FPGA学习笔记(一) 基本名词解释及代码规范

声明：本文代码基于Crazy_Bingo的FPGA设计技巧与案例开发详解，其余部分结合笔者（大一学生，还未进行专业课的学习）的学习经历，有些用词可能不够恰当，也难免有所谬误。若有谬误之处，还请各位前辈斧正。来者们对本文有疑问的，也欢迎找我交流，我看到都会回复的。

基本名词解释：

#EDA（Electronic Design Automation）：电子设计自动化，在20世纪60年代中期从计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助测试（CAT）和计算机辅助工程（CAE）的概念发展而来。【摘自百度】
#CPLD（Complex Programmable Logic Device ）：复杂可编程逻辑器件，把乘积技术与EEPROM存储工艺综合在一起，内部延时固定，适合实现复杂组合逻辑电路。
#EEPROM（Electrically Erasable Programmable read only memory）：带电可擦可编程只读存储器，是一种掉电后数据不丢失的存储芯片。
#JTAG（Joint Test Action Group）：联合测试工作组，用于验证设计与测试生产出的印刷电路板功能。主要包括以下4个引脚。

• TCK（Test Clock Input）：TCK为TAP（test access port）的操作提供了一个独立的、基本的时钟信号，TAP的所有操作都是通过这个时钟信号来驱动的。

• TMS（Test Mode Selection Input）：TMS信号在TCK的上升沿有效。TMS信号用来控制TAP状态机的转换。通过TMS信号，可以控制TAP在不同的状态间相互转换。

• TDI/O（Test Data Input/Output）： 数据输入/输出的接口。所有要从特定的寄存器中输入/输出的数据都是通过TDI/O接口一位一位串行输出的（由TCK驱动）。

#CMOS（complementary metal oxide semiconductor）sensor：互补金属氧化物半导体传感器。CMOS是电压控制的一种放大器件，是组成CMOS数字集成电路的基本单元。。
#UART（universal asynchronous receiver/transmitter）：UART是一种通用串行数据总线，用于异步通信。该总线双向通信，可以实现全双工传输和接收。
#HDMI（high definition multimedia interface）：HDMI是一种全数字化视频和声音发送接口，可以发送未压缩的音频及视频信号。
#VGA（video graphics array）：VGA接口，即VGA视频图形阵列，是IBM于1987年提出的一个使用模拟信号的电脑显示标准。VGA接口即电脑采用VGA标准输出数据的专用接口。
#MCU（micro controller unit）：中文为微控制单元，又称单片微型计算机或者单片机，是指将计算机的CPU、RAM、ROM、定时计数器和多种I/O接口集成在一片芯片上，形成芯片级的计算机。
#SDRAM（synchronous dynamic random access memory）：同步动态随机存储器。synchronou，同步，需同步时钟；dynamic，动态，需刷新电容；random，随机，非线性可指定地址。
#sof(SRAM Object File)，pof(Programmer ObjectFile)，rbf(Raw BinaryFile)：Altera公司的Quartus II开发工具可以生成多种配置或编译文件，用于不同配置方式。对于不同的目标器件，编译后开发工具会根据指定的FPGA器件自动生成“．sof(SRAM Object File)”和“．pof(Programmer ObjectFile)”配置文件。“.sof”配置文件是由下载电缆将其下载到FPGA中的；“．pof”配置文件是存放在配置器件里的。用单片机配置时，要将“．sof”文件转换成“．rbf(Raw BinaryFile)”文件，可打开QuartusII的File菜单，单击ConvertProgramming Fiks进行转换。

Verilog HDL 编写规范：

这部分在《FPGA设计技巧与案例开发详解》中写得已经很明白了，但有些地方的注释，对于完全新手来说，还不太够。因此，我在此将示例代码重写一遍，补上对像我一样的小白可能有所帮助的注释，顺便让自己更熟悉Verilog编程语言。

module列表：

`timescale 1ns/1ns		//time_delay order  delay_unit/delay_accuracy      
module Verilog_Template
（
	//global clock
	input		clk,		//50MHz
	input		rst_n,		//globe reset

	//user interface
	output[7:0]	led_data	//board test led     
）;
endmodule

always模块：

在看代码前，先了解一下verilog里的常数的表达：

//---------------------------------------------------------
//Generate for 1st delay signal
localparam	DELAY_TOP = 28'd50_000000;	//1s*5MHz=50_000000,delay 1s
reg[27:0]	delay_cnt;
always @(posedge clk or negedge rst_n)
begin
	if(!rst_n)
		delay_cnt <= 0;
	else if(delay_cnt < DELAY_TOP-1'b1)
		delay_cnt <= delay_cnt+1'b1;
	else
		delay_cnt <= 0;
end
//counter for 1s delay is completed
wire	delay_1s = (delay_cnt == DELAY_TOP-1'B1)?1'b1:1'b0

module的例化

//---------------------------------------------------------
//Generate water led display
led_input_display
#(
	.LED_WIDTH	 	  	 (8)		    //带#的是端口内使用的参数
)
u_led_input_display 				   	//以命名端口连接方式为例，另有顺序端口连接，不在此介绍
(
	//global clock
	.clk /*原模块端口名*/ (clk),			/*例化模块端口名*/
	.rst_n				 (rst_n),

	//user interface
	.led_en				 (1'b1), 	
	.led_value			 (led_value),
	.led_data			 (led_data)		//注意，信号之间用逗号而不是分号隔开
);

Testbench 文件架构编写规范：

时钟发生器：

//---------------------------------------------------------
//clock generate module
reg		clk;
reg		rst_n;
localparam 	PERIOD = 20;		//50MHz,PERIOD*RATE=50MHz*20ns=1MHz*1us，这里假设module中已声明`timescale 1ns/1ns
initial
begin
	clk = 0;
	forever	#(PERIOD/2)	clk = ~clk;
end

task task_reset;
begin
	rst_n = 0;
	repeat(2) @(negedge clk);
	rst_n = 1;
end
endtask

这里是引用