FPGA入门全攻略：从零开始的数字电路设计

本篇FPGA入门教程旨在为初学者提供一个全面且深入的理解，涵盖了数字电路设计的基础知识以及FPGA开发的基本流程。首先，文章从数字电路设计的入门讲起，强调逻辑设计的核心是基于'1'和'0'的离散信号，如TTL、CMOS等各种电平标准，这些电平标准对于电路性能有着重要影响。数字电路主要分为组合逻辑电路和时序逻辑电路，组合逻辑电路的输出只取决于当前输入，而时序逻辑电路还涉及先前状态，通过时钟沿控制电路工作，如触发器（寄存器）的使用。 组合逻辑电路由逻辑门如与门、或门、非门等构成，它们没有记忆功能，输出只依赖于输入的瞬时状态。时序逻辑电路则不同，其核心组件是触发器，其工作原理涉及到建立时间（tsu）、保持时间（thold）以及触发器从时钟沿到输出有效的时间（tc-q）。例如，时钟分频电路就是一个简单的时序逻辑电路应用实例。 接下来，教程会介绍FPGA开发流程，这通常包括了RTL（Register-Transfer Level）设计，这是一种硬件描述语言，用于描述电路的逻辑结构。在这个阶段，开发者使用高级编程语言（如VHDL或Verilog）编写硬件描述代码，表达电路的逻辑行为。Quartus II是一款常用的FPGA开发工具，教程将通过实际案例演示如何使用它进行设计和仿真。 ModelSim作为一款重要的验证工具，会在教程中详细介绍如何创建模型和测试台（Testbench），以便对设计进行功能和行为验证。通过这个过程，读者将学习到如何将抽象的电路描述转化为实际的FPGA硬件实现。 这篇FPGA入门教程将引导读者从基础概念入手，逐步掌握数字电路设计的基本原理和FPGA开发的实际操作，为后续深入学习和实践打下坚实的基础。