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超详细！FPGA 入门学习蹊径全揭秘

On2025年2月5日
InFPGA学习那点事

各人好，，，，，，最近我收到许多同砚的提问，，，，，，希望我聊一下FPGA怎么学习、怎么进阶，，，，，，以及有哪些推荐的资料或书籍。。。。这期视频，，，，，，咱们就一起来深入探讨FPGA的学习蹊径。。。。

着实这个话题不太好讲，，，，，，由于每小我私家的学习要领、配景、目的，，，，，，以及可使用的学习时间和资源都纷歧样。。。。好比，，，，，，你可能是在校大学生，，，，，，学习FPGA是为了做数字电路实验、加入竞赛或者进入实验室；；；；；；也可能是研究生，，，，，，想用FPGA来加速算法或者开展相关研究，，，，，，但却不知从何入手；；；；；；尚有可能是想转专业，，，，，，把数字芯片设计或FPGA作为职业生长偏向。。。。这些都是给我留言的小同伴们的真真相形。。。。

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这几周我一直在起劲梳理学习蹊径，，，，，，发明不管配景和念头怎样，，，，，，学习蹊径自己照旧较量清晰的，，，，，，并且许多内容的学习有配合之处。。。。以是在这期视频里，，，，，，我会重点介绍入门FPGA的学习蹊径。。。。若是你刚刚最先学习FPGA或者有学习的妄想，，，，，，这期视频一定对你有资助；；；；；；要是你已经学了一段时间，，，，，，这里介绍的学习蹊径或许能让你少走弯路。。。。虽然，，，，，，若是你是FPGA能手，，，，，，也欢迎在谈论或弹幕里分享学习履历，，，，，，说未必能资助许多想学习的朋侪。。。。

总体来说，，，，，，我把学习蹊径大致分成四个部分，，，，，，划分是编程语言、基础知识、开发工具和下手实验。。。。关于每个部分，，，，，，我都会介绍和总结入门时应学习的知识点和要领，，，，，，也会推荐相关书籍和学习资料，，，，，，希望能助力你的学习。。。。我还总结了一个头脑导图，，，，，，涵盖这期视频的所有知识，，，，，，详细获取要体会在视频最后告诉各人。。。。

一、编程语言

这部分是必需掌握的内容。。。。和软件开发使用的C、C++、Java等语言差别，，，，，，FPGA开发使用硬件形貌语言（HDL）或者寄存器传输级语言（RTL）。。。。关于初学者，，，，，，先不讨论高条理综合，，，，，，纵然用C或Python来编程FPGA。。。。从各公司FPGA岗位需求来看，，，，，，RTL语言编程能力是必备的。。。。

主流的硬件形貌语言有Verilog、VHDL，，，，，，尚有System Verilog。。。。

VHDL和Verilog各有优弱点。。。。VHDL语法更严谨，，，，，，而Verilog更无邪，，，，，，更像C语言。。。。这个视频不是评判哪个语言更好，，，，，，入门时选择先熟练掌握一个语言就行。。。。我小我私家推荐先学习Verilog，，，，，，特殊是有一定C语言开发履历的人，，，，，，学习Verilog应该较量容易上手。。。。等积累一定开发履历后，，，，，，可以思量再学习VHDL，，，，，，由于现实项目中，，，，，，可能一部分�？？？？？？橛肰erilog写，，，，，，另一部分用VHDL写，，，，，，以是纵然VHDL写得不熟练，，，，，，也最好能或许看懂用VHDL写的设计。。。。

不管学习哪种语言，，，，，，主要学习内容有三点：语法、使用该语言举行设计、使用该语言举行验证。。。。

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（一）Verilog语法学习

关于Verilog语法的书许多，，，，，，但内容大同小异。。。。不管选哪本，，，，，，都建议认真看一遍。。。。Verilog语法不需要死记硬背，，，，，，但要对每条语法的基本用法和功效胸有定见。。。。其语法可分成可综合和不可综合两部分。。。�？？？？？？勺酆嫌锞淠芴焐杂Φ挠布缏�，，，，，，若是时间有限，，，，，，一最先可以先看可综合的Verilog语法，，，，，，这部分内容未几，，，，，，或许十几条左右。。。。掌握后，，，，，，再看主要用于验证和仿真的不可综合的Verilog语句。。。。

