前言

现场可编程门阵列(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的现代电子设计方法采用自顶向下的设计方法，使设计师们可以把更多的精力和时间放在电路方案的设计上，在很大程度上提高了电子产品上市的速度； 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，可靠性也得以不断提升。近年来，IP核的广泛使用，特别是嵌入式处理器IP核的使用，使得FPGA的市场占有量大大增加。因此，对于广大的电子设计人员和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，作者在书中总结了许多教学和科研经验。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以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。

本书共分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Intel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章介绍了目前流行的可编程逻辑器件的硬件描述语言——Verilog HDL。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HDL设计，讲解了FPGA设计中时需要注意的一些基本问题。第5章介绍了仿真测试文件的相关内容。第6章介绍了基于IP核的设计方法。第7章以键盘扫描电路和液晶驱动电路设计为例介绍了人机交互接口的设计。第8章介绍了几种基本的数字信号处理电路的HDL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9章以分组密码、序列密码以及密码杂凑算法为例，给出了3个典型国产密码算法的FPGA实现的实例。第10章介绍了基于Nios Ⅱ的SOPC系统开发的流程和设计方法。
书中第6~10章的设计程序可以在清华大学出版社网站下载。


全书由李莉组织编写并统稿。本书第1、3、5、6、8章以及附录部分由李莉编写，第2、4、7章由李莉和李雪梅共同编写，第9、10章由董秀则和李莉共同编写。北京电子科技学院路而红教授认真审阅了全书，并提出了许多宝贵的建议和意见。硕士研究生陈心宇、李泽群参与了本书相关程序的调试工作。借此机会也向所有关心、支持和帮助过本书编写、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，欢迎各位读者批评和指正。

编者

2022年6月于北京