FPGA

如果将电子设计圈比作一个“江湖”，电子工程师就像是在江湖中行走的侠客，掌握各种开发技能，修炼出更高级的功法，无疑是在江湖中安身立命的根本，也会决定个人江（薪）湖（资）地（水）位（平）的高下。而在诸多“功法”中，FPGA可以算是当下最炙手可热的一门。

1、人见人爱的FPGA

FPGA为什么会成为电子设计江湖中一个人见人爱的存在？这其中的故事很值得说一说。

创建FPGA设计和维护Vivado®设计套件项目时，版本控制系统对于团队合作可能是一项具有挑战性的任务。工程师必须能跟踪设计变更，完整地从HDL或TCL源代码再现项目并交付特定的项目状态。Vivado工具非常适用于这类工作，因为该工具能够为项目生成存档文件或创建TCL文件，从而再现项目状态。

这是一个算力不足的年代，这是一个算力重建的年代，破局与重建关乎时代变迁，破局与重建也激发着创新者的斗志。

01、愿算力与你同在：当全世界的电力都用上还不够

＂算力＂在未来是生产力发展的核心要素，也就是说，谁拥有超越别人的＂算力＂，谁就会拥有更高的生产力和效率，谁也就能在创新上实现真正的突破，成为推动产业和时代进步的原动力。所以＂算力＂会和＂原力＂一样成为人们期望拥有的能力。

掌握FPGA可以找到一份很好的工作，对于有经验的工作人员，使用FPGA可以让设计变得非常有灵活性。掌握了FPGA设计，单板硬件设计就非常容易（不是系统设计），特别是上大学时如同天书的逻辑时序图，看起来就非常亲切。但FPGA入门却有一定难度，因为它不像软件设计那样只要有一台计算机，几乎就可以完成所有的设计。

下面总结的四点入门必备基础，希望能对大家在玩转FPGA上有一点帮助。

1、要了解什么是FPGA

既然要玩转FPGA，那我们首先最重要的当然是要了解什么是FPGA。FPGA（Field-Programmable Gate Array），即现场可编程门阵列。看到编程两个字码农就笑了，不就是编程嘛，那可是我们的强项。且慢，此编程非彼编程。一定要把FPGA的编程和软件编程区分开来。

软件的编程，处理器会逐条的把语言翻译成各种控制信号，去控制内部电路完成一个个运算或操作。那么FPGA的编程是怎么实现的呢？无论Altera家还是Xlinix家的FPGA，基本单元都相似，都是由真值表和D触发器构成。改变真值表的值就改变了逻辑功能，再通过和D触发器组合来实现任何时序逻辑。

现在的FPGA正变得越来越复杂。向引脚分配信号的任务曾经很简单，现在也变得相当繁复。下面这些用于向多用途引脚指配信号的指导方针有助于设计师根据从最多到最少的约束信号指配原则提前考虑信号指配，并减少反复的次数

这里有一个前提，即假定设计师已经根据设计的大概规模和信号要求确定了目标器件范围和型号。以下每一步都应在考虑单极信号前优先考虑差分对信号。

步骤

1、最先指配那些只能在特定引脚上工作的特殊信号，通常情况下是指串行I/O信号和全局时钟信号。

2、然后指配大型和/或高速信号总线，特别是那些要跨越多个库或区域的信号。如果总线需要局部时钟，那么就要考虑具有更多局部时钟引脚的库或区域，并先指配局部时钟。

3、如果针对FPGA器件采用了多种I/O标准，那么设计师还必须先考虑将I/O信号映射到库/区。这一步需要慎重考虑，因为许多I/O标准和参考电压是不兼容的。一些I/O标准要求在特殊引脚上输入参考电压，使得这些引脚不可再用于一般用途。将高速输出和双向信号分开指配在一定程度上可避免同时开关输出噪声（SSO）问题。

4、采用和第二步中相同的基本规则指配速度较慢、约束较少的总线，但不用太多考虑SSO等问题。

贸泽电子（Mouser Electronics）即日起开始备货Microchip Technology全资子公司Microsemi推出的PolarFire™ FPGA视频和成像套件。套件集成了非易失性PolarFire 现场可编程门阵列（FPGA），功耗比其他SRAM FPGA降低50%，性能优异，能够通过双摄像头传感器对4K图形处理和显色性能进行评估。

