学习FPGA的一些心得

只看该作者 · 2012-8-21 14:37

从研一开始接触FPGA，刚开始接触的时候，认为很简单，不就是写写代码就okey了吗?所以混混谔谔地度过了3个月，因为刚开始的时候接触的时比较简单的算法，所以对设计的时序和性能要求不是很高，写写代码完全就可以了，所以从来没有关心底层的东西(底层的手工布局布线)，也很少写一些约束文件。可是后来随着设计月来月复杂，才认识到约束文件和底层布局布线的重要性。而这些东西设计的知识面还是比较广的，比如数字电路，高速时钟系统，电路工艺方面，系统设计等等。只有底层做好了，才是真正的高手。后来去709所调试板子的时候，有幸遇到一个经验很丰富并且很乐意帮助我们的工程师，她从90年代开始做FPGA，那个时候EDA工具不像现在智能化，她那个时候基本上完全是从底层做起来的，即使到我今年5月份去的时候，她才开始学习语言verilog，绝大部分工作都是自己从底层的模块搭建起来的。和我们的设计相比，她的设计性能更好，代价更小，系统更稳定。那一个月学到的东西，比我读研三年学到的东西更多。下面是自己的一些总结(个人意见，仅供参考)：
1 要有对FPGA的兴趣，只有这样才能用最大的热情对待它。
2 要有对数字系统设计比较全面的把握，reg ，ram，counter，fifo，dsp，uc......
3 最好能有一个具体的项目(最好复杂一些，对系统的性能要求高一些)，这样才能有的放矢，有压力才有动力。
4 找一个好的老师
5 重视底层，即使你的系统性能可以满足要求，也尝试着从底层进行一些开放和优化
6 多看看别人成功的例子，拓宽自己的视野，没事的时候到FPGA论坛逛逛。帮助他人也是帮助自己。
7 对要求实现的算法或者系统有一个清楚的认识
altera
xilinx
actel
lattice
FPGA是英文Field Programmable Gate Array的缩写，即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、EPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。
FPGA采用了逻辑单元阵列LCA(Logic Cell Array)这样一个新概念，内部包括可配置逻辑模块CLB(Configurable Logic Block)、输出输入模块IOB(Input Output Block)和内部连线(Interconnect)三个部分。FPGA的基本特点主要有：
1)采用FPGA设计ASIC电路，用户不需要投片生产，就能得到合用的芯片。
2)FPGA可做其它全定制或半定制ASIC电路的中试样片。
3)FPGA内部有丰富的触发器和I/O引脚。
4)FPGA是ASIC电路中设计周期最短、开发费用最低、风险最小的器件之一。
5) FPGA采用高速CHMOS工艺，功耗低，可以与CMOS、TTL电平兼容。可以说，FPGA芯片是小批量系统提高系统集成度、可靠性的最佳选择之一。
目前FPGA的品种很多，有XILINX的XC系列、TI公司的TPC系列、ALTERA公司的FIEX系列等。 FPGA是由存放在片内RAM中的程序来设置其工作状态的，因此，工作时需要对片内的RAM进行编程。用户可以根据不同的配置模式，采用不同的编程方式。加电时，FPGA芯片将EPROM中数据读入片内编程RAM中，配置完成后，FPGA进入工作状态。掉电后，FPGA恢复成白片，内部逻辑关系消失，因此，FPGA能够反复使用。FPGA的编程无须专用的FPGA编程器，只须用通用的EPROM、PROM编程器即可。当需要修改FPGA功能时，只需换一片EPROM即可。这样，同一片FPGA，不同的编程数据，可以产生不同的电路功能。因此，FPGA的使用非常灵活。
FPGA有多种配置模式：并行主模式为一片FPGA加一片EPROM的方式;主从模式可以支持一片PROM编程多片FPGA;串行模式可以采用串行PROM编程FPGA;外设模式可以将FPGA作为微处理器的外设，由微处理器对其编程。
FPGA是由存放在片内RAM中的程序来设置其工作状态的，因此，工作时需要对片内的RAM进行编程。用户可以根据不同的配置模式，采用不同的编程方式。
加电时，FPGA芯片将EPROM中数据读入片内编程RAM中，配置完成后，FPGA进入工作状态。掉电后，FPGA恢复成白片，内部逻辑关系消失，因此，FPGA能够反复使用。FPGA的编程无须专用的FPGA编程器，只须用通用的EPROM、PROM编程器即可。当需要修改FPGA功能时，只需换一片EPROM即可。这样，同一片FPGA，不同的编程数据，可以产生不同的电路功能。因此，FPGA的使用非常灵活。
FPGA有多种配置模式：并行主模式为一片FPGA加一片EPROM的方式;主从模式可以支持一片PROM编程多片FPGA;串行模式可以采用串行PROM编程FPGA;外设模式可以将FPGA作为微处理器的外设，由微处理器对其编程。
最近FPGA的配置方式已经多元化!