书籍摘要

《Getting Started with FPGAs: Digital Circuit Design, Verilog, and VHDL for Beginners》是由Russell Merrick撰写的一本面向初学者的FPGA入门书籍，由No Starch Press于2024年出版。本书旨在帮助读者从零开始学习FPGA（现场可编程门阵列）的设计与开发，涵盖了从基础理论到实际应用的全方位内容。

作者简介 Russell Merrick毕业于马萨诸塞大学电气工程专业，并拥有硕士学位。他曾在BAE系统公司、L-3通信公司、Accion Systems以及WHOOP等公司工作，积累了丰富的FPGA开发经验。自2014年起，他通过nandland.com网站和YouTube频道为FPGA开发者提供学习资源，致力于帮助初学者掌握数字设计的基础知识。

内容概述 本书内容丰富，结构清晰，适合电子工程、计算机科学及相关领域的学生和工程师阅读。全书共分为11章，每章都围绕一个核心主题展开，逐步引导读者深入了解FPGA的设计与开发。

• 第1章：FPGA概述
  介绍了FPGA的基本概念、发展历程、常见应用以及与其他数字逻辑组件（如微控制器和ASIC）的比较。通过对比分析，帮助读者理解FPGA的优势和局限性，并选择合适的工具来解决实际问题。

• 第2章：硬件与工具设置
  详细介绍了如何选择适合初学者的FPGA开发板，并安装必要的软件工具（如Lattice iCEcube2和Diamond Programmer）。通过一个简单的项目（将开关信号连接到LED），让读者熟悉FPGA的开发流程。

• 第3章：布尔代数与查找表（LUT）
  讲解了布尔代数的基本概念以及如何通过查找表实现复杂的逻辑功能。通过实际项目（如实现AND门），让读者理解LUT在FPGA中的重要性。

• 第4章：存储状态的触发器（Flip-Flop）
  介绍了触发器的作用及其在FPGA中的应用，包括如何通过触发器实现状态存储和时序控制。通过项目（如闪烁LED）展示了触发器在实际设计中的使用。

• 第5章：代码测试与仿真
  强调了仿真在FPGA开发中的重要性，并介绍了如何使用仿真工具（如EDA Playground）来测试和调试代码。通过创建测试平台（Testbench），读者可以提前发现并解决潜在问题。

• 第6章：常见FPGA模块
  详细讲解了FPGA中常见的模块，如多路复用器（Mux）、移位寄存器、RAM和FIFO等，并提供了相应的Verilog和VHDL代码实现。通过这些模块的组合，读者可以构建更复杂的系统。

• 第7章：综合、布局布线与时钟域交叉
  深入探讨了FPGA开发中的综合、布局布线过程，以及如何处理不同时钟域之间的数据传输。通过实例，让读者理解时钟域交叉的挑战及解决方案。

• 第8章：状态机设计
  介绍了状态机的概念及其在FPGA中的应用，通过设计一个记忆游戏项目，展示了如何使用状态机来控制复杂的逻辑流程。

• 第9章：FPGA原语（Primitives）
  讲解了FPGA中的一些高级原语，如块RAM（BRAM）、DSP模块和锁相环（PLL），并展示了如何通过Verilog或VHDL代码实现这些功能。

• 第10章：数字与数学运算
  详细介绍了FPGA中如何处理数字和数学运算，包括有符号和无符号数的表示、加减乘除运算以及固定点和浮点数的使用。

• 第11章：I/O与SerDes
  讲解了FPGA的输入输出（I/O）特性，以及如何通过SerDes实现高速数据传输。通过实际项目，让读者理解如何配置和使用这些高级功能。

总结 《Getting Started with FPGAs: Digital Circuit Design, Verilog, and VHDL for Beginners》是一本非常适合初学者的FPGA入门书籍。它不仅涵盖了FPGA的基础理论知识，还通过大量实际项目和代码示例，帮助读者快速掌握FPGA的设计与开发技能。无论你是电子工程专业的学生，还是对FPGA感兴趣的工程师，这本书都将是你的理想选择。