原创 初次进行逻辑开发工作的反思

        首先，自己并不是从技术领域去探讨FPGA和Verilog HDL语言，自己接触这方面知识时间较短，也没有丰富的经验，而网络上关于这方面的学习资源还是比较丰富的，自己也受益匪浅。这篇文章只是想对自己过去的一段工作经历做下总结，和对之后的发展方向做下思考。

        去年在一个项目中，被安排做FPGA的逻辑代码开发，由于以前从未接触过Verilog HDL语言，心里还是比较心虚的。但考虑到三方面因素，还是承担了下来：

         1、从原理图修改、审核PCB开始，可以抽空学习Verilog HDL语法，这大概有两周时间。之后还会有20天时间可以全部用于代码编写上，时间看来还是充裕的；

        2、FPGA要实现功能并不复杂，只是一些简单的控制逻辑和通信接口；

        3、自己并不是凭空撰写，而是有之前产品代码做修改参考。

       后来在实际的项目开发中，原理图的审核修改、投板流程需要的众多输出准备、和软件讨论接口方案及前期调试资源准备，这些事情所耗费的时间大大超出了预期，迫于项目进度的压力，自己主动承担了一些之前计划外的事情。尤其在原理图审核修改方面，出于高速信号性能的考虑，基本成为了PCB主导，遇到走线不顺时，原理图调换线序成为了首选方案，尤其FPGA管脚分配，基本全部做了更改，引入了大量不受控的工时耗费。等到完成了这些工作后，项目进度已有延迟，但项目层面通过与PCB供应商及和产线的沟通，加急优先安排生产，回板时间却未发生改变。于是才发现可用于编写代码的时间仅有一周。

        刚开始看以前的代码时，由于项目压力导致的焦虑情绪，使得犹如阅读天书一般，半天下来反而昏昏欲睡，更是无从下手修改。中午就想反馈这种风险，但获悉只需要先把一些时钟、复位、GPIO等基本功能做好即可，后续调试过程中，再一步步加入其它功能。于是心情缓解了很多，也静下心来阅读代码，于是在下午，配合在百度上查询一些语法用法，也去宏观思考其实一个模块就是定义了诸多输入、输出接口用于与其它模块互连，模块内部是对功能的描述，有组合逻辑电路和时序逻辑电路之分，这样下来，竟然顺利地看懂了一个模块，然后又意识到always过程块、assign语句实际上代表的是并行执行的电路；通过模块实例化，一个模块又可以由若干个子模块构成，这样对整个项目的架构也明晰了。而且在阅读过程中，也明白了以前觉得很神秘的FPGA为软件提供的寄存器是如何实现的，这些在当时极大地提升了自己的信心。于是在第二天自己便开始修改代码。回板前便将基本功能实现了。

        回板后，硬件电源、时钟及复位调试完成后，便分别开始软件调试和逻辑调试，但一开始便遇到了问题，逻辑代码烧入后，功能无法正常运行，很快便遇到了软件方向的投诉，说影响了进度。于是在大家的共同帮助下，查出了问题所在。之后牵涉的其它方向人员更多了，需要用到的新功能需求接踵而至，而一些小问题也需要处理，投诉也犹如雪片般纷沓而至，部门考虑到自己的困难，协调了另一个同事来处理一些急需解决的问题，而自己则全力以赴先把所有功能加入，这样持续了近四天，总算是完成了大部分的功能，加上这段时间来自家庭的因素，已是心力交瘁。接下来为了保障项目进度和质量，部门将最后一个通信模块的代码编写任务交给了另外一个同事，并对代码进行检查整改。自己则开始进行硬件信号完整性测试，从而结束了这次短暂的FPGA逻辑开发工作。

