第一个工程：点亮LED，从零到一

说实话，每次拿到一块新开发板，我做的第一件事都是点亮一个LED。这就像程序员写"Hello World"一样，是个仪式感。但更重要的是，它能帮你验证整个开发链条——从软件安装、工程创建、代码编译到硬件下载，每个环节都没问题。

这一章，我们就来走完这个流程。你跟着我做一遍，后面30章的路就顺了。

1. 创建Diamond工程

打开Lattice Diamond软件，我习惯先建个文件夹。比如在D盘下建个MachXO_Project，里面再按章节分。这样项目多了不乱。

具体步骤：

1. 点击 File → New → Project
2. 弹窗里选 New Project，点OK
3. Project Name填 led_blink，Location选你刚建的文件夹
4. Next到Device Selection页

这里要注意了，开发板型号别选错。MachXO系列有好几款，你得看板子上的丝印。我用的这块是 LCMXO2-1200HC-4TG100C。如果你不确定，翻翻板子背面，或者看包装盒上的标签。

选好器件后，一路Next到底，Finish。工程就建好了。

2. 编写Verilog代码

工程建好后，左侧的File List面板是空的。我们需要新建一个Verilog源文件。

右键点击 Input Files → New File → 选择 Verilog File，文件名写 led_top.v。

然后敲入以下代码：

module led_top (
    input  wire clk,      // 板载时钟，12MHz
    input  wire rst_n,    // 复位，低有效
    output reg  led       // 板载LED
);

// 分频计数器
reg [23:0] cnt;

always @(posedge clk or negedge rst_n) begin
    if (!rst_n) begin
        cnt <= 24'd0;
        led <= 1'b0;
    end else begin
        cnt <= cnt + 1'b1;
        // 当计数器满时，翻转LED
        if (cnt == 24'd11_999_999) begin
            cnt <= 24'd0;
            led <= ~led;
        end
    end
end

endmodule

这段代码的逻辑很简单：用12MHz时钟计数，计到1200万次（差不多1秒）就翻转一次LED。这样你就能看到LED以1Hz的频率闪烁。

3. 综合与布局布线

代码写完了，接下来要把它变成FPGA能理解的比特流。这个过程分两步：Synthesis（综合）和 Place & Route（布局布线）。

在Diamond的Process面板里，你会看到一排流程按钮。双击 Synthesis Design，软件就开始综合了。说白了，综合就是把Verilog代码翻译成逻辑门和触发器的网表。

综合完成后，双击 Place & Route Design。这一步是把逻辑门放到FPGA内部的物理位置上，并连好线。你可以想象成：综合是画了张电路图，布局布线是把这个电路图焊到板子上。

嗯，这里有个小坑。如果你综合时报错说 Unresolved reference to 'clk'，八成是顶层模块名字写错了，或者文件名和模块名不一致。我当年就因为这个卡了半小时，后来发现是文件名多打了个空格。

4. 下载比特流到开发板

布局布线成功后，Process面板里会多出一个 Bitstream File 的选项。双击它，生成 .bit 文件。这就是我们要下载到板子上的二进制文件。

接下来，把开发板通过USB线连到电脑。打开 Programmer 工具（Diamond自带）。

点击 Detect Cable，软件会自动识别你的下载器。如果识别不到，检查一下驱动有没有装好。Windows下有时候需要手动安装FTDI驱动。

识别成功后，点击 Add Device，选择刚才生成的 .bit 文件。然后点 Program。

几秒钟后，你会看到板子上的LED开始闪烁。那一刻，说实话，挺有成就感的。

5. 本章知识体系

为了让你对整个流程有个直观印象，我画了张图：

这张图把整个流程串起来了。你做完一遍后，再回头看这张图，会发现每一步都对应着你刚才的操作。

6. 避坑指南

最后，我总结几个新手最容易踩的坑：

• 器件选错 —— 前面说过了，这是最隐蔽的错误
• 端口约束没写 —— 代码里写了clk和rst_n，但没告诉软件它们对应板子上的哪个引脚。下一章我们会讲怎么加约束文件
• 下载线没插牢 —— 别笑，我见过有人折腾一上午，结果是USB线松了
• LED正负极接反 —— 有些开发板的LED是高电平点亮，有些是低电平。代码里我默认了高电平点亮，如果你的板子是反的，把 led <= ~led 改成 led <= led 试试

好了，第一个工程到这里就结束了。你成功点亮了LED，也走通了整个开发流程。后面的事情，无非是在这个框架上添砖加瓦。

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