要(yào)想(xiǎng)玩轉(zhuǎn)FPGA，按这(zhè)4个(gè)步驟来(lái)
FPGA 作为(wèi)一(yī)種(zhǒng)高(gāo)新技術(shù)，由(yóu)于(yú)其結構的(de)特(tè)殊性(xìng)，可(kě)以(yǐ)重(zhòng)複編程，開(kāi)發(fà)周期(qī)較短(duǎn)，越来(lái)越受到(dào)電(diàn)子爱(ài)好(hǎo)者(zhě)的(de)青(qīng)睐，其應(yìng)用(yòng)已經(jīng)逐漸普及(jí)到(dào)了(le)各(gè)行各(gè)業。因(yīn)此(cǐ)，越来(lái)越多(duō)的(de)学生(shēng)或(huò)工程师(shī)都希望跨進(jìn)FPGA的(de)大門(mén)掌握这(zhè)門(mén)技術(shù)。网(wǎng)絡上(shàng)各(gè)種(zhǒng)開(kāi)發(fà)板、培訓班更(gèng)是(shì)多(duō)如(rú)牛毛(máo)，仿佛在(zài)告訴你不(bù)懂FPGA你就(jiù)OUT啦。那(nà)麼(me)我(wǒ)们(men)要(yào)玩轉(zhuǎn)FPGA必須具備哪些基礎知識呢?如(rú)何学習FPGA呢?下(xià)面(miàn)我(wǒ)们(men)慢(màn)慢(màn)道(dào)来(lái)。(一(yī)) 要(yào)了(le)解(jiě)什麼(me)是(shì)FPGA
既然要(yào)玩轉(zhuǎn)FPGA，那(nà)我(wǒ)们(men)首先(xiān)最(zuì)重(zhòng)要(yào)的(de)當然是(shì)要(yào)了(le)解(jiě)什麼(me)FPGA。FPGA(Field-Programmable Gate Array)，即現(xiàn)场可(kě)編程門(mén)阵(zhèn)列。看(kàn)到(dào)編程两(liǎng)个(gè)字(zì)碼農就(jiù)笑了(le)，不(bù)就(jiù)是(shì)編程嘛，那(nà)可(kě)是(shì)我(wǒ)们(men)的(de)強(qiáng)項。且慢(màn)，此(cǐ)編程非(fēi)彼(bǐ)編程。一(yī)定(dìng)要(yào)把FPGA的(de)編程和(hé)软(ruǎn)件(jiàn)編 程區(qū)分(fēn)開(kāi)来(lái)。
软(ruǎn)件(jiàn)的(de)編程，处理器会(huì) 逐条(tiáo)的(de)把語(yǔ)言翻譯成(chéng)各(gè)種(zhǒng)控制信(xìn)号(hào)，去(qù)控制內(nèi)部(bù)電(diàn)路(lù)完成(chéng)一(yī)个(gè)个(gè)運算或(huò)操作。那(nà)麼(me)FPGA的(de)編程是(shì)怎麼(me)实現(xiàn)的(de)呢?无論Altera家(jiā)還(huán)是(shì)Xlinix家(jiā)的(de) FPGA，叫法有(yǒu)什麼(me)差异(yì)，基本(běn)單元(yuán)都相似，都是(shì)由(yóu)真(zhēn)值表(biǎo)和(hé)D觸發(fà)器構成(chéng)。改變(biàn)真(zhēn)值表(biǎo)的(de)值就(jiù)改變(biàn)了(le)邏輯功能(néng)，再通(tòng)过(guò)和(hé)D觸發(fà)器組合来(lái)实現(xiàn)任何时(shí)序邏輯。
