FPGA入门教程：VHDL基础知识与模拟试题解析

"这份文档是针对FPGA初学者的入门资料，包含FPGA的基础知识和三套模拟试题，旨在帮助新手快速掌握FPGA的核心概念。文档涵盖了VHDL语言的基本描述语句、EDA技术的应用、可编程逻辑器件的分类、VHDL的语法规则以及逻辑设计中的关键概念。此外，还提供了若干选择题来检验学习效果。" 在FPGA的学习过程中，VHDL是一种重要的硬件描述语言，用于描述数字系统的逻辑功能。VHDL的基本描述语句包括顺序语句和并行语句，如进程语句，它们构成了逻辑设计的基础。实体定义是VHDL设计的关键部分，其中的端口模式(IN、OUT、INOUT、BUFFER)定义了数据流动的方向。VHDL中的数据对象主要包括信号、变量和常量，信号用于在设计的不同部分之间传递信息，而变量则用于临时存储数据。 EDA（电子设计自动化）技术是计算机辅助设计、制造、工程和测试的集合，对于FPGA开发至关重要。它允许工程师使用软件工具来设计、模拟和验证硬件系统，大大提高了设计效率和准确性。 可编程逻辑器件（PLD）是FPGA的基础，根据结构复杂程度可分为简单、复杂和现场可编程门阵列。FPGA因其灵活性和可配置性，在各种应用领域都有广泛使用。 VHDL的语法规定，文件命名不能使用中文和空格，设计文件通常与实体名一致，并以.VHD为扩展名。VHDL的库和数据包，如IEEE库和STD_LOGIC_1164数据包，是进行设计时的标准参考。 在VHDL中，端口方向包括输入、输出、双向和缓冲。信号赋值使用“<=”，变量赋值使用“=”。进程语句虽然本质上是并行的，但其内部语句按顺序执行。VHDL中的逻辑位数据有九种逻辑值，包括标准的高电平、低电平和不确定状态等。 选择题部分强调了VHDL中端口声明、数据传输特性、变量和信号的区别。例如，输出端口使用'OUT'声明，变量不能将信息带出当前设计单元，信号赋值有延迟，变量赋值符号为“:=”。 最后，VHDL和Verilog HDL都是广泛使用的硬件描述语言，VHDL更偏向于行为和RTL级别的描述，适合大型和复杂的系统设计，而Verilog则常用于更底层的门级和寄存器传输级（RTL）设计。两者各有特点，开发者可根据项目需求和个人偏好选择使用。