这篇文章介绍了从0开始计算机体系结构的学习(一)：FGPA预备知识与Vivado环境搭建，分享给大家做个参考，收藏极客之家收获更多编程知识

引入与预备知识

什么是FPGA？

FPGA（Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）是一种集成电路（IC），其硬件功能可以通过用户在现场编程来定义。与传统的ASIC（专用集成电路）不同，FPGA在制造完成后仍然可以根据需求进行重新配置。因此，它们被广泛应用于需要灵活性和可定制性且性能要求较高的场景中，如通信、信号处理、自动驾驶和物联网等领域。

FPGA的主要特点包括：

1. 可编程性：用户可以通过硬件描述语言（HDL），如Verilog或VHDL，来编写FPGA内部的逻辑功能，并通过工具进行综合、实现和下载到FPGA中。

2. 并行处理能力：FPGA支持高度并行的运算，多个逻辑单元可以同时独立工作，因此它们在处理需要高吞吐量的应用时表现优越，比如图像处理或信号处理。

3. 硬件加速：在某些特定的计算任务中，FPGA可以作为加速器，通过硬件来实现更高效的运算。

4. 灵活性：FPGA可以在开发阶段或部署阶段根据需求进行功能修改，而无需像ASIC那样重新设计和制造芯片。

FPGA通常应用在需要高性能、低延迟且具有高度灵活性和可定制性的领域，比如通信基站、航空航天、工业控制、加密处理等。

什么是Vivado？

Vivado 是由 Xilinx（赛灵思）公司开发的一套设计工具，用于 FPGA 和 SoC（System on Chip，片上系统）等可编程逻辑器件的设计、综合、仿真和实现。它是专为 Xilinx FPGA 和可编程 SoC 平台（如 Zynq 系列）设计的，并且提供了从设计输入到硬件实现的全流程支持。

Vivado 工具的主要功能和特点包括：

1. 综合（Synthesis）：将硬件描述语言（HDL）代码（如 Verilog、VHDL）转换为可以在 FPGA 上实现的门级电路。Vivado 提供了高效的综合器，可以优化设计的性能、面积和功耗。

2. 实现（Implementation）：综合后的设计需要经过映射、布局布线等步骤，才能变成实际可用于 FPGA 的逻辑配置。Vivado 通过自动化的工具实现这些过程，并提供了详细的报告和优化建议。

3. IP 集成：Vivado 支持对现成的 IP 核进行集成，这些 IP 核可以是 Xilinx 自带的，也可以是第三方开发的功能模块，能够极大地加快开发过程。Vivado 的 IP Integrator 允许设计人员图形化地集成和连接多个模块。

4. 仿真和验证：Vivado 提供了仿真功能，帮助设计人员在将设计下载到 FPGA 之前验证逻辑功能的正确性。通过仿真，设计人员可以在虚拟环境中测试设计的行为，减少错误和调试时间。

5. 调试工具：Vivado 中集成了硬件调试工具，如 Vivado Logic Analyzer 和 Integrated Logic Analyzer（ILA），可以帮助设计人员在 FPGA 上运行代码时实时监控内部信号的状态，便于查找和解决问题。

6. 高效的界面：Vivado 提供了现代化的图形用户界面（GUI），用户可以通过拖拽、连接组件的方式进行设计，同时也支持命令行和脚本操作，适合不同的设计需求。

Vivado 是 Xilinx FPGA 开发流程的核心工具，支持从 RTL（寄存器传输级）设计输入到最终配置文件生成的全流程，是 FPGA 设计工程师不可或缺的开发环境之一。

环境准备

Vivado下载安装

下载

下载通过百度网盘更加方便，教程和链接可通过此链接获取：win10安装vivado + vitis 2019.2 教程_vitis2019.2安装教程-CSDN博客

需要注意，其他版本的下载链接不附带vitis，故需通过上述链接安装。网盘直达：

Vivado19.2 安装包：链接：https://pan.baidu.com/s/1fPlNDzpC0EPXMhOloDyzfA
提取码：1234

安装教程

• 参考电子书：《达芬奇 Pro 之 FPGA 开发指南》第四章p110，访问链接：

通过网盘分享的文件：FPGA开发指南 V1.3.pdf
链接: https://pan.baidu.com/s/1Zqfn0Vq5Kqbzhe6X5WwMyA?pwd=5y97 提
取码: 5y97

• 也可直接参考本博客【较为完善】：最详细手把手教你安装 Vivado2019.2

需要补充一点，这里选项很重要（书上没写，也没有涉及图片）！！！选择vitis,我查了下，你选择vitis相当于选择了全家桶，包括了vitis + vivado,如果选择下面vivado选项的话，那么就没有vitis IDE.就不能进行PS端开发。

破解证书

详细教程请看本文：最详细手把手教你安装 Vivado2019.2

• 安装完成后自动打开许可证管理软件，点击 Load License，点击 Copy License，找到资源包里的许可证文件，点击 打开
• 也可以通过下图所示再次打开许可证管理软件，选择自己获得的license

VScode配置

请看教程：

• Vivado与Vscode编程环境的搭建_vivado关联vscode-CSDN博客

• VSCode配置verilog环境(代码提示+自动例化+格式化)_vscode verilog-CSDN博客

Vivado软件教程

请看教程：

• 03工具篇：Vivado软件的安装哔哩哔哩_bilibili
• 04Vivado软件的使用（第一讲）哔哩哔哩_bilibili
• 05Vivado软件的使用第二讲哔哩哔哩_bilibili

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