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怎样学习FPGA
一、入门首先要掌握HDL（HDL=verilog+VHDL）。。 。
第一句话是：还没学数电的先学数电。。 。然后你可以选择verilog或者VHDL，，，有C语言基础的，，，建议选择VHDL。。 。由于verilog太像C了，，，很容易混淆，，，最后你会发明，，，你花了大宗时间去区分这两种语言，，，而不是在学习怎样使用它。。 。虽然，，，你头脑能转得过来，，，也可以选verilog，，，事实在海内verilog用得较量多。。 。
接下来，，，首先找本实例抄代码。。 。抄代码的意义在于熟悉语规则则和编译器（又叫综合器），，，常用的集成开发情形有：Intel的Quartus、Xilinx的ISE和Vivado、Design Compiler 、Synopsys的VCS、Linux下的iverilog、Lattice的Diamond、Microchip的Libero、Synplify pro，，，然后再模拟着写，，，最后不看书也能写出来。。 。编译完代码，，，就翻开RTL图，，，看一下综合出来是什么样的电路。。 。
HDL是硬件形貌语言，，，突出硬件这一特点，，，以是要用数电的头脑去思索HDL，，，而不是用C语言或者其它高级语言，，，若是不可明确这句话的，，，可以看《什么是硬件以及什么是软件》。。 。在这一阶段，，，推荐的课本是《Verilog HDL高级数字设计》或者是《用于逻辑综合的VHDL》。。 。不看书也能写出个三段式状态机就可以进入下一阶段了。。 。
别的，，，你手上必需准备Verilog或者VHDL的官方文档，，，《verilog_IEEE官方标准手册-2005_IEEE_P1364》、《IEEE Standard VHDL Language_2008》，，，以便遇到一些语法问题的时间能查一下。。 。
二、自力完成中小规模的数字电路设计。。 。
现在，，，你可以设计一些数字电路了，，，像交通灯、电子琴、DDS等等，，，推荐的课本是《Verilog HDL应用程序设计实例精讲》。。 。在这一阶段，，，你要做到的是：给你一个指标要求或者时序图，，，你能用HDL设计电路去实现它。。 。这里你需要一块开发板，，，可以选Altera的cyclone IV系列，，，或者Xilinx的Spantan 6。。 。� ；；姑徽莆誋DL之前万万不要买开发板，，，由于你买回来也没用。。 。这里你没须要每次编译通过就下载代码，，，咱们用modelsim仿真（别的尚有QuestaSim、NC verilog、Diamond的Active-HDL、VCS、Debussy/Verdi等仿真工具），，，若是仿真都不可通过那就不必下载了，，，一定不可的。。 。在这里先掌握简朴的testbench就可以了。。 。推荐的课本是《WRITING TESTBENCHES Functional Verification of HDL Models》。。 。
三、掌握设计要领和设计原则。。 。
你可能发明你综合出来的电路只管没错，，，但有许多忠言。。 。这个时间，，，你得学会同步设计原则、优化电路，，，是速率优先照旧面积优先，，，时钟树应该怎样设计，，，怎样同步两个异频时钟等等。。 。推荐的课本是《FPGA权威指南》、《Altera FPGA/CPLD设计》第二版的基础篇和高级篇两本。。 。学会加速编译速率（增量式编译、LogicLock），，，静态时序剖析（timequest），，，嵌入式逻辑剖析仪（signaltap）就算是通关了。。 。若是有不懂的地方可以暂时跳过，，，由于这部分还需要足量的实践，，，才华有较深刻的明确。。 。
四、学会提高开发效率。。 。
由于Quartus和ISE的编辑器功效太弱，，，影响了开发效率。。 。以是建议使用Sublime text编辑器中代码片断的功效，，，以镌汰重复性劳动。。 。Modelsim也是常用的仿真工具，，，学会TCL/TK以编写适合自己的DO文件，，，使得仿真变得自动化，，，推荐的课本是《TCL/TK入门经典》。。 。你可能会手动备份代码，，，可是专业人士都是用版本控制器Git的，，，可以提高事情效率。。 。文件较量器Beyond Compare也是个较量常用的工具，，，Git也有较量功效。。 。别的，，，你也可以使用System Verilog来替换testbench，，，这样效率会更高一些。。 。若是你是做IC验证的，，，就必需掌握System Verilog和验证要领学（UVM）。。 。推荐的课本是《Writing Testbenches using SystemVerilog》、《The UVM Primer》、《System Verilog1800-2012语法手册》。。 。
