本书以实用性为出发点，采取由浅入深、循序渐进的方式介绍了FPGA应用技术。 全书分为4个项目，项目1介绍FPGA的基础知识，使读者了解FPGA开发板和ModelSim仿真环境。项目2介绍了硬件描述语言Verilog HDL的基本语法知识，以及数字电路基本单元的描述、设计和仿真测试。项目3介绍了基于FPGA的单元电路设计调试。项目4介绍了基于FPGA技术的综合项目开发。本书以典型工作任务为主线编排教学内容，方便教师开展项目式教学，操作性强。 本书可作为高职高专院校电子信息类、计算机类、自动化类等专业的教材，也可作为应用型本科、开放大学、成人教育相关专业的教材，还是电子工程技术人员的参考工具书。

张定祥，男，贵州电子信息职业技术学院EDA技术、单片机领域教学骨干，长期从事相关专业的教学和科研，具备较为丰富的教材编写经验和科研经历。

项目1 FPGA的基础知识 1
任务1.1 PLD的发展历程 1
任务1.2 FPGA的结构 2
1.2.1 FPGA的工作原理 2
1.2.2 FPGA芯片的结构 4
任务1.3 FPGA主要生产厂商与芯片说明 6
1.3.1 FPGA生产厂商 6
1.3.2 FPGA芯片说明 7
任务1.4 开发工具 8
任务1.5 技能实训：FPGA开发板认知 9
项目2 基于FPGA的数字电路基本单元仿真测试 14
任务2.1 描述基本逻辑门电路 14
2.1.1 理论知识 14
2.1.2 设计原理 16
2.1.3 模块符号 17
2.1.4 硬件描述代码 18
2.1.5 仿真测试 18
思考与练习 21
任务2.2 描述全加器 21
2.2.1 理论知识 21
2.2.2 设计原理 26
2.2.3 模块符号 27
2.2.4 硬件描述代码 27
2.2.5 仿真测试 28
思考与练习 30
任务2.3 描述8线-3线编码器 30
2.3.1 理论知识 30
2.3.2 设计原理 34
2.3.3 模块符号 35
2.3.4 硬件描述代码 36
2.3.5 仿真测试 36
思考与练习 37
任务2.4 描述优先编码器 38
2.4.1 理论知识 38
2.4.2 设计原理 40
2.4.3 模块符号 41
2.4.4 硬件描述代码 41
2.4.5 仿真测试 42
思考与练习 43
任务2.5 描述3线-8线译码器 43
2.5.1 理论知识 43
2.5.2 设计原理 46
2.5.3 模块符号 47
2.5.4 硬件描述代码 47
2.5.5 仿真测试 48
思考与练习 49
任务2.6 描述四选一选择器 49
2.6.1 理论知识 49
2.6.2 设计原理 51
2.6.3 模块符号 53
2.6.4 硬件描述代码 53
2.6.5 仿真测试 53
思考与练习 55
任务2.7 描述数值比较器 55
2.7.1 理论知识 55
2.7.2 设计原理 58
2.7.3 模块符号 59
2.7.4 硬件描述代码 59
2.7.5 仿真测试 60
思考与练习 61
任务2.8 描述触发器 61
2.8.1 理论知识 61
2.8.2 设计原理 66
2.8.3 模块符号 69
2.8.4 硬件描述代码 69
2.8.5 仿真测试 70
任务2.9 描述计数器 71
2.9.1 理论知识 71
2.9.2 设计原理 74
2.9.3 模块符号 77
2.9.4 硬件描述代码 77
2.9.5 仿真测试 78
任务2.10 描述分频器 79
2.10.1 理论知识 79
2.10.2 设计原理 80
2.10.3 模块符号 81
2.10.4 硬件描述代码 82
2.10.5 仿真测试 84
任务2.11 描述移位寄存器 85
2.11.1 理论知识：预处理语句 85
2.11.2 设计原理 88
2.11.3 模块符号 89
2.11.4 硬件描述代码 90
2.11.5 仿真测试 90
任务2.12 描述序列检测器 92
2.12.1 理论知识 92
2.12.2 设计原理 97
2.12.3 模块符号 98
2.12.4 硬件描述代码 98
2.12.5 仿真测试 98
任务2.13 有限状态机 100
2.13.1 理论知识 100
2.13.2 设计原理 102
2.13.3 模块符号 102
2.13.4 硬件描述代码 103
2.13.5 仿真测试 104
项目3 基于FPGA的单元电路设计调试 106
任务3.1 流水灯设计 106
3.1.1 流水灯简介 106
3.1.2 流水灯设计思路 108
3.1.3 设计源代码 108
3.1.4 RTL模型 109
3.1.5 项目调试 111
任务3.2 按键识别 115
3.2.1 按键抖动原理 115
3.2.2 去抖动设计思路 116
3.2.3 设计源代码 116
3.2.4 RTL模型 117
3.2.5 项目调试 118
任务3.3 数码管静态显示 120
3.3.1 数码管显示原理 120
3.3.2 数码管静态显示0～9设计思路 121
3.3.3 设计源代码 121
3.3.4 RTL模型 122
3.3.5 项目调试 123
任务3.4 数码管动态显示 125
3.4.1 数码管动态显示原理 125
3.4.2 动态显示设计思路 126
3.4.3 设计源代码 126
3.4.4 RTL模型 128
3.4.5 项目调试 128
任务3.5 蜂鸣器控制设计 130
3.5.1 蜂鸣器原理 130
3.5.2 蜂鸣器发声设计思路 131
3.5.3 设计源代码 131
3.5.4 RTL模型 132
3.5.5 项目调试 132
任务3.6 LCD1602控制设计 134
3.6.1 LCD1602显示原理 134
3.6.2 设计思路 137
3.6.3 设计源代码 137
3.6.4 RTL模型 143
3.6.5 项目调试 144
任务3.7 步进电动机控制设计 146
3.7.1 步进电动机概述 146
3.7.2 步进电动机的控制思路 147
3.7.3 设计源代码 148
3.7.4 RTL模型 149
3.7.5 项目调试 150
项目4 基于FPGA技术的综合项目开发 152
任务4.1 基本门电路测试平台设计 152
4.1.1 任务要求与分析 152
4.1.2 设计原理 152
4.1.3 顶层设计 153
4.1.4 设计源代码 154
4.1.5 项目调试 158
任务4.2 数字钟设计 161
4.2.1 任务要求与分析 161
4.2.2 设计原理 161
4.2.3 顶层设计 163
4.2.4 设计源代码 163
4.2.5 项目调试 168
任务4.3 UART通信接口设计 170
4.3.1 任务要求与分析 170
4.3.2 串口通信原理 171
4.3.3 顶层设计 172
4.3.4 设计源代码 173
4.3.5 项目调试 178
任务4.4 I2C总线接口设计 180
4.4.1 任务要求与分析 180
4.4.2 I2C总线通信原理 182
4.4.3 顶层设计 185
4.4.4 设计源代码 187
4.4.5 项目调试 198
任务4.5 基于软核Nios II的数码管动态扫描设计 200
4.5.1 任务要求与分析 200
4.5.2 设计原理 201
4.5.3 硬件环境设计 202
4.5.4 软件程序开发 205