       最近抽空认真学习了一遍Verilog HDL语言，再回想之前的那些问题，才发现其实很多都是对语法应用理解不深入所造成的。主要遇到的问题有以下三个：

        1、逻辑烧入后，功能无法正常运行。测试一些GPIO的输出，初始化应该输出高电平的，却是低电平等。

        首先怀疑是电源、时钟和复位的问题。

        测试电源，电压正常；

        时钟是利用外部晶振输入，内部PLL倍频得到，PLL的配置包括了时钟输入clk_in、时钟输出clk_out和指示时钟是否稳定的pll_lock信号构成；pll_lock信号引至复位系统中，用作复位信号产生的一部分；

        复位信号是由外部复位信号、FPGA上电后内部自己产生的复位信号和pll_lock信号相与实现的。

        由于时钟是通过配置PLL得到的，因此怀疑是复位信号的问题。将复位信号组成部分中的外部复位信号和pll_lock信号去掉，仅保留了内部复位信号进行调试，发现FPGA初始化后输出正确。

        现在想想，这应该是外部复位信号所导致的，因为在逻辑中大量使用了异步复位触发器，即

        “always @ (posedge clk or negedge rst)

        if(rst == 1'b0)

        初始化操作

        else

       其它时序操作

        ”

        之前的复位由外部复位信号、内部复位信号和pll_lock信号相与组成，而外部复位信号由带POR功能的电源监控芯片提供，因此在上电过程中，其一直处于低电平复位状态，那么逻辑也就不会检测到下降沿并进行初始化操作。

        之后软件调试中又投诉一些寄存器值进行配置后，相应的功能无法生效。自己也做了下调试，对一个按键进行检测，并通过检测结果对一个LED灯进行亮灭控制，发现LED的亮灭只和初始化设置有关，而和按键的动作无关，于是问题应当是整个逻辑只执行了初始化过程，便不再运行。

        由于初始化过程正确，因此怀疑是时钟问题，将PLL倍频后的时钟分配到某个GPIO输出，利用示波器进行测试，发现有时钟波形输出。在同事建议下，对涉及初始化的语句进行一条一条屏蔽，当将复位信号产生的语句屏蔽掉后，检测按键并控制LED灯亮灭的功能正常，因此问题还是出在复位电路上了。通过共同分析，加入pll_lock信号与内部复位信号相与构成逻辑的复位信号，时序逻辑功能正常。

       现在想想，应该是去掉pll_lock后，当内部复位结束后，而时钟还未产生，但异步复位触发器需要在复位结束时，时钟信号和复位释放信号满足一定时序关系，否则就会进入亚稳态。引入pll_lock信号后，在时钟稳定产生后，复位才会被释放，满足了时序关系，电路功能正常。

        2、诸多Verilog HDL语法理解模糊。比如：自己虽然意识到always过程块、assign语句等是并行执行的，但是对于阻塞和非阻塞赋值还是毫无概念，尤其是“=”和“<=”两种赋值方式，肤浅的认为前者用于组合逻辑赋值，后者用于时序逻辑赋值。这种概念上的模糊导致了一些小问题的出现，例如赋值不生效等。

        又比如自己按照以前C语言编程思想，将一个变量在不同的always块中去赋值，结果综合时便报错，不允许将一个变量在always块中赋值。这样的写法也导致了很多的修改返工。其实现在想想，既然always过程块是并行运行的，一个变量在不同always过程块中去赋值，是会引发竞争冒险的。当时应该是受了C语言语句顺序执行的惯性思维影响了。

        还有always块中被赋值的变量是reg型，这是Verilog HDL语言所规定的，但这应该只是Verilog HDL语言早期用于时序逻辑电路时的规定，现在也可用于组合逻辑电路，所以这些变量虽然被定义为reg类型，但并非代表寄存器。

        3、由于对基本语法都还未理解掌握，所以一些编程思想、经验等更是欠缺。比如外部输入信号滤波等，这些在绘制原理图时都会考虑的因素，在编写逻辑时就忽视了。可以说自己只是急于将逻辑功能调通，而逻辑的质量则丝毫没有顾及。

