PLD/FPGA入门，新手必备基础知识

定义：FPGA即现场可编程门阵列，是一种半定制的数字集成电路。它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物，作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。

工作原理：FPGA通过向内部静态存储单元加载编程数据来实现逻辑功能，存储在存储单元中的值决定逻辑单元的逻辑功能以及各逻辑单元模块之间或模块与I/O间的连接方式。利用小型查找表来实现组合逻辑，每个查找表连接到一个D触发器的输入端，D触发器用来驱动其他逻辑电路或I/O，由此构成一个既可实现组合逻辑功能又可实现时序逻辑功能的基本逻辑单元模块。

可配置逻辑块（CLB）：是FPGA可编程的核心部分，由查找表（LUT）、触发器等组成。LUT本质上是一个RAM，可实现各种组合逻辑功能，触发器用于存储状态信息，实现时序逻辑。

输入输出模块（I/OB）：用于连接FPGA内部逻辑与外部电路，可配置为输入、输出或双向模式，还能设置不同的电平标准。

内部连线：用于连接CLB和I/OB，实现逻辑单元之间的信号传输，其可编程性使得FPGA能够灵活地构建各种电路拓扑结构。

Verilog：语法类似于C语言，易于学习和使用，具有较高的灵活性和可扩展性，广泛应用于FPGA设计中。

VHDL：语法相对严谨，具有很强的规范性和可读性，常用于大型、复杂的FPGA设计项目。

基本逻辑门：包括与门、或门、非门、异或门等，是构成数字电路的基本单元，理解其功能和逻辑关系是学习FPGA的基础。

组合逻辑电路：由基本逻辑门组成，其输出仅取决于输入信号的当前状态，如编码器、译码器、加法器等。

时序逻辑电路：包含触发器等存储元件，其输出不仅取决于当前输入，还与之前的状态有关，如计数器、寄存器等。

设计输入：使用原理图编辑器、有限状态机（FSM）编辑器或硬件描述语言（HDL）来描述设计逻辑。

逻辑综合：将HDL代码翻译成设备网表格式，描述具有逻辑元素的完整电路，涉及检查代码语法和分析设计体系结构的层次结构。

设计实现：包括翻译、映射、布局布线等步骤，将逻辑映射到FPGA器件的组件上，并按照约束条件进行布局和布线。

设备编程：将设计加载并转换为FPGA支持的格式，如比特流文件，然后下载到FPGA芯片中。

设计验证：通过行为仿真、功能仿真、静态时序仿真等，确保设计的正确性和可靠性。