大家好。又到了每日學習的時候了，近期很多人問我該如何去學FPGA，那么今天咱們就來聊一聊。

 

一、入門首先要掌握HDL

 

第一句話是：還沒學數電的先學數電。然后你可以選擇verilog或者VHDL，有C語言基礎的，建議選擇VHDL。因為verilog太像C了，很容易混淆，最后你會發現，你花了大量時間去區分這兩種語言，而不是在學習如何使用它。當然，你思維能轉得過來，也可以選verilog，畢竟在國內verilog用得比較多。

 

 

二、獨立完成中小規模的數字電路設計

 

現在，你可以設計一些數字電路了，像交通燈、電子琴、DDS等等，在這一階段，你要做到的是：給你一個指標要求或者時序圖，你能用HDL設計電路去實現它。

 

這里你需要一塊開發板，可以選Altera的cyclone IV系列，或者Xilinx的Spantan 6。

 

還沒掌握HDL之前千萬不要買開發板，因為你買回來也沒用。這里你沒必要每次編譯通過就下載代碼，咱們用modelsim仿真（此外還有QuestaSim、NC verilog、Diamond的Active-HDL、VCS、Debussy/Verdi等仿真工具），如果仿真都不能通過那就不用下載了，肯定不行的。

 

三、掌握設計方法和設計原則

 

你可能發現你綜合出來的電路盡管沒錯，但有很多警告。這個時候，你得學會同步設計原則、優化電路，是速度優先還是面積優先，時鐘樹應該怎樣設計，怎樣同步兩個異頻時鐘等等。

 

學會加快編譯速度（增量式編譯、LogicLock），靜態時序分析（timequest），嵌入式邏輯分析儀（signaltap）就算是通關了。如果有不懂的地方可以暫時跳過，因為這部分還需要足量的實踐，才能有較深刻的理解。

 

四、學會提高開發效率

 

因為Quartus和ISE的編輯器功能太弱，影響了開發效率。所以建議使用Sublime text編輯器中代碼片段的功能，以減少重復性勞動。

 

Modelsim也是常用的仿真工具，學會TCL/TK以編寫適合自己的DO文件，使得仿真變得自動化，

 

你可能會手動備份代碼，但是專業人士都是用版本控制器的，所以，為了提高工作效率，必須掌握GIT。文件比較器Beyond Compare也是個比較常用的工具。

 

此外，你也可以使用System Verilog來替代testbench，這樣效率會更高一些。如果你是做IC驗證的，就必須掌握System Verilog和驗證方法學（UVM）。

掌握了TCL/TK之后，可以學習虛擬Jtag（ISE也有類似的工具）制作屬于自己的調試工具，此外，有時間的話，最好再學個python。腳本，意味著一勞永逸。

 

五、增強理論基礎

 

這個時候，你已經會使用FPGA了，但是還有很多事情做不了（比如，FIR濾波器、PID算法、OFDM等），因為理論沒學好。我大概地分幾個方向供大家參考，后面跟的是要掌握的理論課。

 

1、信號處理——信號與系統、數字信號處理、數字圖像處理、現代數字信號處理、盲信號處理、自適應濾波器原理、雷達信號處理

 

2、接口應用——如：UART、SPI、IIC、USB、CAN、PCIE、Rapid IO、DDR、TCP/IP、SPI4.2(10G以太網接口)、SATA、光纖、DisplayPort

 

3、無線通信——信號與系統、數字信號處理、通信原理、移動通信基礎、隨機過程、信息論與編碼

 

4、CPU設計——計算機組成原理、單片機、計算機體系結構、編譯原理

 

5、儀器儀表——模擬電子技術、高頻電子線路、電子測量技術、智能儀器原理及應用

 

6、控制系統——自動控制原理、現代控制理論、過程控制工程、模糊控制器理論與應用

 

7、壓縮、編碼、加密——數論、抽象代數、現代編碼技術、信息論與編碼、數據壓縮導論、應用密碼學、音頻信息處理技術、數字視頻編碼技術原理

 

現在你發現，原來FPGA會涉及到那么多知識，你可以選一個感興趣的方向，但是工作中很有可能用到其中幾個方向的知識，所以理論還是學得越多越好。如果你要更上一層，數學和英語是不可避免的。

 

六、學會使用MATLAB仿真

 

設計FPGA算法的時候，多多少少都會用到MATLAB，比如CRC的系數矩陣、數字濾波器系數、各種表格和文本處理等。

 

此外，MATLAB還能用于調試HDL（用MATLAB的計算結果跟用HDL算出來的一步步對照，可以知道哪里出問題）。

 

七、足量的實踐

 

八、圖像處理

 

1、Photoshop。

 

2、基于MATLAB或OpenCV的圖像處理。有C/C++基礎的可以學習OpenCV，否則的話，建議學MATLAB。這個階段下，只要學會簡單的調用函數即可，暫時不用深究實現的細節。

 

3、圖像處理的基礎理論。這部分的理論是需要高數、復變、線性代數、信號與系統、數字信號處理等基礎，基礎不好的話，建議先補補基礎再來。看不懂的理論也可以暫時先放下，或許學到后面就自然而然地開竅了。

 

4、基于FPGA的圖像處理。把前面學到的理論運用到FPGA上面，如果這時你有前面第七個階段的水平，你將輕松地獨立完成圖像算法設計。

 

5、進一步鉆研數學。要在算法上更上一層，必然需要更多的數學，所以這里建議學習實分析、泛涵分析、小波分析等。

 

能到這個境界，說明你已經很厲害了，但是還有很多東西要學的，因為FPGA常常要跟CPU交互，也就是說你得經常跟軟件工程師交流，所以也得懂點軟件方面的知識，一般自學要走很多彎路，一般可以去培訓機構培訓，培訓體系都比較完善，而且有保障，比如信盈達培訓，學習前會簽訂就業協議，學習就業雙保障！

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