掌握了TCL/TK之后，，，可以学习虚拟Jtag（ISE也有类似的工具）制作属于自己的调试工具，，，别的，，，有时间的话，，，最好再学个python。。 。剧本，，，意味着一劳永逸。。 。
五、增强理论基础。。 。
这个时间，，，你已经会使用FPGA了，，，可是尚有许多事情做不了（好比，，，FIR滤波器、PID算法、OFDM等），，，由于理论没学好。。 。我或许地分几个偏向供各人参考，，，后面跟的是要掌握的理论课。。 。
1、信号处置惩罚——信号与系统、数字信号处置惩罚、多采样率信号处置惩罚、数字图像处置惩罚、现代数字信号处置惩罚、盲信号处置惩罚、自顺应滤波器原理、雷达信号处置惩罚
2、接口应用——如：UART、SPI、IIC、USB、CAN、PCIE、Rapid IO、DDR、TCP/IP、SPI4.2(10G以太网接口)、SATA、光纤、DisplayPort、HDMI
3、无线通讯——信号与系统、数字信号处置惩罚、通讯原理、移动通讯基础、随机历程、信息论与编码
4、CPU设计——盘算机组成原理、单片机、盘算机系统结构、编译原理、RISC-V
5、仪器仪表——模拟电子技术、高频电子线路、电子丈量技术、智能仪器原理及应用
6、控制系统——自动控制原理、现代控制理论、历程控制工程、模糊控制器理论与应用
7、压缩、编码、加密——数论、笼统代数、现代编码技术、信息论与编码、数据压缩导论、应用密码学、音频信息处置惩罚技术、数字视频编码技术原理、H.265
现在你发明，，，原来FPGA会涉及到那么多知识，，，你可以选一个感兴趣的偏向，，，可是事情中很有可能用到其中几个偏向的知识，，，以是理论照旧学得越多越好。。 。若是你要更上一层，，，数学和英语是不可阻止的。。 。
六、学会使用MATLAB仿真。。 。
设计FPGA算法的时间，，，多几几何都会用到MATLAB，，，好比CRC的系数矩阵、FFT、数字滤波器系数、种种表格和文本处置惩罚等。。 。别的，，，MATLAB还能用于调试HDL（用MATLAB的盘算效果跟用HDL算出来的一步步比照，，，可以知道那里出问题）。。 。推荐的课本是《MATLAB宝典》和杜勇的《数字滤波器的MATLAB与FPGA实现》。。 。
七、足量的实践。。 。
这个时间你至少读过几遍芯片手册（官网有），，，然后可以针对自己的偏向，，，做一定量的实践了（时代要坚持优异的代码气概，，，增添元件例化语句的可读性，，，绘制流程图/时序图，，，撰写文档的习惯）。。 。好比：通讯类的可以做调制解调算法，，，仪表类的可以做总线剖析仪等等。。 。不过这些算法，，，在书上只是给了个公式、框图罢了，，，跟现实的差别很大，，，你甚至会以为书上的工具都很浅薄。。 。那么，，，你可以在知网、百度文库、EETOP论坛、opencores、ChinaAET、SCI-HUB、Q群共享、博客上面找些相关资料（校外的朋侪可以在淘宝买个知网账号）。。 。着实，，，当你到了这个阶段，，，你已经抵达了职业级水平，，，有空就多相识一些前沿技术，，，这将有助于你的职业妄想。。 。
在事情当中，，，或许你需要关注许多协媾和行业标准，，，协议可以在EETOP上面找到，，，而标准（如：国家标准GB和GB/T，，，国际标准ISO）就推荐《标准网》和《标准分享网》。。 。
八、图像处置惩罚。。 。（这部分只写给想学图像处置惩罚的朋侪，，，也是由浅入深的蹊径）
1、Photoshop。。 。� ；；ㄒ弧⒘街艿氖奔溲癙S，，，对图像处置惩罚有个或许的相识，，，知道种种图片名堂、直方图、色相、通道、滤镜、拼接等基本看法，，，并能使用它。。 。这部分是0基础，，，目的让各人对图像处置惩罚有个感性的熟悉，，，而不是一上来就种种各样的公式推导。。 。推荐《Photoshop CS6完全自学教程》。。 。
