前言

从20世纪90年代到21世纪的发展，从PLD到SoC FPGA的演变，从130nm到14nm的突破，FPGA以现场可编程技术、高速并行等特性广受用户青睐，直到近年来异构FPGA开始逐步替代ARM/DSP, FPGA加速成了标配。

本书所介绍的FPGA是由全球最大可编程器件供应商Altera公司（2015年12月被Intel公司收购，但产品没有止步）设计的，Altera公司已有30余年历史，在可编程逻辑、SoC等方面具有雄厚的技术力量，是高校及各大公司最青睐的FPGA厂商之一。Altera公司成功的全球大学人才培养计划，以及亚洲创新设计大赛、Altera杯赛等，多年来为工科学生提供了广阔的平台，使他们以发散性思维释放创造力，也成就了很多FPGA工程师。就FPGA应用技术、软件平台及整个FPGA生态系统而言，Altera公司多年来始终立于不败之地，首屈一指。

在数字电路高速发展的今天，如果没有FPGA的辅助，我们就还局限于线程的思维中，难以实现并行加速算法。正是由于FPGA的强大，才实现了不可能的创造，突破了不可能的极限。

FPGA开发需要充实的数字、模拟电路基础，熟练的电子设计的经验，同时更需要掌握高速并行设计的设计思维，由于其功能强大、设计自由，在技术开发方面发挥了巨大的作用，已是数字电路中的一大分支，成为高校教师、学生、科研人员、工程技术人员必会的技术。使用FPGA，可以缩短设计周期，提高产品的性能，突破不可能的极限，打破常规。

本书由浅入深，全面、系统地介绍了Altera FPGA的开发设计流程。笔者先后咨询了多名FPGA初学者，研究了多位高校大学生的FPGA学习现状，并结合多所高校EDA老师的反馈意见，经过精挑细选，制定了本书的框架及实战例程。本书每个例程均具有很强的针对性，力求做到从模块到系统，由顶层到底层，步步为营，脚踏实地地介绍FPGA的技术精髓。

本书通过硬件设计与时序电路的构思，同步Quartus Ⅱ与Modelsim软件的协作，完成了多个具有针对性的例程开发，由点到面，从驱动到系统集成，从电路设计到时序优化，每个例程均包含了一个完整的FPGA开发流程，以方便读者进行学习与实践。

本书非常注重FPGA设计实践，遵循DUT的开发流程，尤其是设计、仿真及调试。通过学习本书的内容，读者可以全面掌握Altera FPGA的开发流程。在本书第1版中，笔者一直强调“完美是没有极限的”；伴随第2版的编写，在无数修正与完善的过程中，笔者体会到“从正确走向完美，是遥远且艰辛的旅程”；第3版删除了很多内容，新增了更多的包括深入学习FPGA在内的内容，笔者体会到“我们总是一边在努力，一边在放弃”，只有不断学习，才能不被淘汰。

FPGA开发之难，就难在时序设计的准确性，正因为如此，设计者不断通过软件仿真、时序约束、硬件调试、产品测试来完善自己的设计。想要学会FPGA简单，想要学好FPGA很难。本书提供的例程仅仅是简单的设计、调试的流程，本书的目的是希望读者能够通过阅读本书掌握FPGA的开发流程，养成FPGA设计的良好习惯，更好地构思、调试、解决FPGA开发中遇到的问题，能够在最短的时间内实现完美的FPGA系统。

针对本书读者进行实战FPGA设计开发的平台，笔者专门设计了配套的FPGA开发套件—VIP Board。该开发套件与本书例程逐一对应，支持本书所有例程，并且附加了更多的图像处理用例与教程。需要购买套件实战演练的读者，可以打开网页http://crazyfpga.taobao.com进一步了解；更多关于本书配套FPGA板卡的硬件资源及PCB设计方面的内容，请参考本书第2章相关内容。