从技术层面来讲,可编程逻辑领域是目前和未来半导体行业最活跃的领域之一,不再是单一地用于IC 设
计的原型验证,更多地用于提供集成的系统级解决方案。现代的FPGA 不再仅仅是可编程逻辑,而是介于ASIC
和FPGA 之间的混合芯片,包含微处理器、收发器以及许多其它单元。所以对FPGA 设计人员的要求也越来越高,
已超出单一的逻辑设计范畴。因此,对于FPGA 初学者来讲,需要明确个人的进阶路线,进而掌握快速开发的方法。
下面给出作者个人的一些观点。
首先,熟悉一门硬件设计语言(VHDL 或Verilog HDL),因为不管在哪种应用领域,HDL 语言都是FPGA
开发的基础。目前国内使用Verilog HDL 语言的开发人员较多一些,因此推荐读者学习Verilog HDL。正因如此,
本书的实例都通过Verilog HDL 实现,并在附录中给出其简要的语法说明。要深入学习Verilog HDL 语言的读者,
可参阅参考文献[2]。
其次,掌握ISE Design Suit 相关软件的使用方法。ISE 软件可以完成设计输入、综合、仿真、实现和下载,
涵盖了FPGA 开发的全过程,从中读者可以真切体会到FPGA 开发全过程。对于嵌入式开发人员,还需要掌握
EDK 软件操作。当掌握软件的基本用法后,可以深入了解各工具组件,如综合工具XST、布局布线工具PAR 等
的运行机制,以便更好地在设计中利用其特性。本书以及其姐妹篇《ISE Design Suit 10.1 开发指南(DSP 和嵌
入式开发)》则定位于这一阶段。
第三,熟悉赛灵思 FPGA 芯片,包括不同类型资源的性能特点和使用方法。此时,赛灵思所发布的文档是
首要参考资料。赛灵思针对每个系列的FPGA 都提供了丰富而全面的文档,所以在开始任何一个系列的FPGA
设计前,最好到赛灵思网站(www.xilinx.com),将该系列FPGA 的页面上将所有的文档都下载下来,然后有针
对性的做参考。
第四,参考赛灵思推出的开发板以及相应的参考设计,这是向高级进阶最有价值的部分。赛灵思在网上针
对每个系列的FPGA 都有文档说明,并都给出原理图。其开发板的文档说明非常详细详细,也很规范,有很大
的参考价值。此外,在那些开发板里也有众多的外围接口电路,基本涵盖了常用的应用场合。参考外围电路芯
片的数据手册,仔细体会设计的细节和应用方法。作为硬件工程师,阅读手册是一项基本技能。当然,在具备
硬件平台的基础上,参考赛灵思网上的开发板是进阶路线中捷径的捷径。
第五,动手调通一块板子。有PCB 设计能力的读者,可自行设计;否则可购买相应的开发板,将上面所有
的硬件外设调通,并参照类似的开发板,独立完成赛灵思官方的参考设计。完成这一步,就步入高级设计的大门了。
第六,由于FPGA 芯片以及开发技术发展很快,因此不仅要在工作中累积经验,还应该关注该行业的新技
术和新动向,只有这样才能始终站在高处。
整体看来,FPGA 开发入门简单,进阶阶段不仅难度较大、所需知识面广,还是一个繁琐的工作。同时如
果想从底层更深入的理解硬件设计,还需需要深厚的理论支持。因此FPGA 开发是一条平坦但十分陡峭的路。 |