第一篇基础文章
3.1 FPGA开发环境的安装
3.1.1安装高源软件。
用户可以在高云官网的开发者专区直接下载最新版本的云源码软件GOWIN FPGA Designer。云源软件有支持Windows和Linux的版本。网站可以下载教育版和全功能版，教育版无需许可证即可使用，全功能版在官网申请许可证后才能使用。申请许可证时，需要填写用户电脑的MAC地址，即一个许可证只能被一台电脑使用。全功能版和教育版的主要区别在于支持的设备型号不同。教育版仅支持小型设备，全功能版支持高云所有PFGA设备。
双击高的源软件安装程序，在打开的界面中点击“下一步”和“I树”进入软件安装组件选择对话框，如图3-1所示。
图3-1云源软件安装组件选择界面
图3-1中的组件主要包括Gowin开发环境和程序下载组件Gowin programmer。默认情况下，所有选项都可用。点击下一步，进入安装路径设置对话框，如图3-2所示。用户可以选择软件安装的路径。
图3-2云源软件安装路径设置界面
单击安装开始软件安装。因为云源软件的功能比较简单，所以软件安装非常迅速。Gowin和Gowin编程器组件完成后，会自动弹出USB转JTAG驱动安装界面，如图3-3所示。
图3-3云源软件USB转JTAG驱动安装界面
云源码软件集成了USB转JTAG(边界扫描)驱动，方便通过USB接口下载FPGA程序，使用起来非常方便。
依次点击“下一步”，成功完成FTDI的USB转串口芯片FT232HQ的驱动安装。本书的配套开发板CGD100集成了FT232HQ下载的从USB到JTAG的电路模块。
安装ModelSim软件。
门拓的ModelSim是业界最好的HDL语言仿真软件，可以提供友好的仿真环境，是单片内核中唯一支持VHDL和Verilog HDL混合仿真的仿真器。ModelSim采用直接优化编译技术和单核模拟技术，编译模拟速度快，编译后的代码与平台无关，便于保护IP核。个性化的图形界面和用户界面为用户加快调试过程提供了有力的手段，是FPGA仿真软件的首选。
ModelSim可以独立完成HDL代码的仿真测试。AMD和Intel的FPGA开发环境都有自己的HDL仿真工具，也提供了与ModelSim软件的功能接口，可以嵌入到公司的FPGA开发环境中。云源软件本身没有自己的HDL仿真工具，也没有提供ModelSim的功能接口，所以只能独立运行ModelSim软件来完成HDL仿真。同时ModelSim可以编译高云FPGA的IP核，IP核的仿真库编译完成后，包含高云FPGA IP核的HDL文件就可以完全用ModelSim进行仿真，应用起来也非常方便。
接下来，先介绍一下ModelSim软件的安装步骤。
双击ModelSim安装程序文件打开软件安装界面，点击下一步进入安装路径设置界面，再点击下一步同意进入安装界面，如图3-4所示。
图3-4 ModelSim安装流程界面
安装图3-4所示界面后，弹出硬件安全密钥驱动安装界面，点击“是”完成安装，如图3-5所示。硬件安全密钥驱动其实就是安装ModelSim软件许可文件的工具。
图3-5硬件安全密钥驱动程序安装界面
如果HDL文件不包含任何IP核，可以直接使用ModelSim进行仿真。如果HDL文件中包含实例化的IP核，由于ModelSim是第三方软件，没有集成高云FPGA的IP核信息，所以需要在ModelSim中编译高云FPGA的IP核才能进行仿真。
首先在ModelSim的安装目录下新建一个“gowingw1n”文件夹，用来存放编译好的小蜜蜂系列FPGA器件(本书中支持开发板的FPGA芯片是小蜜蜂家族的GW1N-UV4LQ144)。创建文件夹后，打开ModelSim软件，点击菜单“文件更改目录.”打开对话框，将当前目录修改为新创建的“gowingw1n”路径。单击“文件新建库.”打开新建库对话框，并将库名改为prim_sim，如图3-6所示。
图3-6新IP模拟库编译界面
点击确定，完成仿真库的建立。依次点击“编译编译”打开编译源文件界面，在设置界面选择“库”为“prim_sim”，在云源码软件安装目录下设置文件路径为“IDEsimlibgowinprim_sim.v”，点击“编译”完成高云小蜜蜂家族FPGA器件的IP库编译，如图3-7所示。
图3-7编译源文件设置界面
3.2 cgd 100开发平台介绍
CGD100是专门为本书设计的低成本入门级FPGA开发板。本书中的例子主要涉及按钮、LED灯、数码管、蜂鸣器和串行通信接口。CGD100有这些功能接口。书中的大部分例子都可以在开发板上验证。由于本书中的例子比较简单，对芯片的逻辑资源需求不大，读者也可以购买其他接口类似的FPGA开发板来完成本书中的实验。其他开发板在完成本书的实验时，只需要根据开发板的用户手册，修改项目中的目标FPGA器件模型，修改程序顶层端口信号对应的管脚约束即可。如果读者使用其他公司的FPGA器件作为开发平台，当涉及到IP核的程序实例时，需要在相应的开发环境中重新生成具有所需功能的IP核。
CGD100的外形尺寸为90mm60mm，精心设计的电路板结构紧凑，布局美观，工作稳定性好。考虑到工程实例对逻辑资源的需求、产品价格等因素，CGD100开发板采用高云小蜜蜂家族FPGA系列GW1N-UV4LQ144作为主芯片。该芯片包含4608个4输入LUT4、3456触发器(FF)、180kbit块存储器(SSRAM)、256kbit用户闪存、16个18位宽乘法器、2个时钟锁相环(PLL)和125个用户IO。
CGD100主要有以下特点和功能接口。
l)主芯片采用高云小蜜蜂家族FPGA系列的GW1N-UV4LQ144，资源丰富，可用于FPGA入门实例项目的设计；2)256kbit闪存资源，有足够的空间存储FPGA配置程序；3)集成下载电路模块，只需一根USB线即可下载调试FPGA程序；4)50MHz外部晶体振荡器；5)独立的USB转串行接口，方便完成串行通信等功能电路；6)四个8段数码管共阴极，方便完成数字钟等功能电路；7)无源蜂鸣器，方便完成电子琴等功能电路；8)8个独立按钮；9)8个单色LED灯；10)4个三色LED灯(红、黄、绿)；L1)4位拉码开关；L2)80针扩展接口，扩展输出独立的FPGA用户管脚。审计刘清