所(suǒ)以(yǐ)我(wǒ)们(men)对(duì)FPGA的(de)編程，实際上(shàng)就(jiù)是(shì)去(qù)修改这(zhè)些真(zhēn)值表(biǎo)和(hé)連(lián)接關(guān)系(xì)，使他(tā)们(men)組成(chéng)一(yī)张(zhāng)專門(mén)的(de)真(zhēn)值表(biǎo)，去(qù)实現(xiàn)特(tè)定(dìng)的(de)功能(néng)。这(zhè)和(hé)软(ruǎn)件(jiàn)編程一(yī)步步運行程序有(yǒu)本(běn)質(zhì)的(de)區(qū) 别。要(yào)想(xiǎng)玩轉(zhuǎn)FPGA，就(jiù)必須理解(jiě)FPGA內(nèi)部(bù)的(de)工作原理，学習如(rú)何利用(yòng)这(zhè)些單元(yuán)实現(xiàn)複雜的(de)邏輯設計(jì)。
(二(èr)) 正(zhèng)确理解(jiě)HDL語(yǔ)言
HDL(Hardware Descripti on Language)，硬(yìng)件(jiàn)描述語(yǔ)言。通(tòng)过(guò)名稱我(wǒ)们(men)能(néng)看(kàn)出(chū)来(lái)，HDL語(yǔ)言是(shì)一(yī)種(zhǒng)“描述”語(yǔ)言，这(zhè)一(yī)點(diǎn)和(hé)C語(yǔ)言是(shì)有(yǒu)本(běn)質(zhì)區(qū)别的(de)。正(zhèng)确理解(jiě)描述的(de)含義，对(duì)学好(hǎo) HDL語(yǔ)言很有(yǒu)幫助。HDL語(yǔ)言只(zhī)是(shì)用(yòng)文(wén)本(běn)的(de)方(fāng)式把硬(yìng)件(jiàn)電(diàn)路(lù)描述出(chū)来(lái)。我(wǒ)们(men)在(zài)閱读(dú)HDL程序的(de)时(shí)候，在(zài)腦子里(lǐ)應(yìng)該能(néng)反(fǎn)映出(chū)一(yī)个(gè)完整的(de)硬(yìng)件(jiàn)電(diàn)路(lù)結構。
從另(lìng)一(yī) 方(fāng)面(miàn)说(shuō)，我(wǒ)们(men)在(zài)編写HDL語(yǔ)言之前(qián)，就(jiù)已經(jīng)对(duì)要(yào)实現(xiàn)的(de)電(diàn)路(lù)有(yǒu)清(qīng)晰的(de)概念。所(suǒ)以(yǐ)HDL語(yǔ)言只(zhī)是(shì)一(yī)个(gè)描述我(wǒ)们(men)头(tóu)腦中(zhōng)具體(tǐ)電(diàn)路(lù)的(de)工具，玩轉(zhuǎn)FPGA的(de)根(gēn)本(běn)不(bù)是(shì)語(yǔ) 言而(ér)是(shì)邏輯電(diàn)路(lù)設計(jì)。不(bù)要(yào)再糾結于(yú)我(wǒ)應(yìng)該学習VHDL還(huán)是(shì)Verilog，那(nà)種(zhǒng)語(yǔ)言更(gèng)好(hǎo)学这(zhè)些問(wèn)題(tí)。如(rú)果(guǒ)把学習FPGA的(de)重(zhòng)點(diǎn)放(fàng)在(zài)学習語(yǔ)言上(shàng)，死記(jì)硬(yìng)背一(yī) 些語(yǔ)法，那(nà)自(zì)然是(shì)抓錯了(le)重(zhòng)點(diǎn)。
語(yǔ)言在(zài)日(rì)常使用(yòng)中(zhōng)会(huì)越用(yòng)越熟練，不(bù)需要(yào)花很长的(de)專門(mén)时(shí)間(jiān)去(qù)学習。當然一(yī)本(běn)好(hǎo)的(de)參考資料可(kě)以(yǐ)随时(shí)方(fāng)便查詢会(huì)是(shì)很有(yǒu)幫助的(de)。
(三(sān)) 數字(zì)電(diàn)路(lù)基礎
