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学习FPGA我主要经历了这么几个阶段
larrybird | 2010-04-08 21:54:58    阅读:3645   发布文章

 

转载自:http://jixiangzh.blog.163.com/blog/static/130016920200911510739396/

个人觉得写得很好,在这谢谢这位大好人O(∩_∩)O~

学习FPGA我主要经历了这么几个阶段:
  
①、Verilog语言的学习,熟悉Verilog语言的各种语法。
②、FPGA的学习,熟悉QuartusII软件的各种功能,各种逻辑算法设计,接口模块(RS232,LCD,VGA,

SPI,I2c等)的设计,时序分析,硬件优化等,自己开始设计简单的FPGA板子。
③、NiosII的学习,熟悉NiosII的开发流程,熟悉开发软件(SOPC,NiosII IDE),了解NiosII的基本结构,设

计NiosII开发板,编写NiosII C语言程序,调试板子各模块功能。
       先来说说第一个阶段,现在主要的硬件描述语言有VHDL,Verilog两种,在本科时老师一般教VHDL,

不过现 Verilog用的人越来越多,其更容易上手(与C语言语法比较类似),也更灵活,现在的IC设计基本都用

Verilog。像systemC,systemVerilog之类的应该还在萌芽阶段,以后可能会有较大发展。鉴于以上原因

我选择了Verilog作为我学习的硬件描述语言。
       其实有C语言的基础,学起Verilog的语言很简单,关键要有并行的概念,所有的module,assign,

always都是并行的,这一点与软件语言有明显不同。这里推荐几本评价比较好的学习Verilog的书籍:
①、《verilog 数字系统设计教程》,这本书对于入门是一本很好的书,通俗易懂,让人很快上手,它里面

的例子也不错。但本书对于资源优化方面的编程没有多少涉及到。
②、《设计与验证Verilog HDL》,这本书虽然比较薄,但是相当精辟,讲解的也很深入,很多概念看了这

本书有种豁然开朗的感觉,呵呵。
       学习Verilog其实不用看很多书,基本的语法部分大家都一样,关键是要自己会灵活应用,多做练习。
       Verilog语言学了一段时间,感觉自己可以编点东西,希望自己编的程序在板子上运行看看结果,下面

