FPGA入门之我见

很早就想写这么篇短文，和大家交流学习的些许经验和心得。但一直有各种干扰，致使一拖再拖，这阵子赶上米国佬过圣诞，咱也忙里偷闲，赶紧把这篇短文码掉。。嘿嘿。群里时常有新人呈周期性的问诸如，“我该如何学HDL？”，“非阻塞和阻塞有啥区别？”之类的问题。在此，笔者扯两句自己的学习体会，对这些问题一并予以回答。英文资料不一定能培养出优秀的FPGA工程师，但拒绝英文资料的工程师至多是个合格的工程师。如图所示，纵轴代表综合水平，横轴代表时间，理论决定了由经验带动的水平提升的上限。而如果能经常参考英文资料，上限可以适当提高，如图中的虚线。在一开始便强调英文的重要性是因为学习FPGA第一手的资料是大量的官方资料 【FPGA入门之我见】 在FPGA的学习过程中，初学者常常面临诸多困惑，比如如何高效地学习硬件描述语言（HDL），以及如何理解非阻塞和阻塞赋值的区别。本文旨在分享一些个人的学习体会，帮助新人更好地踏入FPGA的世界。 英文资料的重要性不容忽视。虽然英语可能不是每位工程师的强项，但FPGA领域的原始资料大多以英文为主，如官方教程、用户指南、设计手册、应用笔记和技术白皮书。依赖翻译版的资料可能会导致信息滞后或理解不准确，因此，掌握一定的英文阅读能力对于提升FPGA工程师的综合水平至关重要。初期可能需要花费更多时间去查阅英文资料，但长期来看，这将有利于拓宽知识视野，提高技术水平。 理解FPGA并非单片机。学习FPGA不能简单套用学习单片机的方法，即仅通过读教材、了解I/O口和控制字，然后用C语言编写程序。FPGA的核心在于硬件编程，其工作原理基于硬件描述语言（HDL）来构建逻辑电路。因此，真正的入门应该是深入理解FPGA的内部结构，例如了解基本逻辑单元（如Altera的LE或Xilinx的Slice），这样才能更好地利用HDL进行设计，并理解代码如何映射到硬件。 关于HDL，它并不等同于C语言。HDL用于描述硬件行为，其语法受到硬件结构的限制。例如，时序逻辑的敏感列表通常只有时钟和复位信号，这是因为FPGA中的寄存器通常是单沿触发，异步复位。不同的厂商（如Altera和Xilinx）对复位信号的处理可能不同，这也反映在HDL的编写中。此外，对于有限状态机（FSM），推荐使用one-hot编码，因为它能有效利用FPGA的资源，减少逻辑门的数量。 为了更好地控制设计结果，设计师需要掌握综合器的工作原理，理解特定的coding style如何影响硬件映射。例如，对于内存和乘法器等复杂组件，可以直接使用厂商提供的IP核（如Altera的megawizard和Xilinx的core generator），这不仅可以确保设计意图的准确性，还可以利用预优化的硬件模块提高性能。 FPGA入门需要跨越语言障碍，理解FPGA的本质是硬件编程，而非传统的软件编程。深入学习HDL的规则和特性，掌握FPGA内部结构，以及灵活运用厂商提供的工具，这些都是成为优秀FPGA工程师的关键步骤。通过不断实践和学习，逐步积累经验，才能真正掌握FPGA设计的主动权，提升设计水平。