回想起自己學(xué)FPGA，已經(jīng)有一段時(shí)間了，從開(kāi)始的茫然，到后來(lái)的瘋狂看書，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)板，調(diào)電路，練習(xí)各種FPGA實(shí)例，到最后能獨(dú)立完成項(xiàng)目，一路走來(lái)，感受頗多，拿出來(lái)和大家分享，順便介紹下自己的一點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)所得，希望對(duì)初學(xué)者有所幫助。
　　廢話不說(shuō)了，下面進(jìn)入正題，學(xué)習(xí)FPGA我主要經(jīng)歷了這么幾個(gè)階段：
　?、?、Verilog語(yǔ)言的學(xué)習(xí)，熟悉Verilog語(yǔ)言的各種語(yǔ)法。
　　②、FPGA的學(xué)習(xí)，熟悉QuartusII軟件的各種功能，各種邏輯算法設(shè)計(jì)，接口模塊(RS232,LCD,VGA,SPI,I2c等)的設(shè)計(jì)，時(shí)序分析，硬件優(yōu)化等，自己開(kāi)始設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的FPGA板子。
　?、?、NiosII的學(xué)習(xí)，熟悉NiosII的開(kāi)發(fā)流程，熟悉開(kāi)發(fā)軟件(SOPC,NiosII IDE),了解NiosII的基本結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)NiosII開(kāi)發(fā)板，編寫NiosII C語(yǔ)言程序，調(diào)試板子各模塊功能。
　　先來(lái)說(shuō)說(shuō)第一個(gè)階段，現(xiàn)在主要的硬件描述語(yǔ)言有VHDL，Verilog兩種，在本科時(shí)老師一般教VHDL，不過(guò)現(xiàn)在
　　Verilog用的人越來(lái)越多，其更容易上手(與C語(yǔ)言語(yǔ)法比較類似),也更靈活，現(xiàn)在的IC設(shè)計(jì)基本都用Verilog。像systemC，systemVerilog之類的應(yīng)該還在萌芽階段，以后可能會(huì)有較大發(fā)展。鑒于以上原因我選擇了Verilog作為我學(xué)習(xí)的硬件描述語(yǔ)言。
　　其實(shí)有C語(yǔ)言的基礎(chǔ)，學(xué)起Verilog的語(yǔ)言很簡(jiǎn)單，關(guān)鍵要有并行的概念，所有的module，assign，always都是并行的，這一點(diǎn)與軟件語(yǔ)言有明顯不同。這里推薦幾本評(píng)價(jià)比較好的學(xué)習(xí)Verilog的書籍：
　　①、《verilog 數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)教程》，這本書對(duì)于入門是一本很好的書，通俗易懂，讓人很快上手，它里面的例子也不錯(cuò)。但本書對(duì)于資源優(yōu)化方面的編程沒(méi)有多少涉及到。
　?、?、《設(shè)計(jì)與驗(yàn)證Verilog HDL》，這本書雖然比較薄，但是相當(dāng)精辟，講解的也很深入，很多概念看了這本書有種豁然開(kāi)朗的感覺(jué)，呵呵。
　　學(xué)習(xí)Verilog其實(shí)不用看很多書，基本的語(yǔ)法部分大家都一樣，關(guān)鍵是要自己會(huì)靈活應(yīng)用，多做練習(xí)。
　　Verilog語(yǔ)言學(xué)了一段時(shí)間，感覺(jué)自己可以編點(diǎn)東西，希望自己編的程序在板子上運(yùn)行看看結(jié)果，下面就介紹我學(xué)習(xí)的第二個(gè)階段。
