手把手教你学FPGA 设计思想篇
FPGA的基本设计思想
Ｒ Ｍ（Ｐ ＡＭ） ＦＦ ￣ 。在第 一个缓 冲周期 ，将输入 的数据流缓 Ａ ＳＲ 、 ＩＯ
存到 “ 数据缓 冲模块 １ ；在第 ２ ” 个缓 冲周期 ，通过 “ 输入数据选
择 单元”的切换 ，将输入的数 据流缓存到 “ 据缓冲模块２ 数 ”，同 时将 “ 数据缓冲模块ｌ ”缓 存的第 １ 个周期数 据通过 “ 输入 数据选择
关键 词 可 编 程 门阵 列 “ 乒乓 操 作 ” 设 计
Ｆ Ｇ 是Ｆ ｌ Ｐ ｇａ ａｌ Ｇ ｔ Ａ ｒ 现 场可 编程 门阵列 ） Ｐ Ａ ｊｄ ｒ ｒ ｅ ｏ ｍｍ ｂ ａ ｒ ｙ（ ｅ ｅ ａ
的缩写 ，代表的是一种可编程逻辑 器件，它 可以在 制造 完成后 ｆ用 ｌ Ｉ 户根据 自己 的需要 定义 其逻辑 功能 。 ＦＧ 包 含 了一 个逻 辑单 元 ＰＡ （ 可以是 门．也 可以是查找表 Ｒ Ｍ ） Ａ 的阵 列 、触发器 以及可编程 的互连线 。Ｆ Ｇ Ｐ Ａ的显 著特 点是有一个窄输入的逻辑单元 ，使用分 布式 互连方案 ． 相对于 传统 的诸如 Ｐ Ｌ Ｌ 之类的可编程逻辑器 Ａ 和Ｐ Ａ
单 元”的选择 ，送到 “ 数据流运 算处理模块 ”进 行运 算处 理 ； 在第 ３ 个缓 冲周期 通过 “ 输入数据选择 单元”的再次切 换 ，将输入的数
据流缓存到 “ 数据缓 冲模 块１ ，同时将 “ ” 数据缓 冲模 块２ ”绥存 的 第２ 个周期 的数据 通过 “ 输入数据 选择单元”切换 ，送到 “ 数据流 运算处理模块”进 行运算处理 。如此循环 。 乒乓操作的最大特 点是通过 “ 输入 数据 选择单元”和 “ 出数 输 据选择单元”按节拍 、 互配合 的切换 ， 相 将经过缓 冲的数据流没有 停 顿地 送到 “ 数据流运 算处理模块 ” 进行运 算与处理 。把乒乓操 作模块当做—个 整体 ，站在这 个模块 的两端看数据 ，输入 数据流和 输 出数据流都是连续不断的 ，没有任何停 顿 ．因此 非常适 合对数据 流进行流水线式处理 所 以乒乓操作常 常应 用于流水线式 算法 ，完 成数据的无缝缓 冲与处理 乒 乓 操 作 的 第 二 个 优 点 是 可 以 节 约 缓 冲 区空 问 。 比如 在 ＷＣ Ｍ 基带应用 中，１ Ｄ Ａ 个帧是 由１个时隙组成 的，有 时需要将 １ ５ 整 帧的数据延时一个时隙后处理 ，比较 直接 的办法是将 这帧 数据缓 存 起来 ，然后延时１ 时隙进行处理 。这时缓 冲区的长度 是１ 帧数据 个 整 长 ，假设数据速 率是 ３ ４ ｐ ，ｌ ． Ｍｂｓ 帧长 １ｍ ，则此 时需要缓 冲区长 ８ ０ｓ
10分钟学会FPGA设计
10分钟学会FPGA设计wjh我们将带领大家完成你的第一个FPGA设计，即使你从没有接触过FPGA，也可以让你可以在十分种之内初步学会FPGA设计！不信？呵呵我们慢慢往下看。
实验目的我们分别采用VHDL和原理图输入方式设计一个简单的三人表决器，，并下载到FPGA实验系统进行实际运行。
三人表决器的功能描述：三个人分别用手指拨动开关SW1、SW2、SW3来表示自己的意愿，如果对某决议同意，各人就把自己的指拨开关拨到高电平（上方），不同意就把自己的指拨开关拨到低电平（下方）。
