原创 FPGA设计人员的进阶路线

 从技术层面来讲，可编程逻辑领域是目前和未来半导体行业最活跃的领域之一，不再是单一地用于IC设计的原型验证，更多地用于提供集成的系统级解决方案。现代的FPGA不再仅仅是可编程逻辑，而是介于ASIC和FPGA之间的混合芯片，包含微处理器、收发器以及许多其它单元。所以对FPGA设计人员的要求也越来越高，已超出单一的逻辑设计范畴。因此，对于FPGA初学者来讲，需要明确个人的进阶路线，进而掌握快速开发的方法。下面给出作者个人的一些观点。  

    首先，熟悉一门硬件设计语言（VHDL或Verilog HDL），因为不管在哪种应用领域，HDL语言都是FPGA开发的基础。目前国内使用Verilog HDL语言的开发人员较多一些，因此推荐读者学习Verilog HDL。正因如此，本书的实例都通过Verilog HDL实现，并在附录中给出其简要的语法说明。要深入学习Verilog HDL语言的读者，可参阅参考文献[2]。  

    其次，掌握ISE Design Suit相关软件的使用方法。ISE软件可以完成设计输入、综合、仿真、实现和下载，涵盖了FPGA开发的全过程，从中读者可以真切体会到FPGA开发全过程。对于嵌入式开发人员，还需要掌握EDK软件操作。当掌握软件的基本用法后，可以深入了解各工具组件，如综合工具XST、布局布线工具PAR等的运行机制，以便更好地在设计中利用其特性。本书以及其姐妹篇《ISE Design Suit 10.1开发指南（DSP和嵌入式开发）》则定位于这一阶段。 

    第三，熟悉Xilinx FPGA芯片，包括不同类型资源的性能特点和使用方法。此时，Xilinx所发布的文档是首要参考资料。Xilinx针对每个系列的FPGA都提供了丰富而全面的文档，所以在开始任何一个系列的FPGA设计前，最好到Xilinx网站（www.xilinx.com），将该系列FPGA的页面上将所有的文档都下载下来，然后有针对性的做参考。  

    第四，参考xilinx推出的开发板以及相应的参考设计，这是向高级进阶最有价值的部分。Xilinx在网上针对每个系列的fpga都有文档说明，并都给出原理图。其开发板的文档说明非常详细详细，也很规范，有很大的参考价值。此外，在那些开发板里也有众多的外围接口电路，基本涵盖了常用的应用场合。参考外围电路芯片的数据手册，仔细体会设计的细节和应用方法。作为硬件工程师，阅读手册是一项基本技能。当然，在具备硬件平台的基础上，参考Xilinx网上的开发板是进阶路线中捷径的捷径。  

    第五，动手调通一块板子。有PCB设计能力的读者，可自行设计；否则可购买相应的开发板，将上面所有的硬件外设调通，并参照类似的开发板，独立完成Xilinx官方的参考设计。完成这一步，就步入高级设计的大门了。  

    第六，由于FPGA芯片以及开发技术发展很快，因此不仅要在工作中累积经验，还应该关注该行业的新技术和新动向，只有这样才能始终站在高处。  

    整体看来，FPGA开发入门简单，进阶阶段不仅难度较大、所需知识面广，还是一个繁琐的工作。同时如果想从底层更深入的理解硬件设计，还需需要深厚的理论支持。因此FPGA开发是一条平坦但十分陡峭的路。