第六章 FPGA开发环境的搭建
在进行FPGA 开发之前，必须先搭建一套"好用"的开发环境。本章详细介绍五个软件的安装教程：Vivado（FPGA 开发）、Modelsim（仿真）、Visio（绘图）、MindMaster（脑图）、Notepad++（编辑器）。软件虽多，但各有妙用，能显著提高开发效率。
本章在讲什么
- 软件安装的通用注意事项——安装前必须检查的7 件事；
- Vivado 2020.2 的安装——FPGA 主开发工具；
- Modelsim 的安装——Verilog/VHDL 混合仿真工具；
- Visio 的安装与模具添加——画框图、波形图、流程图；
- MindMaster 的安装——思维导图整理设计思路；
- Notepad++ 的安装与配置——代码编辑器及插件、编码格式等设置。
核心概念拆解
1. 软件安装注意事项（通用七条）
- 按推荐版本安装：版本差异会导致奇怪的问题；
- 关闭杀毒软件和防火墙：否则可能导致安装失败；
- 检查Windows 账户名：账户名含中文或特殊字符会导致安装失败或装完无法正常工作；
- 建议断网安装；
- 安装路径不能有中文和特殊字符：路径只允许字母、数字、下划线；
- 耐心等待，不可强行中断：FPGA 开发工具安装耗时，中断后只能重来；
- 安装Vivado 时不要连接下载器：否则USB Cable Driver 可能安装失败，下载器无法使用。
2. FPGA 开发软件：Vivado 2020.2
不同FPGA 厂商必须使用配套开发软件（Xilinx 用Vivado、Intel/Altera 用Quartus、Lattice 用Diamond 等）。领航者板载Xilinx ZYNQ7000 芯片，所以用Vivado，版本选最稳定的2020.2。
Vivado 简介：Xilinx 于2012 年发布的集成设计环境，目标是提升生产力、缩短上市时间、实现可编程系统集成，完成RTL 到比特流的设计流程。
安装要点：
- 安装包在工具盘B 盘→Vivado 文件夹（也可从Xilinx 官网下载：china.xilinx.com/support/download.html）；
- 解压目录路径只能含字母、数字、下划线；
- 双击"xsetup.exe"，等待约1 分钟进入引导页。断网安装时会出现两个联网检测弹窗，都选"Ignore"跳过；
- 支持的操作系统：Windows 10 专业版/企业版（64 位）、Red Hat/CentOS/SUSE/Ubuntu 等Linux 发行版（64 位）；
- 组件选择页保持默认即可——注意最下方"Disk Space Required"显示安装需占用85.37GB 磁盘空间（实际使用约59.13GB），确认磁盘剩余空间足够；
- 勾选3 个"I Agree"后设置安装路径（同样不能有中文），Summary 页确认配置后点"Install"；
- 安装期间会占用大量CPU 和内存，建议关闭其他软件；中途弹出提示时断开所有Xilinx 下载器与电脑的连接再点确定（否则下载器驱动安装失败）；
- 安装完成后可能出现"Vivado License Manager"窗口，可选择30 天试用期或使用正版License。
3. 仿真软件：Modelsim
Modelsim 简介：Mentor 公司出品的业界优秀仿真工具，单一内核支持VHDL 与Verilog 混合仿真，编译仿真速度快、代码与平台无关。版本分SE（最高级）、PE 和OEM（集成在FPGA 厂商工具中的版本），这里用功能最全的SE 版本。
安装要点：
- 双击"modelsim-win64-2020.4-se"进入引导页；
- 建议把安装路径从默认C 盘改到常用软件盘（避免占用系统盘空间）；
- 安装过程中两次弹窗：创建桌面快捷方式选"是"；将Modelsim 加入Path 变量选"是"（可从DOS 命令行执行）；
- 最后询问是否安装HW 安全key 驱动：有License 选"否"（选"是"会重启电脑）；若装完用不了，卸载后选"是"重试；
- 使用需要添加License，请支持正版。
4. 绘图软件：Visio
Visio 是Microsoft Office 成员，用于绘制系统框图、波形图和流程图，便于理清程序设计思路。
安装要点：
- 安装前关闭所有Microsoft Office 软件，否则提示版本冲突；
- 按系统位数运行setup64 或setup32，进度条到100% 即完成；
- 首次打开会弹激活向导（不激活只能试用）；
- 光盘还提供自制的"Visio 模具"（画波形图直接调用，省时间）：把模具文件复制到指定路径后，在Visio 的"形状"栏里即可看到。
5. 脑图软件：MindMaster
思维导图用于整理工作思路、简化流程、任务管理，FPGA 开发中可绘制程序设计思维脑图。安装流程很常规：同意许可证→选路径→勾选快捷方式→安装完成。注意：带Pro 标签的模板需付费，普通"单向导图"免费够用。
6. 编辑器：Notepad++ 及其配置
Notepad++ 是Windows 下的文本编辑器，有语法高亮、语法折叠、宏和外挂模组，适合写代码，免激活，装完即用。
安装步骤简单：选简体中文→同意协议→选路径→保持默认插件→勾选"Create Shortcut on Desktop"→完成。
使用前的五项重要配置：
- 添加插件：安装包里有readme 文件指导添加两个插件——
ComparePlugin.dll（代码对比）和HexEditor.dll（十六进制查看），按readme 操作后可在"插件"菜单中看到它们； - 关联".v 文件"：设置→首选项→文件关联，输入".v"添加到注册扩展名，让.v 文件默认用Notepad++ 打开；
- 设置文件编码格式：编码格式错误会导致FPGA 工具加载文件时显示乱码——用ISE/Vivado 软件时选对应编码；用Quartus II/PDS 软件时选另一种编码；
- 备份设置：正常使用不需要备份，按推荐设置即可；
- 语言设置：勾选"替换为空格"（把Tab 键替换为空格），防止FPGA 加载文件时代码格式混乱；顺便可关闭自动更新。
特别声明：本教程所涉软件只供教学使用，不得用于商业用途。
初学者容易踩的坑
- 账户名是中文：这是最常见的隐形杀手——Windows 用户名含中文时Vivado 安装会失败或装完无法运行，装之前务必确认；
- 路径里的中文和空格：安装路径、解压路径含中文/特殊字符都可能出问题，一律用字母+数字+下划线；
- 安装时下载器插在电脑上：会导致USB 下载器驱动安装失败，装Vivado 前拔掉所有Xilinx USB 设备；
- 中途强行重启/关机：安装过程不可中断，中断只能重装；
- 磁盘空间不足：Vivado 声称需要85GB，实际约60GB，装之前确认磁盘剩余空间；
- 杀毒软件拦截：安装前关闭杀毒软件，否则部分文件可能被误杀；
- Notepad++ 编码格式与开发工具不匹配：写好的代码在Vivado 里打开变乱码，多半是编码格式设错了；
- 用了Tab 缩进：不同编辑器对Tab 的解释宽度不同，务必开启"替换为空格"。
小结 & 下一步
本章搭建了完整的FPGA 开发环境五件套：Vivado 2020.2 完成RTL 到比特流的设计、Modelsim SE 做混合仿真、Visio 画框图波形图（配自制模具）、MindMaster 画思维脑图、Notepad++ 写代码（配代码对比/十六进制插件、.v 文件关联、正确编码格式和空格缩进）。安装环节的通用规则是：推荐版本、关闭杀软、检查账户名、路径无中文、耐心等待、断开下载器。
环境搭好后，下一章我们正式进入第一个FPGA 实验——点亮LED 灯，走通从新建工程到下载验证的完整流程。