回想起自己學(xué)FPGA，已經(jīng)有一段時間了，從開始的茫然，到后來的瘋狂看書，設(shè)計開發(fā)板，調(diào)電路，練習各種FPGA實例，到最后能獨立完成項目，一路走來，感受頗多，拿出來和大家分享，順便介紹下自己的一點經(jīng)驗所得，希望對初學(xué)者有所幫助。
廢話不說了，下面進入正題，學(xué)習FPGA我主要經(jīng)歷了這么幾個階段：
①、Verilog語言的學(xué)習，熟悉Verilog語言的各種語法。
②、FPGA的學(xué)習，熟悉QuartusII軟件的各種功能，各種邏輯算法設(shè)計，接口模塊(RS232,LCD,VGA,SPI,I2c等)的設(shè)計，時序分析，硬件優(yōu)化等，自己開始設(shè)計簡單的FPGA板子。
③、NiosII的學(xué)習，熟悉NiosII的開發(fā)流程，熟悉開發(fā)軟件(SOPC,NiosII IDE),了解NiosII的基本結(jié)構(gòu)，設(shè)計NiosII開發(fā)板，編寫NiosII C語言程序，調(diào)試板子各模塊功能。
先來說說第一個階段，現(xiàn)在主要的硬件描述語言有VHDL，Verilog兩種，在本科時老師一般教VHDL，不過現(xiàn)在
Verilog用的人越來越多，其更容易上手(與C語言語法比較類似),也更靈活，現(xiàn)在的IC設(shè)計基本都用Verilog。像systemC，systemVerilog之類的應(yīng)該還在萌芽階段，以后可能會有較大發(fā)展。鑒于以上原因我選擇了Verilog作為我學(xué)習的硬件描述語言。
其實有C語言的基礎(chǔ)，學(xué)起Verilog的語言很簡單，關(guān)鍵要有并行的概念，所有的module，assign，always都是并行的，這一點與軟件語言有明顯不同。這里推薦幾本評價比較好的學(xué)習Verilog的書籍：
①、《verilog 數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計教程》，這本書對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。但本書對于資源優(yōu)化方面的編程沒有多少涉及到。
②、《設(shè)計與驗證Verilog HDL》，這本書雖然比較薄，但是相當精辟，講解的也很深入，很多概念看了這本書有種豁然開朗的感覺，呵呵。
學(xué)習Verilog其實不用看很多書，基本的語法部分大家都一樣，關(guān)鍵是要自己會靈活應(yīng)用，多做練習。
Verilog語言學(xué)了一段時間，感覺自己可以編點東西，希望自己編的程序在板子上運行看看結(jié)果，下面就介紹我學(xué)習的第二個階段。
剛開始我拿了實驗室一塊CPLD的開發(fā)板做練習，熟悉QuartusII的各種功能，比如IP的調(diào)用，各種約束設(shè)置，時序分析，Logiclock設(shè)計方法等，不過做到后面發(fā)現(xiàn)CPLD的資源不太夠(沒有內(nèi)嵌的RAM、不能用SignalTapII，LE太少等)，而實驗室沒有FPGA開發(fā)板，所以就萌生了自己做FPGA開發(fā)板的意圖，剛好Cadence我也學(xué)的差不多了，就花了幾天時間主要研究了FPGA配置電路的設(shè)計，在板子上做了Jtag和AS下載口，在做了幾個用戶按鍵和LED，其他的口全部引出作為IO口，電路比較簡單，板子焊好后一調(diào)就通了(心里那個爽啊...)。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)嵌的邏輯分析儀測試引腳波形，對于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目中的幾個主要功能：RS232通信，指令譯碼，配置DDS，AD數(shù)據(jù)高速緩存，電子開關(guān)狀態(tài)設(shè)置等，在實踐中學(xué)習起來真的比平時快很多，用到什么學(xué)什么動力更大。這個時候我主要看的數(shù)據(jù)有這幾本感覺比較好：
①、《Altera FPGA/CPLD 設(shè)計(基礎(chǔ)篇)》：講解一些基本的FPGA設(shè)計技術(shù)，以及QuartusII中各個工具的用法(IP，RTL，SignalProbe，SignalTapII，Timing Closure Floorplan，chip Editor等)，對于入門非常好。
②、《Altera FPGA/CPLD 設(shè)計(高級篇)》：講解了一些高級工具的應(yīng)用，LogicLock，時序約束很分析，設(shè)計優(yōu)化，也講述了一些硬件編程的思想，作為提高用。
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③、《FPGA設(shè)計指南--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)計的各個方面，雖然每個方面都是點到為止，但能讓你有個整體的概念，了解FPGA的所有設(shè)計功能，了解FPGA開發(fā)的整個流程。
④其實最好的學(xué)習網(wǎng)站莫過于Altera的官方網(wǎng)站，不過很多人一看到英語就不想看，其實上面的英文很簡單，很多時候不敢看是因為對自己沒信心或心靜不下來看。不過官方網(wǎng)站上資料很多，剛開始可能會覺得資料安排的有點亂，不方便查找，以后有時間我列個資料的鏈接目錄，整理一下，方便大家查找。
到這里，自己最FPGA的學(xué)習有一段時間了，練習了很多實例，自己也編寫了不少程序，也有了一些項目經(jīng)驗，算是對FPGA有些了解了。在不斷的學(xué)習中發(fā)現(xiàn)FPGA不僅可以做邏輯設(shè)計，算法設(shè)計等，還能做嵌入式開發(fā)，altera先后開發(fā)了Nios，NiosII兩款FPGA的嵌入式軟核，并有配套的軟件，剛開始看到這些我真是心中突然豁然開朗，學(xué)習真的是無止境，又一個全新的領(lǐng)域擺在我面前，我決定學(xué)習NiosII，要學(xué)就要學(xué)最好。
剛開始入門是很痛苦的，嵌入式設(shè)計需要從硬件到驅(qū)動到軟件全部熟悉，硬件系統(tǒng)問題還不是很大(以前做過單片機，DSP等MCU),處理器的架構(gòu)心里還有點數(shù)，對于驅(qū)動和軟件工程，剛開始學(xué)習真的很頭痛。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：
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
看完這些handbook，總算基本明白整個架構(gòu)，軟硬件設(shè)計方法，驅(qū)動的編寫等，感覺自己可以編一些嵌入式的程序了，不過雖然前面做的那塊ep2c5的板子支持NiosII系統(tǒng)，不過對于嵌入式設(shè)計來說還是顯得單薄了一點，沒有SDRAM，F(xiàn)lash這兩個比較基本的模塊，Ep2C5內(nèi)嵌的RAM太小，程序?qū)懖淮螅颐看慰傄g盡腦汁優(yōu)化程序代碼大小，很多時候優(yōu)化了后函數(shù)功能會受到限制，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)，通過借鑒其他開發(fā)板，選擇自己開發(fā)板上需要包含什么模塊，確定各個模塊使用什么芯片，閱讀各個芯片的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，滿足了一般開發(fā)板的配置要求。板子回來以后調(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，每個模塊都編寫了NiosII軟件測試程序，調(diào)試硬件的時候?qū)浖倪\行也更熟悉了。在這次調(diào)試的過程中真的學(xué)到了很多，為此專門寫了好幾頁調(diào)試筆記，下次拿出來和大家一起分享。現(xiàn)在硬件平臺有了，NiosII也了解的差不多了，終于可以自己編寫一些規(guī)模大一點的程序了。
以后的路還很長，不過也有很多驚喜在等著我們......
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