　　剛開(kāi)始我拿了實(shí)驗(yàn)室一塊CPLD的開(kāi)發(fā)板做練習(xí)，熟悉QuartusII的各種功能，比如IP的調(diào)用，各種約束設(shè)置，時(shí)序分析，Logiclock設(shè)計(jì)方法等，不過(guò)做到后面發(fā)現(xiàn)CPLD的資源不太夠(沒(méi)有內(nèi)嵌的RAM、不能用SignalTapII，LE太少等)，而實(shí)驗(yàn)室沒(méi)有FPGA開(kāi)發(fā)板，所以就萌生了自己做FPGA開(kāi)發(fā)板的意圖，剛好Cadence我也學(xué)的差不多了，就花了幾天時(shí)間主要研究了FPGA配置電路的設(shè)計(jì)，在板子上做了Jtag和AS下載口，在做了幾個(gè)用戶按鍵和LED，其他的口全部引出作為IO口，電路比較簡(jiǎn)單，板子焊好后一調(diào)就通了(心里那個(gè)爽啊...)。我選的FPGA是cycloneII系列的EP2C5，資源比以前的FPGA多了好幾倍，還有PLL，內(nèi)嵌的RAM，可以試試SignalTapII，用內(nèi)嵌的邏輯分析儀測(cè)試引腳波形，對(duì)于FPGA的調(diào)試，邏輯分析儀是至關(guān)重要的。利用這塊板子我完成了項(xiàng)目中的幾個(gè)主要功能：RS232通信，指令譯碼，配置DDS，AD數(shù)據(jù)高速緩存，電子開(kāi)關(guān)狀態(tài)設(shè)置等，在實(shí)踐中學(xué)習(xí)起來(lái)真的比平時(shí)快很多，用到什么學(xué)什么動(dòng)力更大。這個(gè)時(shí)候我主要看的數(shù)據(jù)有這幾本感覺(jué)比較好：
　?、?、《Altera FPGA/CPLD 設(shè)計(jì)(基礎(chǔ)篇)》：講解一些基本的FPGA設(shè)計(jì)技術(shù)，以及QuartusII中各個(gè)工具的用法(IP，RTL，SignalProbe，SignalTapII，Timing Closure Floorplan，chip Editor等)，對(duì)于入門非常好。
　?、凇ⅰ禔ltera FPGA/CPLD 設(shè)計(jì)(高級(jí)篇)》：講解了一些高級(jí)工具的應(yīng)用，LogicLock，時(shí)序約束很分析，設(shè)計(jì)優(yōu)化，也講述了一些硬件編程的思想，作為提高用。
　　③、《FPGA設(shè)計(jì)指南--器件，工具和流程》：這本書看了他的目錄忍不住就買了，這本書講述了FPGA設(shè)計(jì)的各個(gè)方面，雖然每個(gè)方面都是點(diǎn)到為止，但能讓你有個(gè)整體的概念，了解FPGA的所有設(shè)計(jì)功能，了解FPGA開(kāi)發(fā)的整個(gè)流程。
　?、芷鋵?shí)最好的學(xué)習(xí)網(wǎng)站莫過(guò)于Altera的官方網(wǎng)站www.altera.com，不過(guò)很多人一看到英語(yǔ)就不想看，其實(shí)上面的英文很簡(jiǎn)單，很多時(shí)候不敢看是因?yàn)閷?duì)自己沒(méi)信心或心靜不下來(lái)看。不過(guò)官方網(wǎng)站上資料很多，剛開(kāi)始可能會(huì)覺(jué)得資料安排的有點(diǎn)亂，不方便查找，以后有時(shí)間我列個(gè)資料的鏈接目錄，整理一下，方便大家查找。
　　到這里，自己最FPGA的學(xué)習(xí)有一段時(shí)間了，練習(xí)了很多實(shí)例，自己也編寫了不少程序，也有了一些項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，算是對(duì)FPGA有些了解了。在不斷的學(xué)習(xí)中發(fā)現(xiàn)FPGA不僅可以做邏輯設(shè)計(jì)，算法設(shè)計(jì)等，還能做嵌入式開(kāi)發(fā)，altera先后開(kāi)發(fā)了Nios，NiosII兩款FPGA的嵌入式軟核，并有配套的軟件，剛開(kāi)始看到這些我真是心中突然豁然開(kāi)朗，學(xué)習(xí)真的是無(wú)止境，又一個(gè)全新的領(lǐng)域擺在我面前，我決定學(xué)習(xí)NiosII，要學(xué)就要學(xué)最好。
