为了易于说明问题，本教程中的一些概念并不是很严谨，如果读者对某些提法有异议，请参考相关资料和教材，并以相关资料和教材为准。通过该简明教程，初学者能快速了解FPGA/SOPC的基本开发流程，很多技巧和深入理解都靠长期的经验积累，因此初学者应该在了解了基本流程以后，思维不能局限于此，应在实践中提高水平，并参考更全面和权威的资料。

本教程配套CT-SOPCx系列FPGA/SOPC开发学习板套件（对于该套件的相关内容请参考附录。）以实践为基础，适合具备基本的数字电路设计基础的初学者。第一章是CPLD/FPGA的基本知识，这部分内容摘自互联网并稍加删改，对于CPLD/FPGA知识为零的初学者应先了解这部分内容；对于已经有了一定基础的同学可以跳过这部分内容。第二章以两个例子来让初学者了解FPGA的基本开发流程，并熟悉QuartusII软件的使用。第三章以一个例子来让初学者了解基于NiosII软CPU核的SOPC设计流程，并熟识SOPC Builder和NiosII IDE的基本使用。附录是本文所涉及的例子的学习板相关的内容。

由于本人水平有限，错漏和不严谨之处在所难免，欢迎大家批评指正。

嵌入式控制研究室
　　　　　　　　　　 　 http://www.21control.com
2006年4月20日


目 录

第一章PLD/FPGA的基本知识 ………………………………………………………………………

第二章 FPGA基本教程 ……………………………………………………………………………………

第一节 FPGA的基本开发流程 ………………………………………………………………………………

第二节　基于QuartusII的实例…………………………………………………………………………………

实验一 实验板上的KEY1按钮控制FPGA核心板上的第一个LED灯介绍 ………………………………

实验二 7段数码管实验 …………………………………………………………………………………

实验三　用FPGA设计串口数据收发 …………………………………………………………………………

第三章　SOPC的基本开发流程 …………………………………………………………………………………

第一节 SOPC vs MCU、DSP和FPGA ………………………………………………………………………

第二节 基于QuantusII和NiosII的SOPC基本开发流程 ……………………………………………………

第三节 基于QuantusII和NiosII的SOPC实例 ……………………………………………………………

实验一 核心板上的两个LED交替闪烁 …………………………………………………………………

实验二 4位7段数码管IP core设计以及flash的烧写教程 …………………………………

实验三 LCD设备驱动开发 ………………………………………………………………………

实验四 ALL_TEST综合设计 ……………………………………………………………………………

第四章　FPGA开发板V3.0中嵌入Uclinux的步骤和方法……………………………………………………