FPGA數位設計實驗是藉由Verilog硬體描述語言,實作出數位積體電路(IC, Integrated Circuits)系統,例如說計算機、販賣機……等等日常生活中隨處可見的系統,一直到個人電腦(PC)、甚至是飛彈控制系統,都是透過數位邏輯的理論去建構出來的喔。
所謂的數位邏輯(布林邏輯),可以想像成藉由一堆開(1)關(0)和記憶元件以達成我們要的功能,可以說只要想法(演算法)正確,沒有不能實現的功能呢!
而我們藉由硬體描述語言來撰寫我們的演算法,然後以數位積體電路的方式實現,現行的硬體描述語言有兩大種類:Verilog和VHDL,由於臺灣較流行Verilog,因此我們以Verilog為學習的主軸,但兩者其實都能達到一樣的目的。
學習Verilog最開心的事情,莫過於在FPGA實驗板上面看到其成果忠實呈現自己的想法!FPGA為「Field Programmable Gate Array」的縮寫,中文譯作「場可編輯邏輯閘陣列」,簡單來說,就是一顆IC已經包含了邏輯閘(開關電路)在內,但是需要我們去接線,以達成我們預期的功能。我們編寫的Verilog就是在告訴他要怎麼接線,然後把程式「燒錄」進去IC後,就可以在板子上看到我們預期的功能了!FPGA實驗板最大的優點就是可以重覆燒錄,所以想法錯了也沒關係,從實現出來的動作去看看是哪裡寫錯了再更改吧!可以一直嘗試到寫對為止,因此是非常好的學習工具。
在完成之後,你也就等於設計好一顆自己的數位IC了!透過這門課可以學到非常多實戰之後才會碰到的問題,而非只流於理論的理解,也因此能真正設計出實用的系統。
以下是實驗的示範影片喔~
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