要想玩轉FPGA，按這4個步驟來

?FPGA 作為一種高新技術，由于其結構的特殊性，可以重復編程，開發周期較短，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，仿佛在告訴你不懂FPGA你就OUT啦。那么我們要玩轉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) 要了解什么是FPGA

??既然要玩轉FPGA，那我們首先最重要的當然是要了解什么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。那么FPGA的編程是怎么實現的呢?無論Altera家還是Xlinix家的 FPGA，叫法有什么差異，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系，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復雜的邏輯設計。

??(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，在腦子里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。不要再糾結于我應該學習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于心。

??把這些基礎打牢固， 再往更深的方向發展。什么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并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次乘法運算怎么 辦，我們會盡可能的優化代碼，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里面我們不是這種思維方式。

??在FPGA里實現一個乘 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，我可以先串并轉換，再并行的做處理……只要FPGA的 資源夠用，我可以充分利用資源去滿足系統要求。因為在我手里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，才有更深入學習FPGA的可能。

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