说(shuō)到(dào)底，FPGA就(jiù)是(shì)一(yī)堆(duī)數字(zì)邏輯組合在(zài)一(yī)起实現(xiàn)特(tè)定(dìng)功能(néng)而(ér)已。所(suǒ)以(yǐ)數字(zì)電(diàn)路(lù)基礎知識是(shì)根(gēn)本(běn)。如(rú)果(guǒ)你連(lián)觸發(fà)器，組合電(diàn)路(lù)，时(shí)序電(diàn)路(lù)，競争，毛(máo)刺等等基本(běn)概念 還(huán)莫能(néng)两(liǎng)可(kě)不(bù)清(qīng)不(bù)楚的(de)話(huà)，那(nà)玩轉(zhuǎn)FPGA只(zhī)能(néng)是(shì)癡人(rén)说(shuō)夢的(de)幻想(xiǎng)了(le)。我(wǒ)们(men)必須要(yào)好(hǎo)好(hǎo)的(de)学好(hǎo)數字(zì)電(diàn)路(lù)基礎这(zhè)門(mén)課，基本(běn)的(de)數字(zì)電(diàn)路(lù)烂熟于(yú)心(xīn)。
把这(zhè)些基礎打(dǎ)牢固， 再往更(gèng)深的(de)方(fāng)向(xiàng)發(fà)展(zhǎn)。什麼(me)时(shí)候能(néng)够從抽象(xiàng)的(de)算法中(zhōng)提(tí)煉算法的(de)結構，再分(fēn)解(jiě)成(chéng)具體(tǐ)的(de)模块(kuài)并通(tòng)过(guò)硬(yìng)件(jiàn)電(diàn)路(lù)实現(xiàn)出(chū)来(lái)，这(zhè)时(shí)候就(jiù)算從菜鳥級别步入(rù)老(lǎo)鳥級别了(le)。
(四(sì)) 硬(yìng)件(jiàn)設計(jì)思(sī)想(xiǎng)
这(zhè)一(yī)點(diǎn)應(yìng)該说(shuō)是(shì)重(zhòng)中(zhōng)之重(zhòng)。学習FPGA，一(yī)定(dìng)要(yào)有(yǒu)硬(yìng)件(jiàn)設計(jì)思(sī)想(xiǎng)。在(zài)软(ruǎn)件(jiàn)編程的(de)时(shí)候，比如(rú)1秒(miǎo)鐘(zhōng)能(néng)实現(xiàn)5次(cì)乘法運算，那(nà)系(xì)統要(yào)求1秒(miǎo)鐘(zhōng)实現(xiàn)50次(cì)乘法運算怎麼(me) 辦(bàn)，我(wǒ)们(men)会(huì)盡可(kě)能(néng)的(de)优化(huà)代(dài)碼，讓代(dài)碼更(gèng)簡潔更(gèng)高(gāo)效，或(huò)者(zhě)提(tí)高(gāo)系(xì)統主(zhǔ)頻，讓系(xì)統跑的(de)更(gèng)快(kuài)。但是(shì)在(zài)FPGA里(lǐ)面(miàn)我(wǒ)们(men)不(bù)是(shì)这(zhè)種(zhǒng)思(sī)維方(fāng)式。
在(zài)FPGA里(lǐ)实現(xiàn)一(yī)个(gè)乘 法器不(bù)够用(yòng)，那(nà)我(wǒ)就(jiù)实現(xiàn)两(liǎng)个(gè)实現(xiàn)三(sān)个(gè)去(qù)滿足系(xì)統要(yào)求;我(wǒ)可(kě)以(yǐ)進(jìn)行流水(shuǐ)線(xiàn)設計(jì);串行運行方(fāng)式不(bù)够快(kuài)了(le)，我(wǒ)可(kě)以(yǐ)先(xiān)串并轉(zhuǎn)換，再并行的(de)做处理……只(zhī)要(yào)FPGA的(de) 資源够用(yòng)，我(wǒ)可(kě)以(yǐ)充分(fēn)利用(yòng)資源去(qù)滿足系(xì)統要(yào)求。因(yīn)为(wèi)在(zài)我(wǒ)手(shǒu)里(lǐ)的(de)就(jiù)是(shì)一(yī)堆(duī)硬(yìng)件(jiàn)資源，我(wǒ)要(yào)做的(de)是(shì)把他(tā)们(men)組合成(chéng)一(yī)个(gè)好(hǎo)用(yòng)的(de)電(diàn)路(lù)。
