fpga學(xué)習(xí)歷程.

1、我的FPGA學(xué)習(xí)歷程回想起自己學(xué)FPGA，已經(jīng)有一段時(shí)間了，從開(kāi)始的茫然，到后來(lái) 的瘋狂看書(shū)，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)板，調(diào)電路，練習(xí)各種FPGA實(shí)例，到最后能獨(dú) 立完成項(xiàng)目，一路走來(lái)，感受頗多，拿出來(lái)和大家分享，順便介紹下自 己的一點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)所得，希望對(duì)初學(xué)者有所幫助。廢話(huà)不說(shuō)了，下面進(jìn)入正題， 學(xué)習(xí)FPGA我主要經(jīng)歷了這么幾個(gè)階 段：1、Verilog語(yǔ)言的學(xué)習(xí)，熟悉Verilog語(yǔ)言的各種語(yǔ)法。2、FPGA的學(xué)習(xí)，熟悉QuartusII軟件的各種功能，各種邏輯算法 設(shè)計(jì)，接口模塊(RS232,LCD,VGA,SPI,I2c等)的設(shè)計(jì)，時(shí)序分析，硬件 優(yōu)化等，自己開(kāi)始設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的FPGA板子。3、NiosII的

2、學(xué) 習(xí) ，熟悉NiosII的 開(kāi)發(fā)流程，熟悉開(kāi)發(fā)軟件(SOPC,NiosIIIDE),了解NiosII的基本結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)NiosII開(kāi)發(fā)板，編寫(xiě)NiosII C語(yǔ)言程序，調(diào)試板子各模塊功能。先來(lái)說(shuō)說(shuō)第一個(gè)階段， 現(xiàn)在主要的硬件描述語(yǔ)言有VHDL，Verilog兩種，在本科時(shí)老師一般教VHDL，不過(guò)現(xiàn)在Verilog用的人越來(lái)越多，其更容易上手(與C語(yǔ)言語(yǔ)法比較類(lèi)似),也更靈活，現(xiàn)在的IC設(shè)計(jì)基本都用Verilog。像systemC systemVerilog之類(lèi)的應(yīng)該還在萌芽階段， 以后可能會(huì)有較大發(fā)展。 鑒于以上原因我選 擇了Verilog作為我學(xué)習(xí)的硬件描述語(yǔ)言。其實(shí)有C語(yǔ)言的基礎(chǔ)，學(xué)起Ve

3、rilog的語(yǔ)言很簡(jiǎn)單，關(guān)鍵要有并行 的概念，所有的module, assign always都是并行的，這一點(diǎn)與軟件語(yǔ) 言有明顯不同。這里推薦幾本評(píng)價(jià)比較好的學(xué)習(xí)Verilog的書(shū)籍：1、verilog數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)教程，這本書(shū)對(duì)于入門(mén)是一本很好的書(shū)， 通俗易懂,讓人很快上手,它里面的例子也不錯(cuò)。但本書(shū)對(duì)于資源優(yōu)化 方面的編程沒(méi)有多少涉及到。2、設(shè)計(jì)與驗(yàn)證Verilog HDL，這本書(shū)雖然比較薄，但是相當(dāng)精辟， 講解的也很深入，很多概念看了這本書(shū)有種豁然開(kāi)朗的感覺(jué)，呵呵。學(xué)習(xí)Verilog其實(shí)不用看很多書(shū),基本的語(yǔ)法部分大家都一樣,關(guān) 鍵是要自己會(huì)靈活應(yīng)用,多做練習(xí)。Verilog語(yǔ)言學(xué)了一段

4、時(shí)間，感覺(jué)自己可以編點(diǎn)東西，希望自己編 的程序在板子上運(yùn)行看看結(jié)果，下面就介紹我學(xué)習(xí)的第二個(gè)階段。剛開(kāi)始我拿了實(shí)驗(yàn)室一塊CPLD的開(kāi)發(fā)板做練習(xí)，熟悉QuartusII的各種功能，比如IP的調(diào)用，各種約束設(shè)置，時(shí)序分析，Logiclock設(shè) 計(jì)方法等，不過(guò)做到后面發(fā)現(xiàn)CPLD的資源不太夠（沒(méi)有內(nèi)嵌的RAM、不能用SignalTapII，LE太少等），而實(shí)驗(yàn)室沒(méi)有FPGA開(kāi)發(fā)板，所以 就萌生了自己做FPGA開(kāi)發(fā)板的意圖， 剛好Cadence我也學(xué)的差不多 了， 就花了幾天時(shí)間主要研究了FPGA配置電路的設(shè)計(jì)， 在板子上做了Jtag和AS下載口， 在做了幾個(gè)用戶(hù)按鍵和LED，其他的口全部引出作 為I

5、O口，電路比較簡(jiǎn)單，板子焊好后一調(diào)就通了（心里那個(gè)爽?。Ｎ?選的FPGA是cycloneII系列的EP2C5,資源比以前的FPGA多了好幾 倍，還有PLL，內(nèi)嵌的RAM，可以試試SignalTapII，用內(nèi)嵌的邏輯分 析儀測(cè)試引腳波形， 對(duì)于FPGA的調(diào)試， 邏輯分析儀是至關(guān)重要的。 利 用這塊板子我完成了項(xiàng)目中的幾個(gè)主要功能：RS232通信，指令譯碼，配置DDS，AD數(shù)據(jù)高速緩存，電子開(kāi)關(guān)狀態(tài)設(shè)置等，在實(shí)踐中學(xué)習(xí)起 來(lái)真的比平時(shí)快很多， 用到什么學(xué)什么動(dòng)力更大。 這個(gè)時(shí)候我主要看的 數(shù)據(jù)有這幾本感覺(jué)比較好：1、Altera FPGA/CPLD設(shè)計(jì)（基礎(chǔ)篇）：講解一些基本的FPGA設(shè)計(jì)技術(shù)，

