一,、入門首先要掌握HDL（verilog+VHDL）

　　第一句話是：還沒學(xué)數(shù)電的先學(xué)數(shù)電,。然后你可以選擇verilog或者VHDL,，有C語言基礎(chǔ)的,，建議選擇VHDL,。因?yàn)関erilog太像C了,，很容易混淆,，最后你會發(fā)現(xiàn),，你花了大量時間去區(qū)分這兩種語言,，而不是在學(xué)習(xí)如何使用它,。當(dāng)然，你思維能轉(zhuǎn)得過來,，也可以選verilog,，畢竟在國內(nèi)verilog用得比較多。

　　接下來,，首先找本實(shí)例抄代碼,。抄代碼的意義在于熟悉語法規(guī)則和編譯器（又叫綜合器），常用的集成開發(fā)環(huán)境有：Intel的Quartus,、Xilinx的ISE和Vivado,、Design Compiler 、Synopsys的VCS,、Linux下的iverilog,、Lattice的Diamond、Microchip的Libero,、Synplify pro,，然后再模仿著寫，最后不看書也能寫出來,。編譯完代碼,，就打開RTL圖，看一下綜合出來是什么樣的電路,。

　　HDL是硬件描述語言,，突出硬件這一特點(diǎn)，所以要用數(shù)電的思維去思考HDL,，而不是用C語言或者其它高級語言,，如果不能理解這句話的，可以看《什么是硬件以及什么是軟件》,。在這一階段,，推薦的教材是《Verilog HDL高級數(shù)字設(shè)計》或者是《用于邏輯綜合的VHDL》。不看書也能寫出個三段式狀態(tài)機(jī)就可以進(jìn)入下一階段了,。

　　此外,，你手上必須準(zhǔn)備Verilog或者VHDL的官方文檔,，《verilog_IEEE官方標(biāo)準(zhǔn)手冊-2005_IEEE_P1364》、《IEEE Standard VHDL Language_2008》,，以便遇到一些語法問題的時候能查一下,。

　　二、獨(dú)立完成中小規(guī)模的數(shù)字電路設(shè)計

　　現(xiàn)在,，你可以設(shè)計一些數(shù)字電路了,，像交通燈、電子琴,、DDS等等,，推薦的教材是《Verilog HDL應(yīng)用程序設(shè)計實(shí)例精講》。在這一階段,，你要做到的是：給你一個指標(biāo)要求或者時序圖,，你能用HDL設(shè)計電路去實(shí)現(xiàn)它。這里你需要一塊開發(fā)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(fā)板,，因?yàn)槟阗I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,。在這里先掌握簡單的testbench就可以了。推薦的教材是《WRITING TESTBENCHES Functional Verification of HDL Models》,。

　　三,、掌握設(shè)計方法和設(shè)計原則

　　你可能發(fā)現(xiàn)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(xué)會同步設(shè)計原則、優(yōu)化電路,，是速度優(yōu)先還是面積優(yōu)先,，時鐘樹應(yīng)該怎樣設(shè)計，怎樣同步兩個異頻時鐘等等,。推薦的教材是《FPGA權(quán)威指南》,、《Altera FPGA/CPLD設(shè)計》第二版的基礎(chǔ)篇和高級篇兩本,。學(xué)會加快編譯速度（增量式編譯、LogicLock）,，靜態(tài)時序分析（timequest）,，嵌入式邏輯分析儀（signaltap）就算是通關(guān)了。如果有不懂的地方可以暫時跳過,，因?yàn)檫@部分還需要足量的實(shí)踐,，才能有較深刻的理解。

　　四,、學(xué)會提高開發(fā)效率

　　因?yàn)镼uartus和ISE的編輯器功能太弱,，影響了開發(fā)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(fù)性勞動,。Modelsim也是常用的仿真工具，學(xué)會TCL/TK以編寫適合自己的DO文件,，使得仿真變得自動化,，推薦的教材是《TCL/TK入門經(jīng)典》。你可能會手動備份代碼,，但是專業(yè)人士都是用版本控制器Git的,，可以提高工作效率。文件比較器Beyond Compare也是個比較常用的工具,，Git也有比較功能,。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(yàn)證的，就必須掌握System Verilog和驗(yàn)證方法學(xué)（UVM）,。推薦的教材是《Writing Testbenches using SystemVerilog》,、《The UVM Primer》、《System Verilog1800-2012語法手冊》,。

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

　　五、增強(qiáng)理論基礎(chǔ)

　　這個時候,，你已經(jīng)會使用FPGA了,，但是還有很多事情做不了（比如,，F(xiàn)IR濾波器、PID算法,、OFDM等）,，因?yàn)槔碚摏]學(xué)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(tǒng),、數(shù)字信號處理,、多采樣率信號處理、數(shù)字圖像處理,、現(xiàn)代數(shù)字信號處理,、盲信號處理、自適應(yīng)濾波器原理,、雷達(dá)信號處理