評價硬(yìng)件(jiàn)描述語(yǔ)言写的(de)好(hǎo)壞的(de)标(biāo)準 和(hé)其他(tā)软(ruǎn)件(jiàn)編程語(yǔ)言的(de)标(biāo)準是(shì)完全(quán)不(bù)同(tóng)的(de)。因(yīn)此(cǐ)一(yī)定(dìng)要(yào)摒棄软(ruǎn)件(jiàn)編程的(de)一(yī)些固有(yǒu)思(sī)路(lù)，学会(huì)用(yòng)硬(yìng)件(jiàn)的(de)方(fāng)式去(qù)解(jiě)決問(wèn)題(tí)。时(shí)刻提(tí)醒自(zì)己正(zhèng)在(zài)設計(jì)的(de)是(shì)一(yī)个(gè)電(diàn)路(lù)，而(ér)不(bù)是(shì) 一(yī)行行空洞(dòng)的(de)代(dài)碼。这(zhè)是(shì)很多(duō)做软(ruǎn)件(jiàn)編程的(de)人(rén)很難跨过(guò)的(de)坎。
FPGA学了(le)很久還(huán)在(zài)糾結到(dào)底是(shì)用(yòng)IF_else語(yǔ)句(jù)好(hǎo)呢還(huán)是(shì)用(yòng)case語(yǔ)句(jù)好(hǎo)?而(ér)不(bù)能(néng)透过(guò)这(zhè)些 語(yǔ)句(jù)表(biǎo)面(miàn)看(kàn)到(dào)他(tā)们(men)所(suǒ)具體(tǐ)代(dài)表(biǎo)的(de)電(diàn)路(lù)。只(zhī)有(yǒu)建立了(le)硬(yìng)件(jiàn)設計(jì)思(sī)想(xiǎng)，才有(yǒu)更(gèng)深入(rù)学習FPGA的(de)可(kě)能(néng)。
温(wēn)馨提(tí)示：明(míng)德揚2023推出(chū)了(le)全(quán)新課程——
邏輯設計(jì)基本(běn)功修煉課，降低学習FPGA門(mén)檻的(de)同(tóng)时(shí)，增加了(le)学習的(de)趣味性(xìng)
http://old.mdy-edu.com/chanpinzhongxin/peixunkecheng/2023/0215/1889.html
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明(míng)德揚除了(le)培訓学習還(huán)有(yǒu)項目承接業务，擅长的(de)項目主(zhǔ)要(yào)包(bāo)括的(de)方(fāng)向(xiàng)有(yǒu)以(yǐ)下(xià)幾(jǐ)个(gè)方(fāng)面(miàn)：
1. MIPI視頻拼接
2. SLVS-EC轉(zhuǎn)MIPI接口(kǒu)(IMX472 IMX492)
3. PCIE采集系(xì)統
4. 图(tú)像項目
5. 高(gāo)速多(duō)通(tòng)道(dào)ADDA系(xì)統
6. 基于(yú)FPGA板卡(kǎ)研發(fà)
7. 多(duō)通(tòng)道(dào)高(gāo)靈敏電(diàn)荷放(fàng)大器
8. 射頻前(qián)端
http://old.mdy-edu.com/xmucjie/2023/0201/1865.html
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