       以上便是第一次接触FPGA逻辑开发的经历，虽然短暂，但记忆深刻。痛定思痛，自己得到以下几点感悟：

        1、以前自己不太明白一个好的团队在于人岗匹配，合适的人做合适的事。这次经历让自己意识到这一点，人岗匹配可以最大程度发挥团队中每个成员的优势，保证整件事情的顺利开展和高质量完成。有时即使出于培养个人能力出发，也应该对预交付事情的难度、进度等进行风险评估，循序渐进、由浅及深地去培养。而对于个人，则应该调整好心态，不要总觉得别人做的事情是很有技术含量的，而自己不过是从事的琐事杂事，其实每一件安排给自己的事情都是团队认真思考后，最适合自己、最能发挥自己优势的事情，作为一个职业人，应当在自己的本职工作上追求完美，这才是对自己和对公司负责任的态度。

        2、个人还是应该有个知识体系，要有所聚焦，不能蜻蜓点水般去学习。其实，知识体系这个概念是四年前自己的经理告诉我的，但当时自己完全不知道这是个什么概念。人的精力是有限的，而知识的领域尤其是硬件知识的领域是非常宽泛的，面面俱到的后果就是零星杂散，无一样精通。自己以前的想法就是这样，梦想着既能够绘制原理图，又能画PCB，还能编代码，数电、模电、电机、射频、EMI&EMC等领域无不涉足，当然有时这也与自己的经历有关，但几年下来，几乎一无所成，所有的知识点都是杂乱无章的。这实际上是一种急功近利的浮躁心态，其实任何一个领域要想精通都是需要时间的积累，而想跨领域融会贯通，更是时间、知识、经验的综合积累，除非是天才，否则不可能有所速成。承认了这点，自己才可以真正平静下来，不被纷乱的信息所干扰。具体到目前，我觉得自己更好的做法应当是形成自己的知识体系，即自己的优势所在，在这个基础上去发散学习。在知识体系没有完固的情况下，要学会舍弃，将精力聚焦，先深后宽。自己经过这段时间的反思，觉得自己应当首先聚焦于从事时间较多的数字电路领域，将数字电路、信号完整性、EMI&EMC作为自己的理论基础，原理图绘制、PCB绘制和Verilog HDL语言作为自己的技能发展方向，而其它之前涉及的模电、电机、射频、驱动编写等就不再作为关注重点，以后根据具体发展再慢慢拓展。

        3、在聚焦了精力后，自己要比以前更加勤奋。以往由于精力分散，在地铁上多是抱着手机不做思考地浏览一些新闻，并认为这是在充实自己。而现在这些碎片时间，自己则用于阅读一些和自己知识体系相关的内容，现在我觉得时间一方面是通过克制自己的懒惰获得的，一方面也是收缩自己精力获得的。另外，公司毕竟是以产品以盈利为目标，自己更多的是保证按时按质地完成任务，所以经验总结、知识学习更多的应该利用业余时间来完成，以不断提高自己的能力。自己以前浪费了太多的时间，之后不能再这样了。

        4、学会更好的沟通。自己在这次任务中，其实在意识到风险后，就应该及时提出，沟通清楚后续的任务、时间节点等，并协调资源帮助自己。寻求帮助不可耻，事情做不完做不好才是可耻的。而不是想当然的自己认为后续该如何安排。充分地去沟通，是这次留给我的一个教训。

        5、不得不承认，自己的心态还是有一定问题，不能完全放开，似乎总要彰显出自己的能力，害怕自己的专业被质疑。这样在做事时，无疑是自己给自己带了一副枷锁，其实有时放开自己，一直抱着谦虚谨慎的学习态度，不懂即坦荡承认，虚心请教，虚心接受别人的意见，多分享多沟通多交流，才是一种健康的成长方式。

        以上便是这次短暂的逻辑开发经历给我的反思，限于经历，应当有很多局限的地方，但认识是逐步去深入提高的，在努力的方向上多思考多总结，这才是自己该做的。