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

　　3,、無線通信——信號與系統(tǒng)、數(shù)字信號處理,、通信原理,、移動通信基礎(chǔ)、隨機(jī)過程,、信息論與編碼

　　4,、CPU設(shè)計——計算機(jī)組成原理、單片機(jī),、計算機(jī)體系結(jié)構(gòu),、編譯原理,、RISC-V

　　5、儀器儀表——模擬電子技術(shù),、高頻電子線路,、電子測量技術(shù)、智能儀器原理及應(yīng)用

　　6,、控制系統(tǒng)——自動控制原理,、現(xiàn)代控制理論、過程控制工程,、模糊控制器理論與應(yīng)用

　　7,、壓縮、編碼,、加密——數(shù)論,、抽象代數(shù)、現(xiàn)代編碼技術(shù),、信息論與編碼,、數(shù)據(jù)壓縮導(dǎo)論、應(yīng)用密碼學(xué),、音頻信息處理技術(shù),、數(shù)字視頻編碼技術(shù)原理、H.265

　　現(xiàn)在你發(fā)現(xiàn),，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(xué)得越多越好,。如果你要更上一層，數(shù)學(xué)和英語是不可避免的,。

　　六,、學(xué)會使用MATLAB仿真

　　設(shè)計FPGA算法的時候，多多少少都會用到MATLAB,，比如CRC的系數(shù)矩陣,、FFT、數(shù)字濾波器系數(shù),、各種表格和文本處理等,。此外，MATLAB還能用于調(diào)試HDL（用MATLAB的計算結(jié)果跟用HDL算出來的一步步對照,，可以知道哪里出問題）,。推薦的教材是《MATLAB寶典》和杜勇的《數(shù)字濾波器的MATLAB與FPGA實(shí)現(xiàn)》。

　　七、足量的實(shí)踐

　　這個時候你至少讀過幾遍芯片手冊（官網(wǎng)有）,，然后可以針對自己的方向,，做一定量的實(shí)踐了（期間要保持良好的代碼風(fēng)格，增加元件例化語句的可讀性,，繪制流程圖/時序圖,，撰寫文檔的習(xí)慣）。比如：通信類的可以做調(diào)制解調(diào)算法,，儀表類的可以做總線分析儀等等,。不過這些算法，在書上只是給了個公式,、框圖而已,，跟實(shí)際的差距很大，你甚至?xí)X得書上的東西都很膚淺,。那么,，你可以在知網(wǎng)、百度文庫,、EETOP論壇,、opencores、ChinaAET,、SCI-HUB,、Q群共享、博客上面找些相關(guān)資料（校外的朋友可以在淘寶買個知網(wǎng)賬號）,。其實(shí),，當(dāng)你到了這個階段，你已經(jīng)達(dá)到了職業(yè)級水平,，有空就多了解一些前沿技術(shù),，這將有助于你的職業(yè)規(guī)劃。

　　在工作當(dāng)中,，或許你需要關(guān)注很多協(xié)議和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，協(xié)議可以在EETOP上面找到,，而標(biāo)準(zhǔn)（如：國家標(biāo)準(zhǔn)GB和GB/T,，國際標(biāo)準(zhǔn)ISO）就推薦《標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)》和《標(biāo)準(zhǔn)分享網(wǎng)》。

　　八,、數(shù)電的盡頭是模電

　　現(xiàn)在FPGA內(nèi)部的事情是難不到你的,，但是信號出了FPGA，你就沒法控制了,。這個時候必須學(xué)好模電,。比如：電路分析、模擬電子技術(shù)、高頻電子線路,、PCB設(shè)計,、EMC、SI,、PI等等,，能設(shè)計出一塊帶兩片DDR3的FPGA開發(fā)板，就算通關(guān)了,。具體的學(xué)習(xí)路線可以參考本博客的《如何學(xué)習(xí)硬件設(shè)計——理論篇》和《如何學(xué)習(xí)硬件設(shè)計——實(shí)踐篇》,。

　　九、學(xué)無止境

　　能到這個境界,，說明你已經(jīng)很厲害了,，但是還有很多東西要學(xué)的，因?yàn)镕PGA常常要跟CPU交互,，也就是說你得經(jīng)常跟軟件工程師交流,，所以也得懂點(diǎn)軟件方面的知識。比如ARM（Xilinx的ZYNQ和Altera的SOC會用到ARM的硬核,，請參考本博客的《如何學(xué)習(xí)嵌入式軟件》）,、DSP、Linux,、安卓,、上位機(jī)（QT、C#,、JAVA）都可以學(xué)一下,，反正學(xué)無止境的。

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電子技術(shù)應(yīng)用專欄作家  FPGA之旅

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