配合Verilog学习，，，，，，强烈推荐HDLBits这个刷题网站。。。。内里有许多由浅入深的基础性训练，，，，，，很是适合初学者。。。。建议各人把内里的问题做一遍。。。。若是时间特殊有限，，，，，，可以先做问题，，，，，，遇到不会的知识点再去查Verilog书，，，，，，通过实践来学习。。。。

（二）Verilog设计学习

设计主要有组合电路和时序电路两部分，，，，，，尚有很是主要的状态机，，，，，，这些都要熟练掌握。。。。HDLBits网站里有对应的问题，，，，，，各人可以去训练。。。。

（三）Verilog验证学习

关于初学者，，，，，，主要掌握怎样写一个简朴的测试平台以及怎样写一些简朴的测试用例就行。。。。验证可以很是重大，，，，，，下一期进阶篇再详细说。。。。

学习Verilog最大的难点是要从软件编程头脑转变为硬件编程头脑。。。。软件编程大多是顺序执行，，，，，，而硬件编程大多是并行执行。。。。学习Verilog时，，，，，，要多思评语句对应的硬件电路是什么样的。。。。好比写一个for循环、if – else语句、case语句，，，，，，它们会综合出什么样的电路。。。。关于给定的逻辑功效，，，，，，要能想象出电路结构，，，，，，并用Verilog语言实现，，，，，，同时能写一些简朴的测试用例和测试情形，，，，，，这样就说明对RTL语言部分学得较量通透了。。。。

（四）System Verilog学习

关于Verilog掌握较量熟练的朋侪，，，，，，推荐转向System Verilog。。。。现在业界许多至公司都把System Verilog作为主要开发语言，，，，，，它可以说是Verilog的“超等版”。。。。它加入了许多Verilog不支持但很是有用的功效，，，，，，好比自界说类型、结构体、联合体、接口等，，，，，，尚有一些用于仿真验证的特征，，，，，，业界常用的随机约束和UVM都是基于System Verilog实现的。。。。并且它简化了许多语法表达，，，，，，好比不必再纠结一个信号究竟是wire照旧reg，，，，，，直接用logic体现。。。。

不过，，，，，，现在不太推荐初学者一最先就学习System Verilog，，，，，，主要是没有特殊好的教程。。。。有一本书叫《System Verilog硬件设计和建模》，，，，，，我十年前买的，，，，，，它是很好的工具书，，，，，，但不是课本，，，，，，刚入门直接看会一头雾水。。。。等学完Verilog再看这本书，，，，，，就容易转向System Verilog。。。�；；；；；Ｉ杏幸槐臼椤禨ystem Verilog验证测试平台编写指南》很著名，，，，，，主要介绍和验证相关的内容，，，，，，好比面向工具、功效笼罩率、随机化测试、断言等，，，，，，想做验证的同砚必看，，，，，，但刚入门的同砚可以先不看。。。。

（五）仿真工具学习

学习编程语言时，，，，，，仿真工具很主要。。。。常用的有Mentor的ModelSim以及Synopsys的VCS，，，，，，二选一即可，，，，，，我小我私家用ModelSim较量多。。。。一样平常的FPGA开发工具会附带轻量级的FPGA仿真软件，，，，，，网上也有开源工具，，，，，，如Icarus Verilog，，，，，，尚有网页工具，，，，，，如ED Playground，，，，，，各人可连系现真相形选择使用。。。。

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二、基础知识

这部分主要有专业基础课以及和FPGA相关的专业知识。。。。

（一）专业基础课

包括电路、数字电路、盘算机系统结构、接口、数字信号处置惩罚等。。。。关于想转专业搞数字芯片或FPGA的朋侪，，，，，，推荐优先看数字电路，，，，，，其他专业课可凭证想从事的详细领域有目的地学习。。。。

