前言PREFACE

现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array，FPGA）的出现是超大规模集成电路（VLSI）技术和计算机辅助设计（CAD）技术发展的结果，基于FPGA的设计方法是电子设计领域的一大变革。不同于传统的电子设计方法，基于FPGA的现代电子系统设计采用自顶向下的设计方法，使设计师可以把更多的精力和时间放在电路方案的设计上，很大程度上缩短了电子产品的上市时间；FPGA的可编程性，使得在不改变硬件电路设计的前提下，产品性能的提升成为可能；硬件软件化，以及不断增长的可编程门阵列的规模，使得产品在小型化的同时，可靠性也得到提升。IP核的广泛使用，特别是嵌入式处理器IP核的使用，使FPGA的市场占有量大大增加。因此对于广大的电子系统设计人员，以及电子工程专业的学生来说，掌握基于FPGA的开发技术是非常必要的。

参与本书编写的教师多年从事EDA课程的教学和相关科研工作，也可以说是作者的教学和科研经验成就了本书。全书系统地介绍了FPGA的开发技术，内容涵盖FPGA可编程逻辑器件的基本知识及相关软件的使用方法，可编程逻辑器件的硬件描述语言，以及基于FPGA的电路设计，着重讲述了FPGA电路设计的方法和技巧，并给出了设计实例。

全书共10章。第1章分析了FPGA开发的基本设计方法和设计流程，并以Altera公司的FPGA芯片为例，介绍了可编程逻辑器件的结构特点。第2章介绍了可编程逻辑器件的硬件描述语言：VHDL。第3章以Quartus Prime 16.0为例，介绍了可编程逻辑器件开发软件的安装和使用方法。第4章介绍了基本电路的VHDL设计，讲解了VHDL设计时需要注意的基本问题。第5章介绍了基于IP的设计方法。第6章以键盘扫描和液晶驱动设计为例，介绍了人机交互接口设计。第7章介绍了几种基本的数字信号处理电路的VHDL设计。密码算法的设计实现是FPGA在信息安全设计领域的一个重要应用，因此本书的第8章以分组密码、流密码及HASH算法为例，给出了三个密码算法的VHDL设计的实例。第9章涉及FPGA高端开发技术，介绍了基于Nios Ⅱ的Qsys系统开发的流程和设计方法。第10章给出了24个常用基于VHDL的FPGA设计实例。

全书由李莉组织编写并统稿。其中，第1章、第3章、第6章、第10章以及附录部分由李莉编写，第8章由李雪梅和张磊共同编写，第5章、第7章、第9章由李莉和董秀则共同编写，第2章、第4章由李莉和李雪梅共同编写。北京电子科技学院路而红教授不辞辛苦地认真审阅了全部书稿，并为本书提出了许多宝贵的建议和意见。硕士研究生杨凤、王子榛参与了本书相关程序的调试工作。借此机会也向所有关心、支持和帮助本书编写、修改、出版、发行的老师和朋友们致以诚挚的谢意。

由于作者水平有限，书中难免有不妥之处，欢迎各位读者批评、指正。

作者

2020年2月于北京

(1)　Altera公司现已被Intel公司收购，书中涉及Altera的产品均为Intel的产品。