就介绍我学习的第二个阶段。
       刚开始我拿了实验室一块CPLD的开发板做练习,熟悉QuartusII的各种功能,比如IP的调用,各种约

束设置,时序分析,Logiclock设计方法等,不过做到后面发现CPLD的资源不太够(没有内嵌的RAM、不能

用SignalTapII,LE太少等),而实验室没有FPGA开发板,所以就萌生了自己做FPGA开发板的意图,刚好

Cadence我也学的差不多了,就花了几天时间主要研究了FPGA配置电路的设计,在板子上做了Jtag和AS

下载口,在做了几个用户按键和LED,其他的口全部引出作为IO口,电路比较简单,板子焊好后一调就通

了(心里那个爽啊...)。我选的FPGA是cycloneII系列的EP2C5,资源比以前的FPGA多了好几倍,还有PLL,

内嵌的RAM,可以试试SignalTapII,用内嵌的逻辑分析仪测试引脚波形,对于FPGA的调试,逻辑分析仪

是至关重要的。利用这块板子我完成了项目中的几个主要功能:RS232通信,指令译码,配置DDS,AD数

据高速缓存,电子开关状态设置等,在实践中学习起来真的比平时快很多,用到什么学什么动力更大。这个

时候我主要看的数据有这几本感觉比较好:
①、《Altera FPGA/CPLD 设计(基础篇)》:讲解一些基本的FPGA设计技术,以及QuartusII中各个工

具的用法(IP,RTL,SignalProbe,SignalTapII,Timing Closure Floorplan,chip Editor等),对于

入门非常好。
②、《Altera FPGA/CPLD 设计(高级篇)》:讲解了一些高级工具的应用,LogicLock,时序约束很分析,

设计优化,也讲述了一些硬件编程的思想,作为提高用。
③、《FPGA设计指南--器件,工具和流程》:这本书看了他的目录忍不住就买了,这本书讲述了FPGA设计

的各个方面,虽然每个方面都是点到为止,但能让你有个整体的概念,了解FPGA的所有设计功能,了解

FPGA开发的整个流程。
④、在这里也推荐几个学习FPGA比较好的论坛
      http://www.edacn.net/bbs
      http://www.eetop.cn/
⑤、其实最好的学习网站莫过于Altera的官方网站www.altera.com,不过很多人一看到英语就不想看,其实

上面的英文很简单,很多时候不敢看是因为对自己没信心或心静不下来看。不过官方网站上资料很多,刚

开始可能会觉得资料安排的有点乱,不方便查找,以后有时间我列个资料的链接目录,整理一下,方便大

家查找。
  
       到这里,自己最FPGA的学习有一段时间了,练习了很多实例,自己也编写了不少程序,也有了一些

项目经验,算是对FPGA有些了解了。在不断的学习中发现FPGA不仅可以做逻辑设计,算法设计等,还能

做嵌入式开发,altera先后开发了Nios,NiosII两款FPGA的嵌入式软核,并有配套的软件,刚开始看到这

些我真是心中突然豁然开朗,学习真的是无止境,又一个全新的领域摆在我面前,我决定学习NiosII,要学

就要学最好。
       刚开始入门是很痛苦的,嵌入式设计需要从硬件到驱动到软件全部熟悉,硬件系统问题还不是很大(以

前做过单片机,DSP等MCU),处理器的架构心里还有点数,对于驱动和软件工程,刚开始学习真的很头痛。

NiosII应该还算比较新的内容(应该是2004年出的),国内的书籍不算很多,网上这方面的资料也比较零碎,

所以我就开始将Altera网站上这方面的资料系统的看一边,这里推荐几本网站上的handbook:
①、Embedded Design Handbook
②、Nios II Processor Reference Handbook
③、Nios II Software Developer''s Handbook
④、Quartus II Handbook, Volume 4: SOPC Builder
⑤、Quartus II Handbook, Volume 5: Embedded Peripherals
       看完这些handbook,总算基本明白整个架构,软硬件设计方法,驱动的编写等,感觉自己可以编

一些嵌入式的程序了,不过虽然前面做的那块ep2c5的板子支持NiosII系统,不过对于嵌入式设计来说还

是显得单薄了一点,没有SDRAM,Flash这两个比较基本的模块,Ep2C5内嵌的RAM太小,程序写不大,

而且每次总要绞尽脑汁优化程序代码大小,很多时候优化了后函数功能会受到限制,不利于初学者,也不

利于调试。所以到这里我有产生了自己做一块Nios开发板的想法(直接买比较贵,自己做便宜,而且还能锻

炼自己,一举两得),通过借鉴其他开发板,选择自己开发板上需要包含什么模块,确定各个模块使用什么

芯片,阅读各个芯片的datasheet,画出原理图并做出PCB图,这块板子我选的是Ep2c8Q208,比上一块

资源又将近多了一倍,板子上还有以下模块:SDRAM,Flash,EPCS4,RS232,USB,VGA,PS2,AD,

DA,LCD等,满足了一般开发板的配置要求。板子回来以后调试了四五天,(flash工作了,LCD显示了,

RS232通了,USB通了,AD,DA工作了,SDRAM正常了...),真是每天都有惊喜,每个模块都编写了

NiosII软件测试程序,调试硬件的时候对软件的运行也更熟悉了。在这次调试的过程中真的学到了很多,

为此专门写了好几页调试笔记,下次拿出来和大家一起分享。现在硬件平台有了,NiosII也了解的差不多了,

终于可以自己编写一些规模大一点的程序了。
以后的路还很长,不过也有很多惊喜在等着我们......

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