6、 以及QuartusII中各個(gè)工具的用法 （IP，RTL，SignalProbe，SignalTapII，Timing Closure Floorplan, chip Editor等），對(duì)于入門(mén)非 常好。2、Altera FPGA/CPLD設(shè)計(jì)（高級(jí)篇）講解了一些高級(jí)工具的 應(yīng)用，LogicLock，時(shí)序約束很分析，設(shè)計(jì)優(yōu)化，也講述了一些硬件編 程的思想,作為提高用。3、FPGA設(shè)計(jì)指南-器件，工具和流程：這本書(shū)看了他的目錄忍 不住就買(mǎi)了， 這本書(shū)講述了FPGA設(shè)計(jì)的各個(gè)方面， 雖然每個(gè)方面都是 點(diǎn)到為止， 但能讓你有個(gè)整體的概念， 了解FPGA的所有設(shè)計(jì)功能， 了 解FPGA開(kāi)發(fā)的整個(gè)流程。

7、4、在這里也推薦幾個(gè)學(xué)習(xí)FPGA比較好的論壇http:/ http:/ 其實(shí)上面的英文很簡(jiǎn)單， 很多時(shí)候不 敢看是因?yàn)閷?duì)自己沒(méi)信心或心靜不下來(lái)看。不過(guò)官方網(wǎng)站上資料很多， 剛開(kāi)始可能會(huì)覺(jué)得資料安排的有點(diǎn)亂， 不方便查找， 以后有時(shí)間我列個(gè)資料的鏈接目錄，整理一下，方便大家查找。到這里， 自己最FPGA的學(xué)習(xí)有一段時(shí)間了， 練習(xí)了很多實(shí)例， 自 己也編寫(xiě)了不少程序，也有了一些項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，算是對(duì)FPGA有些了解了。 在不斷的學(xué)習(xí)中發(fā)現(xiàn)FPGA不僅可以做邏輯設(shè)計(jì)， 算法設(shè)計(jì)等， 還能做 嵌入式開(kāi)發(fā)，altera先后開(kāi)發(fā)了Nios, Niosll兩款FPGA的嵌入式軟核，并有配套的軟件，剛開(kāi)始看到這些我

8、真是心中突然豁然開(kāi)朗， 學(xué)習(xí)真的 是無(wú)止境，又一個(gè)全新的領(lǐng)域擺在我面前，我決定學(xué)習(xí)Niosll，要學(xué)就要學(xué)最好。剛開(kāi)始入門(mén)是很痛苦的, 嵌入式設(shè)計(jì)需要從硬件到驅(qū)動(dòng)到軟件全部 熟悉,硬件系統(tǒng)問(wèn)題還不是很大（以前做過(guò)單片機(jī),DSP等MCU）,處理 器的架構(gòu)心里還有點(diǎn)數(shù), 對(duì)于驅(qū)動(dòng)和軟件工程, 剛開(kāi)始學(xué)習(xí)真的很頭痛。Niosll應(yīng)該還算比較新的內(nèi)容（應(yīng)該是2004年出的）,國(guó)內(nèi)的書(shū)籍不算很 多,網(wǎng)上這方面的資料也比較零碎, 所以我就開(kāi)始將Altera網(wǎng)站上這方 面的資料系統(tǒng)的看一邊,這里推薦幾本網(wǎng)站上的handbook：1、Embedded Design Handbook2、Nios ll Proc

9、essor Reference Handbook3、Nios ll Software Developers Handbook4、Quartus ll Handbook, Volume 4: SOPC Builder5、Quartus ll Handbook, Volume 5: Embedded Peripherals看完這些handbook,總算基本明白整個(gè)架構(gòu)，軟硬件設(shè)計(jì)方法， 驅(qū)動(dòng)的編寫(xiě)等, 感覺(jué)自己可以編一些嵌入式的程序了, 不過(guò)雖然前面做 的那塊ep2c5的板子支持Niosll系統(tǒng)，不過(guò)對(duì)于嵌入式設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)還是顯 得單薄了一點(diǎn),沒(méi)有SDRAM,Flash這兩個(gè)比較基本的模塊,Ep2C5

10、內(nèi)嵌的RAM太小,程序?qū)懖淮?而且每次總要絞盡腦汁優(yōu)化程序代碼 大小,很多時(shí)候優(yōu)化了后函數(shù)功能會(huì)受到限制,不利于初學(xué)者,也不利 于調(diào)試。所以到這里我有產(chǎn)生了自己做一塊Nios開(kāi)發(fā)板的想法（直接買(mǎi)比較貴,自己做便宜,而且還能鍛煉自己,一舉兩得）,通過(guò)借鑒其他開(kāi)發(fā)板, 選擇自己開(kāi)發(fā)板上需要包含什么模塊, 確定各個(gè)模塊使用什么 芯片，閱讀各個(gè)芯片的datasheet;畫(huà)出原理圖并做出PCB圖，這塊板 子我選的是Ep2c8Q208；比上一塊資源又將近多了一倍；板子上還有以 下模塊：SDRAM；Flash, EPCS4；RS232, USB,VGA,PS2,AD,DA,LCD等，滿(mǎn)足了一般開(kāi)發(fā)板的配置要求。板子回來(lái)以后調(diào)試了四五天，（flash工作了；LCD顯示了；RS232通了；USB通了 ；AD；DA工作了；SDRAM正常了.），真是每天都有