前言

随着信息技术的飞速发展，硬件设计领域的技术不断推陈出新，给我们的生活带来了前所未有的变革，从智能手机到物联网设备，再到人工智能，技术进步无处不在。在这一轮技术革命中，现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array,FPGA）作为一种高度灵活、性能强大的硬件平台，凭借其独特的并行计算能力、低延迟特性和可定制性，已成为现代电子系统和嵌入式系统开发的核心技术之一，在多个关键领域展现了不可替代的作用。

尽管FPGA优势明显，但其设计与开发过程往往需要较高的专业技术和深厚的工程背景，这也使FPGA的学习和应用存在一定的门槛。FPGA设计通常涉及硬件描述语言（如VHDL、Verilog）的使用、设计工具链的掌握、硬件电路的设计和调试等多个方面，这对于许多工程师尤其是初学者来说，无疑是一个巨大的挑战。FPGA设计不仅要求开发者具备扎实的数字电路基础，还需要熟悉不同开发工具和平台的操作流程，这使许多初学者在面对FPGA技术时感到无从下手。因此，如何降低FPGA技术的学习难度，并帮助初学者迅速上手，成为一个亟待解决的问题。

基于以上考虑，作者决定编写一本适合初学者认知发展路线的FPGA入门教程。本书旨在为初学者提供一条清晰易行的学习路径，从FPGA的基本概念到实际设计应用，循序渐进地带领初学者掌握FPGA开发的核心技能。无论你是电子工程专业的学生、刚接触FPGA的爱好者，还是希望在项目中采用FPGA技术的工程师，本书都将为你提供坚实的基础，帮助你快速入门并开展实践。

全书共9章，第1章给予读者学习FPGA的若干建议，并讨论了与FPGA相关的职业发展路径和就业前景；第2章带领读者认识什么是FPGA，了解FPGA的作用、FPGA的发展史以及国内外FPGA的相关厂商；第3章介绍FPGA开发所需的Verilog编程语言，用简短的篇幅讲解Verilog较为常用的可综合语法；第4章介绍编写Testbench常用的Verilog不可综合语法；第5章介绍相关仿真和综合工具的使用；第6章介绍企业常用的Verilog编程规范；第7章介绍FPGA开发的一些常用设计思想和技巧；第8章带领读者认识开发板并进行简单的上板验证实操，实现从理论学习到动手实践的平缓过渡；第9章介绍FPGA相关的竞赛，让读者学以致用。本书在介绍语法时，将可综合语法与仿真语法（不可综合语法）放在不同章节进行讲解，以避免初学者因语法混用而难以上板实践；另外，本书除了介绍相关语法知识外，在章节编排上力争按初学者思维逻辑对知识进行讲解，使读者完成本书的学习之后即可具备FPGA的相关基础知识，并能开展基础的开发工作。

感谢作者所在课题组历届研究生参与本书的资料收集与整理工作，熊启金、潘春权、钟恩辉、黄志恒、李润熠、林哲、朱福明、符核、徐哲远、卢至兆、张振宁、陈鸿冰、包文彬、陈胜堃、陈剑崧、张良翮、吴文浩、丁永强、林立嘉等同学为本书的顺利出版付出了巨大的努力。此外，福州大学物理与信息工程学院的魏榕山、黄立勤、郑海峰、高跃明、黄继伟、郑向涛、邹纯博、乔永明、张昂、陈建、林旭、冯忱晖、钱慧、王仁平、施隆照、林珊玲、陈锋、吴林煌等老师也给出了很多中肯的意见，在此一并表示感谢。

感谢清华大学出版社对本书的出版给予的帮助，再次谨向所有在本书的编写和出版工作中给予鼓励和帮助的各界人士表示衷心的感谢！此外，在写作过程中，本书参阅了国内外相关的论文和著作，特别是参考文献中列出的论著，在此一并表示谢意。

因作者水平有限，书中错误在所难免，如果您在本书中发现有疏漏或错误，或是您对本书存有疑惑，敬请与作者或出版社取得联系。

本书的配套课件来自课题组的精心制作，读者可自行从清华大学出版社网站下载。

作者2025年5月