HDL & FPGA 学习 - IP 模块收集，推荐书目，参考

目录

2 模块收集（不定期更新）

2.5 数字电路设计实用技术

3 参考

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编辑整理 by Staok，始于 2021.2 且无终稿。转载请注明作者及出处。整理不易，请多支持。

本文件是“瞰百易”计划的一部分，尽量遵循“二项玻”定则，致力于与网络上碎片化严重的现象泾渭分明！

本文系广泛撷取、借鉴和整理，适合刚入门的人阅读和遵守，已经有较多经验的人看一看图个乐，如有错误恭谢指出！本文已经是长期积累和堆叠而形成一定规模，不必按照从前到后的顺序去看，可以挑感兴趣的章节去看。

本文为简述风格，本意即记录要点和便于快速拾起。

本文对应的 Github/Gitee 仓库地址，本文最新的原文 和 一些源码、备查手册等等 均放在里面。

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2 模块收集

p.s 以下为列举日常项目中用到的可以开源的部分模块源码（Verilog or VHDL）或者实现思想（就是留个坑，但还没写）。

• Github 上有哪些优秀的 Verilog/FPGA 项目？ 有很多好的推荐项目和回答！

• WangXuan95 (WangXuan95) / Repositories (github.com) 开源了许多 Verilog IP。

• Alex Forencich 的 GitHub 主页 开源了许多 Verilog IP，Verilog IP cores - Alex Forencich。

• FreeCores (github.com) A home for open source hardware cores。

• pConst / basic_verilog 的常用代码。

  文件位置：./pConst 的 basic_verilog-master.zip

• Analog Devices, Inc。

• OpenCores。在这个网站上可以看到各种经过工程师验证过的内核，比如8051、OpenRisc、AVR、MIPS32等。

• 李锐博恩 Verilog编程实例。

• NingHeChuan 的 ip_lib ——构建自己的IP库，搭建起你的数字积木。

  文件位置：./FPGA学习和规范 的参考源码/NingHeChuan 的 ip_lib/

• 类MCU的时间片轮询实现，晶振时钟通过PLL IP得到准确时钟，每个PLL有五个输出，分别分频得到运行周期为 10MHz、5MHz、1MHz、1KHz、100Hz的程序的入口，把不同功能的程序直接放在想要按照某个周期运行的程序入口即可。这个直接写到模板的Top文件即可，不用作为一个模块。

• 根据寄存器或者外部引脚的电平组合等信息，可以在运行时任设或者有限改动FPGA内部逻辑的输出引脚，就像STM32的外设引脚切换或者K10的FPIOA一样允许用户将255个内部功能映射到芯片外围的48个自由IO上。

• 按键消抖

  思想：当“按键可以检测标志位”有效时，按下的边沿触发启动一计数器，同时标记“按键可以检测标志位”失效，当计数器计数到一定值后，再检测按键是否处于按下状态，如果是则标记“按键有效”标志位做输出，如果不是则停止计数，同时标记“按键可以检测标志位”有效，同时清空计数值。

  sopc 读取外部按键设计思路，引脚输入后先在FPGA的逻辑上先实现一个去抖，然后把无毛刺的稳定的信号传给 nios ii 输入脚，然后 nios ii 里面实现一个外部引脚沿中断。

  文件位置：./FPGA学习和规范 的参考源码/按键消抖/

• 特定序列检测与发送

  思想：用 case 语句实现简单的一段状态机即可。

• PWM信号产生

  思想：占空比值与一个向上计数器计数值比较，当占空比值比计数值大时输出高电平，小时输出低电平。

  参考“小梅哥 AC620V2开发板配套资料”的无源蜂鸣器章节和例程。

• I2C模块

  小梅哥 FPGA进阶 第十六章 IIC协议详解+UART串口读写EEPROM

• SPI模块

  择时更新，交流可催更

• UART模块 看《FPGA设计-实战演练（逻辑篇）》 吴厚航 的随书源码。（@TODO 不过这个程序的最外层还不够明朗，需要再整理简化使用）

• 状态机

  注意点：

  • 关键是画好状态图；
  • 状态完备；
  • 组合逻辑条件完备；
  • 不能进入死循环；
  • 不能进入非预知状态。
  • 需要穷举所有状态对应的输出动作，或者使用 default 来定义未定义状态动作。
  • 推荐都使用三段式状态机。

  参考：

  • 文件位置：./FPGA学习和规范 的参考源码/fsm/
  • 三种状态机 基于FPGA的有限状态机浅析
  • 三段式状态机 万物基于状态机——状态机大法好
  • 三段式状态机 【BUG记录】三段式状态机编写问题及三段式状态机各部分功能分析

• …

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2.5 数字电路设计实用技术

《硬件架构的艺术：数字电路的设计方法与技术》，该书的译者序：“…实用且有效…作者系统打造出一栋由实用技术组成的大厦……一切从解决问题出发，解释怎么做，并给出原理图和代码，以及解决方案……本书主要内容涉及时钟和复位、多时钟域设计、时钟分频器、低功耗设计技术、流水线技术、字写顺序、消抖技术和电磁兼容性等内容”。该书针对以上方面给出了很多设计策略和实用方法，或者说对很多模块的设计给出了推荐的 HDL 和电路，适合当作工具书手办阅读。该书罗列了很多应该避免的有隐患的（甚至仿真的时候不容易发现而实际运行时候容易出问题的种种情况）综合后的数字逻辑电路，并由此给出了很多应该避免的 HDL 写法，以及查看综合后电路是否有已知的隐患；并也给出了推荐的数字电路形式。该书在网上容易下载到电子版。

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3 参考

p.s 本文一部分来自自己总结的经验，一部分来自参考。参考不是照搬，是选择我认为的精髓，每个人不同，所以推荐看一下这些参考，TA们都提供了很好的技巧。当然也许还有很多更好的资料，可以留言推荐。

p.s 正文中某些段落内容的旁边已经加注了参考和引用源，这里列出剩下的引用源。

• 《FPGA设计-实战演练（逻辑篇）》 吴厚航 在“资源下载”栏可下载随书课件和源码。
• 知乎 硅农。
• Verilog设计的原则和技巧和IP核的使用。
• 《基于FPGA的嵌入式开发与应用（徐光辉 程东旭 等编著）》。
• 还可以参考但还没看的：
  • 《FPGA设计-实战演练（高级技巧篇）》王敏志。
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