从汇编、C语言到开发FPGA，总结出的“三多”一个也不能少！

由 cathy 提交于周三, 13 三月 2019 - 09:55

从大学时代第一次接触FPGA至今已有10多年的时间，至今记得当初第一次在EDA实验平台上完成数字秒表、抢答器、密码锁等实验时那个兴奋劲。当时由于没有接触到HDL硬件描述语言，设计都是在MAX+plus II原理图环境下用74系列逻辑器件搭建起来的。

后来读研究生，工作陆陆续续也用过Quartus II、FoundaTIon、ISE、Libero，并且学习了verilogHDL语言，学习的过程中也慢慢体会到verilog的妙用，原来一小段语言就能完成复杂的原理图设计，而且语言的移植性可操作性比原理图设计强很多。

在学习一门技术之前我们往往从它的编程语言入手，比如学习单片机时，我们往往从汇编或者C语言入门。所以不少开始接触FPGA的开发人员，往往是从VHDL或者Verilog开始入手学习的。但我个人认为，若能先结合《数字电路基础》系统学习各种74系列逻辑电路，深刻理解逻辑功能，对于学习HDL语言大有裨益，往往会起到事半功倍的效果。

当然，任何编程语言的学习都不是一朝一夕的事，经验技巧的积累都是在点滴中完成，FPGA设计也无例外。下面就以我的切身体会，谈谈FPGA设计的经验技巧。

我们先谈一下FPGA基本知识：

1.硬件设计基本原则

为FPGA应用设计良好的电源管理解决方案并非简单的任务。

为FPGA应用设计良好的电源管理解决方案并非简单的任务，而目前已经有许多相关的技术讨论。今天为大家分享的内容一方面旨在找到正确解决方案，并选择最合适的电源管理产品，另一方面则是提出如何优化实际解决方案，以用于FPGA之相关建议。

找到合适的电源解决方案

寻找为FPGA供电的最佳解决方案并不简单。许多供应商以适合为FPGA供电的名义推销某些产品，为FPGA供电的DC-DC转换器选择有何特定要求？其实并不多。一般而言，所有电源转换器都可用来为FPGA供电。推荐某些产品通常是基于以下事实：许多FPGA应用需要多个电压轨，例如用于FPGA核心和I/O，还可能需要额外的电压轨来用于DDR内存。将多个DC-DC转换器全部整合到单个稳压器芯片中的电源管理IC(PMIC)常常是其首选。

可能有些读者会质疑本文的标题，乍一看，说“FPGA的护理和喂养(care and feeding)”似乎完全不合适。然而，对于这种反对意见的答案很简单：英语是一个有趣的语言。虽然人们对于“care and feeding”这一说法何时开始流行莫衷一是，但人们都知道，这个说法起源于简单的农业时代，目前已经被人们普遍使用（滥用），指任何脆弱或不稳定的东西。在本文中，这一说法可谓一针见血。虽然对于FPGA是否需要“喂养”，人们充满争议，但我们可以肯定的是，FPGA的确需要“护理”！

现代FPGA是有史以来最复杂的集成电路之一，它们采用最先进的晶体管技术和顶尖的架构，以实现令人难以置信的灵活性和最高的性能。随着时间的推移和技术的进步，这种复杂性决定了，在用FPGA设计和实现系统时，需要做出某些妥协。这一点在电源中最为明显，FPGA每次更新换代，电源都要提高精度、灵活性、可控性、效率和故障感知能力，还要减小体积。

FPGA电源要求（解读数据手册）

作者：Cliff Zitlaw

NOR闪存已作为FPGA（现场可编程门列阵）的配置器件被广泛部署。其为FPGA带来的低延迟和高数据吞吐量特性使得FPGA在工业、通信和汽车ADAS（高级驾驶辅助系统）等应用中得到广泛采用。汽车场景中摄像头系统的快速启动时间要求就是很好的一个例子——车辆启动后后视图像在仪表板显示屏上的显示速度是最为突出的设计挑战。

上电后，FPGA立即加载存储于NOR器件中的配置比特流。传输完成后，FPGA转换为活动（已配置）状态。FPGA包括许多配置接口选项，通常包括并行NOR总线和串行外设接口（SPI）总线。支持这些总线的存储器在不同厂商的产品之间总是存在微小的不兼容性，增添了采购多款存储器件的困难程度。

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