原创 如何成长为一名优秀的FPGA 工程师？

第一部分：FPGA 工程师的成长

第一阶段：入门 -> 熟练

克服心理恐惧

– 代码这么写可以编译通过

– 下载程序不会烧毁电路板

建立思维定势

– “事非经过不知易”

学会了便是“自古华山一条路”

没用过便是“乱花渐欲迷人眼

第二阶段：提高 -> 精通

EDA工具——从感性认识到理性认识

– 站在EDA工具的角度理解FPGA开发流程

EDA工具各个流程的意义，各个阶段的输入输出

EDA工具输出的报告：Infor和warning

HDL语言——积累设计模式

– 跨时钟域处理电路

– 有限状态机电路

– 特定领域的数据通路电路

– 片上总线

FPGA芯片——从逻辑特性到物理特性

– 搞定时序分析和约束

– 看懂RTL视图和Technology视图

第三阶段：从业 -> 专业

从产品需求出发认识你的芯片

– 芯片之内

深刻理解FPGA底层结构与应用场合的对应关系

– 芯片之外

FPGA外围支持电路以及高速接口

FPGA与软件接口的设计和调试

做出你的产品

– 公司业务

– 项目流程

– 领域知识

个人的成长+成功的项目

给刚刚从业的FPGA工程师的几点忠告

– 珍视你的第一份工作

从工作中学习，在工作中成长

记工作日志，写博客

– FPGA工程师学点软件，学点“不可综合语句”

数据的分析和可视化

工具之间的“胶水”

– 使用Linux OS

脚本

免费工具

开源精神

第二部分：FPGA开发中的敏捷实践

FPGA开发本质上是敏捷的

– 相对于芯片开发：灵活 + 快速 = 敏捷

可以随时更新– 更短的迭代周期

可以上板验证 – 更快的反馈速度

敏捷开发的思想需要结合FPGA的自身特点

– 相对于软件开发：

上板调试代价更高 – 仿真验证的必要性

距离真实世界更近 – 开发验证、调试工具的必要性

» 验证、调试工具不是最终产品的一部分

» 开发工具、积累工具，合理重用

刻意地模仿芯片或者软件开发都是不可取的

案例分享

案例一：用Virtual JTAG加速上板验证

– 问题1：

缺少外部芯片的仿真模型。

– 解决1：

用VJ虚拟出一个“串口控制台”，通过接口逻辑层，向外部芯片发送“写”和“读”命令。验证接口逻辑层，积累操作外部芯片的脚本。

通过这一接口，把最终产品中需要用状态机来实现的控制电路，暂时替换为可以用PC机软件来实现的脚本；把FPGA上

的硬件调试转化为了PC端软件调试，加速了调试过程。

– 敏捷思想：

把项目中的风险，在早期的迭代中加以解决。

– 问题2：

外部设备行为复杂，测试向量覆盖率不够、仿真速度慢。

– 解决2：

用VJ设计一个真实行为捕获模块，丰富测试向量。

用VJ虚拟未实现的关键逻辑模块，上板测试调试。

– 敏捷思想：

反思回顾，发现开发瓶颈，持续改进方法、工具。

提早集成、提早测试。

案例二：FPGA开发中引入回归测试和持续构建

– 问题1：

软件的驱动层（C）和FPGA的接口层（V）需要测试和调试

FPGA需要回归测试来保证持续开发的质量

– 解决1：

用SystemVerilog DPI连接C和Verilog

用CppUtest测试框架搭建FPGA回归测试环境

– 敏捷思想：

回归测试

– 问题2：

多人协作开发中代码的质量保证

FPGA需要自动构建来实现及时发布

– 解决2：

用Tcl脚本实现项目编译、仿真的自动化

用Hudson CI来实现多个仿真、编译工程的自动构建和健康度报告

– 敏捷思想：

每日构建