（二）FPGA相关专业知识

包括FPGA芯片的结构以及基本组成单位的结构，，，，，，如查找表、逻辑单位、逻辑块、DSP、存储器等。。。。这部分内容推荐看FPGA官方文档，，，，，，许多FPGA的书里也有相关内容。。。。

（三）相识FPGA开发流程

主要包括设计仿真、综合映射、结构布线、时序收敛、下载和硬件调试等内容，，，，，，其中尚有许多小环节，，，，，，好比时序收敛、面积约束以及各个环节的仿真等。。。。作为初学者，，，，，，要知道为什么需要这些办法，，，，，，以及每个办法完成了什么功效。。。。

三、开发工具

现在主流的FPGA开发工具主要有两个，，，，，，AMD的Vivado和英特尔FPGA的Quartus。。。。各人可以凭证现真相形选择，，，，，，好比使用的是哪家的FPGA芯片或开发板。。。。入门阶段建议专注于一个平台，，，，，，没须要两个都学，，，，，，搞通一个，，，，，，另一个也就容易上手了。。。。

学习FPGA开发工具主要有三个目的：

（一）熟悉FPGA开发流程

好比怎么建设工程、添加源文件、运行编译流程、加入时序约束、分派管脚，，，，，，以及把天生的FPGA映像文件加载到FPGA里运行。。。。

（二）掌握常用IP的用法

在FPGA项目中会用到许多差别的FPGA IP，，，，，，如PLL、存储器等，，，，，，这些IP能提高设计效率，，，，，，阻止重复造轮子。。。。要学会设置和挪用这些常用IP。。。�；；；；；Ｉ杏幸恍┲卮蟮腎P，，，，，，如软核处置惩罚器Nios，，，，，，以及通讯用的IP，，，，，，如以太网控制器、PCIe、DDR控制器等，，，，，，一最先学习可能用不到，，，，，，进阶时再学习也来得及。。。。

（三）学习硬件调试和时序剖析要领

好比关于一个设计，，，，，，怎么看它的最大频率；；；；；；时序不收敛时，，，，，，怎么剖析并修改设计；；；；；；怎么使用硬件调试工具，，，，，，如Quartus里的SignalTap。。。。

关于FPGA开发工具的学习，，，，，，建议参考课本或参考书，，，，，，并且配合开发板学习。。。。

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四、下手实验

学习硬件不接触板子就像纸上谈兵，，，，，，以是最好连系开发板和参考书提供的实验例程，，，，，，重新到尾走几遍前面说的开发流程。。。。

市面上这类书许多，，，，，，内容也较量类似。。。。经典实验有数码管显示、流水灯控制、按键检测、红绿灯控制，，，，，，尚有常见总线的通讯实验，，，，，，以及数据处置惩罚和信号处置惩罚实验等。。。。我昔时看的是特权同砚的书，，，，，，好比《深入浅出玩转FPGA》，，，，，，可能都有十年历史了，，，，，，尚有一本较量新的。。。。其时我用的是学校的板子，，，，，，没买他的开发板。。。。现在这些开发板在某宝上许多，，，，，，购买时不必买太贵的，，，，，，基本功效具备就行。。。。大部分板子我没用过，，，，，，以是不做推荐。。。。若是你看好某个板子不确定是否合适，，，，，，可以在下方留言或者私信我。。。。

这期视频为各人梳理了入门FPGA的学习蹊径和知识点，，，，，，主要包括硬件语言、开发工具、基础知识和FPGA相关的硬件实验操作。。。。若是你掌握了这些，，，，，，就为下一阶段的学习打下了坚实基础。。。。我把这些知识点总结成了头脑导图，，，，，，各人可以去我的公众号凭证提醒操作获取。。。。

虽然，，，，，，这些内容提及来容易，，，，，，现实学习需要花许多时间和精神去钻研。。。。不管是学习FPGA照旧其他工具，，，，，，都是一份耕作一份收获。。。。除了学习专业内容，，，，，，我们还能作育自律能力、学习能力，，，，，，以及在波折和难题中前行的韧劲。。。。我相信支付终有回报，，，，，，明天的你会谢谢今天起劲的自己。。。。

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