2、基于MATLAB或OpenCV的图像处置惩罚。。 。有C/C++基础的可以学习OpenCV，，，不然的话，，，建议学MATLAB。。 。这个阶段下，，，只要学会简朴的挪用函数即可，，，暂时不必深究实现的细节。。 。推荐《数字图像处置惩罚matlab版》、《学习OpenCV》。。 。
3、图像处置惩罚的基础理论。。 。这部分的理论是需要高数、复变、线性代数、信号与系统、数字信号处置惩罚等基础，，，基础欠好的话，，，建议先补补基础再来。。 � ？？？？床欢睦砺垡部梢栽菔毕确畔�，，，或许学到后面就自然而然地开窍了。。 。推荐《数字图像处置惩罚》。。 。
4、基于FPGA的图像处置惩罚。。 。把前面学到的理论运用到FPGA上面，，，若是这时你有前面第七个阶段的水平，，，你将轻松地自力完成图像算法设计（图像处置惩罚是离不开接口的，，，上面第五个阶段有讲）。。 。若是你没有开发板，，，请参考《Verilog读取bmp图片》。。 。推荐《基于FPGA的嵌入式图像处置惩罚系统设计》、《基于FPGA的数字图像处置惩罚原理及应用》。。 。
5、进一步钻研数学。。 。要在算法上更上一层，，，一定需要更多的数学，，，以是这里建议学习实剖析、泛涵剖析、小波剖析等。。 。
下面这两个阶段是给感兴趣的朋侪介绍的。。 。
九、数电的止境是模电。。 。
现在FPGA内部的事情是难不到你的，，，可是信号出了FPGA，，，你就没法控制了。。 。这个时间必需学好模电。。 。好比：电路剖析、模拟电子技术、高频电子线路、PCB设计、EMC、SI、PI等等，，，能设计出一块带两片DDR3的FPGA开发板，，，就算通关了。。 。详细的学习蹊径可以参考本博客的《怎样学习硬件设计——理论篇》和《怎样学习硬件设计——实践篇》。。 。
十、学无止境。。 。
能到这个境界，，，说明你已经很厉害了，，，可是尚有许多工具要学的，，，由于FPGA经常要跟CPU交互，，，也就是说你得经常跟软件工程师交流，，，以是也得懂点软件方面的知识。。 。好比ARM（Xilinx的ZYNQ和Altera的SOC会用到ARM的硬核，，，请参考本博客的《怎样学习嵌入式软件》）、DSP、Linux、安卓、上位机（QT、C#、JAVA）都可以学一下，，，横竖学无止境的。。 。
十一、其它问题。。 。
a、为什么不推荐学习NIOS II和MicroBlaze等软核 ？？？？
1、性价比不高，，，一样平常的软核性能或许跟Cortex M3或M4差未几，，，用FPGA那么贵的工具去做一个性能一样平常的CPU，，，在工程上是很是不划算的。。 。不如另外加一块M3。。 。
2、加上软核，，，可能会影响到其它的逻辑的功效。。 。这是在资源并不十分富足的情形下，，，再加上软核，，，导致结构布线变得相当难题。。 。
3、软核不开源，，，泛起Bug的时间，，，禁止易调试。。 。
4、工程上很少使用，，，极有可能派不上用场。。 。
b、为什么不推荐0基础学习ZYNQ或SOC ？？？？
1、容易让人有傍同心理。。 。傍同心理是指一小我私家通过渲染与自己有亲近关系的人的优异，，，来掩饰和填补自己在这方面的缺乏，，，从而获得心理上的平衡。。 。自己在学习很厉害的工具，，，然后也感受自己很厉害，，，但这只是错觉罢了。。 。
2、入门应该学习只管简朴的工具，，，要么专心学习ARM，，，要么专心学习FPGA。。 。这样更容易有成绩感，，，增强信心。。 。
3、ZYNQ和SOC的应用领域并不广，，，尚有许多人没听过这种工具，，，导致求职的倒运。。 。
4、开发工具编译时间长，，，铺张较多时间。。 。
5、绝大大都事情，，，都只是认真一方面，，，也就是说另一方面，，，很有可能派不上用场。。 。
c、为什么已经保存那么多IP核，，，仍然需要写HDL ？？？？
1、问这种问题的，，，一样平常是学生，，，他们没有做过产品，，，没有遇到过工程上的问题。。 。
2、IP核并非万能，，，不可知足所有需求。。 。
3、只管少用闭源IP核，，，一旦出问题，，，这种黑匣子很可能让产品难产。。 。
4、深入明确底一条理，，，可以更好地使用高一条理。。 。该规则可以适用于所有编程语言。。 。
d、推荐一些微电子的教学视频。。 。
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