　　剛開(kāi)始入門是很痛苦的，嵌入式設(shè)計(jì)需要從硬件到驅(qū)動(dòng)到軟件全部熟悉，硬件系統(tǒng)問(wèn)題還不是很大(以前做過(guò)單片機(jī)，DSP等MCU),處理器的架構(gòu)心里還有點(diǎn)數(shù)，對(duì)于驅(qū)動(dòng)和軟件工程，剛開(kāi)始學(xué)習(xí)真的很頭痛。NiosII應(yīng)該還算比較新的內(nèi)容(應(yīng)該是2004年出的)，國(guó)內(nèi)的書籍不算很多，網(wǎng)上這方面的資料也比較零碎，所以我就開(kāi)始將Altera網(wǎng)站上這方面的資料系統(tǒng)的看一邊，這里推薦幾本網(wǎng)站上的handbook：
　?、?、Embedded Design Handbook
　?、?、Nios II Processor Reference Handbook
　?、?、Nios II Software Developer's Handbook
　　④、Quartus II Handbook, Volume 4: SOPC Builder
　?、?、Quartus II Handbook, Volume 5: Embedded Peripherals
　　看完這些handbook，總算基本明白整個(gè)架構(gòu)，軟硬件設(shè)計(jì)方法，驅(qū)動(dòng)的編寫等，感覺(jué)自己可以編一些嵌入式的程序了，不過(guò)雖然前面做的那塊ep2c5的板子支持NiosII系統(tǒng)，不過(guò)對(duì)于嵌入式設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)還是顯得單薄了一點(diǎn)，沒(méi)有SDRAM，F(xiàn)lash這兩個(gè)比較基本的模塊，Ep2C5內(nèi)嵌的RAM太小，程序?qū)懖淮?，而且每次總要絞盡腦汁優(yōu)化程序代碼大小，很多時(shí)候優(yōu)化了后函數(shù)功能會(huì)受到限制，不利于初學(xué)者，也不利于調(diào)試。所以到這里我有產(chǎn)生了自己做一塊Nios開(kāi)發(fā)板的想法(直接買比較貴，自己做便宜，而且還能鍛煉自己，一舉兩得)，通過(guò)借鑒其他開(kāi)發(fā)板，選擇自己開(kāi)發(fā)板上需要包含什么模塊，確定各個(gè)模塊使用什么芯片，閱讀各個(gè)芯片的datasheet，畫出原理圖并做出PCB圖，這塊板子我選的是Ep2c8Q208，比上一塊資源又將近多了一倍，板子上還有以下模塊：SDRAM，F(xiàn)lash，EPCS4，RS232，USB,VGA,PS2,AD,DA,LCD等，滿足了一般開(kāi)發(fā)板的配置要求。板子回來(lái)以后調(diào)試了四五天，(flash工作了，LCD顯示了，RS232通了，USB通了，AD，DA工作了，SDRAM正常了...)，真是每天都有驚喜，每個(gè)模塊都編寫了NiosII軟件測(cè)試程序，調(diào)試硬件的時(shí)候?qū)浖倪\(yùn)行也更熟悉了。在這次調(diào)試的過(guò)程中真的學(xué)到了很多，為此專門寫了好幾頁(yè)調(diào)試筆記，下次拿出來(lái)和大家一起分享?，F(xiàn)在硬件平臺(tái)有了，NiosII也了解的差不多了，終于可以自己編寫一些規(guī)模大一點(diǎn)的程序了。
　　以后的路還很長(zhǎng)，不過(guò)也有很多驚喜在等著我們......