FPGA,按這4個步驟來一定會有不錯的效果

  FPGA 作爲一種高新技術,由於其結構的特殊性,可以重複編程,開發週期較短,越來越受到電子愛好者的青睞,其應用已經逐漸普及到了各行各業。因此,越來越多的學生或工程師都希望跨進FPGA的大門掌握這門技術。網絡上各種開發板、培訓班更是多如牛毛,彷彿在告訴你不懂FPGA你就OUT啦。那麼我們要玩轉FPGA必須具備哪些基礎知識呢?如何學習FPGA呢?下面我們慢慢道來。

  (一) 要了解什麼是FPGA

  既然要玩轉FPGA,那我們首先最重要的當然是要了解什麼FPGA。FPGA(Field-Programmable Gate Array),即現場可編程門陣列。看到編程兩個字碼農就笑了,不就是編程嘛,那可是我們的強項。且慢,此編程非彼編程。一定要把FPGA的編程和軟件編 程區分開來。

  軟件的編程,處理器會 逐條的把語言翻譯成各種控制信號,去控制內部電路完成一個個運算或操作。那麼FPGA的編程是怎麼實現的呢?無論Altera家還是Xlinix家的 FPGA,叫法有什麼差異,基本單元都相似,都是由真值表和D觸發器構成。改變真值表的值就改變了邏輯功能,再通過和D觸發器組合來實現任何時序邏輯。

  所以我們對FPGA的編程,實際上就是去修改這些真值表和連接關係,使他們組成一張專門的真值表,去實現特定的功能。這和軟件編程一步步運行程序有本質的區 別。要想玩轉FPGA,就必須理解FPGA內部的工作原理,學習如何利用這些單元實現複雜的邏輯設計。

  (二) 正確理解HDL語言

  HDL(Hardware Descripti on Language),硬件描述語言。通過名稱我們能看出來,HDL語言是一種“描述”語言,這一點和C語言是有本質區別的。正確理解描述的含義,對學好 HDL語言很有幫助。HDL語言只是用文本的方式把硬件電路描述出來。我們在閱讀HDL程序的時候,在腦子裏應該能反映出一個完整的硬件電路結構。

  從另一 方面說,我們在編寫HDL語言之前,就已經對要實現的電路有清晰的概念。所以HDL語言只是一個描述我們頭腦中具體電路的工具,玩轉FPGA的根本不是語 言而是邏輯電路設計。不要再糾結於我應該學習VHDL還是Verilog,那種語言更好學這些問題。如果把學習FPGA的重點放在學習語言上,死記硬背一 些語法,那自然是抓錯了重點。

  語言在日常使用中會越用越熟練,不需要花很長的專門時間去學習。當然一本好的參考資料可以隨時方便查詢會是很有幫助的。

  (三) 數字電路基礎

  說到底,FPGA就是一堆數字邏輯組合在一起實現特定功能而已。所以數字電路基礎知識是根本。如果你連觸發器,組合電路,時序電路,競爭,毛刺等等基本概念 還莫能兩可不清不楚的話,那玩轉FPGA只能是癡人說夢的幻想了。我們必須要好好的學好數字電路基礎這門課,基本的數字電路爛熟於心。

  把這些基礎打牢固, 再往更深的方向發展。什麼時候能夠從抽象的算法中提煉算法的結構,再分解成具體的模塊並通過硬件電路實現出來,這時候就算從菜鳥級別步入老鳥級別了。

  (四) 硬件設計思想

  這一點應該說是重中之重。學習FPGA,一定要有硬件設計思想。在軟件編程的時候,比如1秒鐘能實現5次乘法運算,那系統要求1秒鐘實現50次乘法運算怎麼 辦,我們會儘可能的優化代碼,讓代碼更簡潔更高效,或者提高系統主頻,讓系統跑的更快。但是在FPGA裏面我們不是這種思維方式。

  在FPGA裏實現一個乘 法器不夠用,那我就實現兩個實現三個去滿足系統要求;我可以進行流水線設計;串行運行方式不夠快了,我可以先串並轉換,再並行的做處理……只要FPGA的 資源夠用,我可以充分利用資源去滿足系統要求。因爲在我手裏的就是一堆硬件資源,我要做的是把他們組合成一個好用的電路。

  評價硬件描述語言寫的好壞的標準 和其他軟件編程語言的標準是完全不同的。因此一定要摒棄軟件編程的一些固有思路,學會用硬件的方式去解決問題。時刻提醒自己正在設計的是一個電路,而不是 一行行空洞的代碼。這是很多做軟件編程的人很難跨過的坎。

  FPGA學了很久還在糾結到底是用IF_else語句好呢還是用case語句好?而不能透過這些 語句表面看到他們所具體代表的電路。只有建立了硬件設計思想,纔有更深入學習FPGA的可能。

  最後給大家分享一些學習方法以及以後學成在面試中應該注意的所有需要注意的細節的相關資料

  概念這麼多,我該如何學

  http://www.makeru.com.cn/live/4034_1461.html?s=45051

  如何做好精準職業規劃(面試精講)

  http://www.makeru.com.cn/live/4006_1429.html?s=45051

  釋放潛能:學習效率提升、編程能力提升

  http://www.makeru.com.cn/live/3507_1276.html?s=45051


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