原创 FPGA网络培训第三讲至七讲

FPGA网络培训第三讲：FPGA/CPLD及单片机的编程<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

谈到编程，很多人都认为这是一个很宏大的工程。其实入门并不难

现在单片机和FPGA/CPLD的编程都有着类似的步骤：

1．    打开工程，同时选择芯片型号（系统会自动配置）

2．    选择开发语言，单片机选C语言，FPGA/CPLD可选Verilog HDL语言（FPGA/CPLD还有其它输入设计方案的手段），

3．    对特定目标（主要是输入输出口），进行简单编程，入门时可以只搞几个赋值语句。即 C="A"或C=B等。（XILINX 的ISE 11的语言编程环境不错）

4．     编译（编译通过意味着语言逻辑没问题）

5．    定义管脚，你分别指定哪些管脚分别是A，B，C（单片机不用）

6．    综合，开发平台把你的设计“实际安置在”你选定的芯片中（单片机不用））

7．    下载，把开发平台生成好的目标代码下载到芯片中

如果下载顺利，说明你的开发板做得不错

如果不顺利，就要检查开发板，主要是检查电源和JTAG接线顺序

也要检查下载电缆在计算机端的连接和设置（打印口或USB）。

下载完成后，进入验证阶段

 **************************************

FPGA网络培训第四讲：结果验证

现在很多种单片机或CPLD芯片，下载后芯片就开始工作

所谓的验证操作很简单

但对初学者，却是激动人心的时刻

你做的第一块电路板要按照你的设计工作了

也许很多学习很久的人还没体会过这种感觉

验证很简单，只要在你设定的输入管脚加上高电平或低电平

检查输出脚的状态就可以了

如果你急于知道结果，你可以直接用一导线把输入脚与电源或地相连，用万用表去测输出

如果你喜欢有个更直观的结果，你可以在输入端安按钮开关，而在输出端接发光二极管。

装发光二极管要串联一个限流电阻，大小可以是1k-5k的就可以了

因为我们的实验还未涉及到差分信号，所以发光二极管还是有效的

如果用2k左右的限流电阻，基本上无论是单片机还是CPLD芯片的输出口都可以很可靠地点亮发光管。

至此，入门培训的“穿插”任务已经完成，学员可以从容地去回顾和消化各个步骤的内容，在把各个环节的要领和基础知识都掌握后，就完成了一个重要的培训任务：“心理入门”

 **********************************

FPGA网络培训第五讲：SOPC 的概念

以上四讲的主要作用是对FPGA芯片的开发流程有个初步认识，同时解决学员的心理入门问题。

SOC（片上系统）是一个很诱人的概念

单片机，ARM，都可以构成“简单”的片上系统。

SOPC（可编程芯片上的系统）是ALTERA公司的一项技术，可以在FPGA芯片上构建“复杂”的片上系统。

用单片机或ARM技术构建的系统，虽能独立运行，但因为受到内存容量，总线设置等方面的限制，在外围设备管理和扩充方面，需要大量的外部资源的支持，实现起来比较困难。

FPGA芯片，依靠其自身丰富的硬件资源和连线资源，不但可以在芯片内设置性能很高的CPU（一般都是32位），而且可以直接在芯片内设置各种总线，控制器等等。

相对于单片机来讲，FPGA可以构建功能更完整的系统

相对于台式机来讲，接口的可扩充性更强，处理实时信息的能力强。

构建片上系统，需要雄厚的基础知识，这不属于速成的内容

同时，SOPC掌握起来也有诀窍

SOPC基本系统的构成要以存储为中心进行设置

与传统的计算机相比，SOPC建成的系统在实时信息处理方面有独到的优势

实时信息采用的是“流信息”的形式

相对来讲，存储在内存里的信息可以作为“快信息”或“帧信息”来处理。

利用“流信息”方式来处理实时信息，是SOPC的重要特点

这为SOPC处理实时信息提供了一个相对“标准”的通道

掌握了SOPC，再用FPGA开发复杂系统就方便多了

学习SOPC，思路很关键，否则会无从下手

***************************************

FPGA网络培训第六讲：实时信息处理应用系统

FPGA芯片在用于处理图像，视频，音频，网络等实时信息时，有独到的竞争优势。

对实时专业信息的处理，往往需要一些专业外围芯片的配合

例如对视频信息的处理，视频信号可能包括专业的SDI，分量，复合等形式，或DVI，VGA等形式，也可能是HDMI接口，甚至是H264，MPEG等压缩数据。

要用FPGA处理这些信息，要解决两个接口问题

第一个问题是物理接口，第二是信息格式接口

很多外部实时信息都有特定的格式，如视频传输的SDI标准，图像压缩的H264等。

就高清图像信号而言，长距离传送的可靠技术是SDI信号通过电缆或光缆传输，而FPGA则可以很好地完成SDI信号的收发和处理工作，原来这些功能只有专业芯片才能实现。

当SDI信号进入了SOPC系统后，可以被实时处理、存储、交换、复用，这就可以形成许多产品。

对实时信息的处理能力，将使计算机技术以FPGA的形式进一步渗透到现实生活的各个角落。

另外，因为FPGA的接口能力，使得FPGA的处理能力可以作用于传统设备或部件中，从而形成智能产品。

新型信息产品特别是大众消费品及传统产品的智能化，将形成巨大的市场和商机。

这就是机遇。

*************************************** 

FPGA网络培训第七讲：IP 纯技术性的机会

要在现实世界中实现智能化改造，传感器和执行器件是必不可少的，传感器和执行器件与智能部件之间的接口当然也种类繁多，因此会出现大量的接口设计需求，包括硬件和软件两方面，这些设计可以做成通用模块，称为IP。

IP设计可以作为一个独立的业务领域来对待，很多特殊行业的专业人员，即使在纯计算机领域不占什么优势，也可以在特定的接口IP设计方面有不俗的表现。

而已经面临剧烈竞争的计算机专业技术人员，则可以通过对某些技术行业的特别关注而独辟蹊径。

IP技术作为一种基础技术，其市场需求会早于最终产品，这对于不擅长市场运作的技术人员来讲，是很好的机遇。

 ********************************

本培训可以分为：“四步入门”和“七步入行”两部分

采用的学习方法是：“高速穿插” + “占领制高点”

有兴趣的同行可能会受点启发，其他人也可以看看热闹

谢谢关注，欢迎交流

tvman101@126.com