表决结果用LED（高电平亮）显示，如果决议通过那么实验箱上L2（黄灯）亮；如果不通过那么实验箱上L1（红灯）亮；如果对某个决议有任意二到三人同意，那么此决议通过，L2亮；如果对某个决议只有一个人或没人同意，那么此决议不通过，L1亮功能虽然简单，但是大家可以从这个实验中学习到FPGA的设计输入，仿真，下载等一个完整过程。
软件准备本次实验采用Max+plusII 10.2 软件,首先我们需要下载免费软件并安装license。
对于WindowsNT/2000/XP,还需要安装下载电缆的驱动程序。
硬件准备PC机一台，GW48-CK型实验箱，电源，下载电缆软硬件均准备好以后，就可以开始我们的设计了。
在三种输入方式中，你也可以先只看一种，比如原理图方式或者VHDL方式。
1 设计输入1.1 采用原理图设计三人表决器我们根据三人表决器的直值表，可以通过卡诺图化简可以得到：L2=SW1SW2+SW1SW3+SW2SW3L1=/L2那么我们可以在MAX+plusII中用原理图实现上面的三人表决器下面仅把和VHDL不同的详细写下，相同或基本相同的就一带而过：（1）打开MAX+plusII（2）新建一个图形文件：File菜单>new新建文件时选择Graphic Editor file点OK（3）输入设计文件我们现在在图形文件中输入电路，我们这个电路需要AND2、OR3、NOT三个逻辑门电路和输入输出端，你可以电击Symbol ->Enter Symbol（或者双击空白处）弹出窗口：在Symbol Name中输入and2，点OK同样可以加入or3、input、output、not对input、output，鼠标左键双击PIN_NAME，那么PIN_NAME被选中，并且变黑，然后输入你要改的名字，如SW1把元件拖动到合适位置，将光标放到元件的引线出，可以发现光标变为十字星，此时摁住左键就可以进行连线。
FPGA学习步骤
FPGA学习步骤FPGA（Field Programmable Gate Array）是一种可编程的数字逻辑设备，具有强大的计算能力和灵活性。
学习FPGA涉及多个方面的知识和技能，以下是一个学习FPGA的步骤。
1.学习数字电路基础知识：学习数字逻辑、组合逻辑、时序逻辑、时钟域等基础知识。
了解逻辑门、多路选择器、编码器、解码器等基础组件的工作原理和常见应用。
2. 学习HDL语言：FPGA设计通常使用硬件描述语言（HDL）进行，如VHDL或Verilog。
学习HDL语言的基本语法、数据类型、运算符以及模块化设计方法。
掌握HDL语言的基本语法和常用语句，能够编写简单的模块。
同时，了解设计模块之间的连接和通信方式。
3. 熟悉开发工具：选择一款FPGA开发工具，如Xilinx ISE、Altera Quartus等，并熟悉其使用方法。
掌握工具的安装、项目的创建、仿真、烧写等基本操作。
了解工具中提供的IP核和库函数，以及如何使用这些资源来简化设计过程。
4.学习FPGA体系结构：了解FPGA的基本组成元件和工作原理，包括可编程逻辑单元（PLU）、片上存储器（BRAM）和片上时钟管理等。
熟悉FPGA的时序特性和时钟域设计方法，掌握时钟驱动设计的原则和技巧。
5.设计简单的数字逻辑电路：从简单的数字逻辑电路开始，如全加器、加法器、乘法器等。
通过HDL语言编写这些电路的设计和仿真测试，然后在FPGA上实现并验证电路功能。
通过不断实践，加深对数字逻辑电路设计和FPGA实现的理解。
6.学习FPGA高级应用：掌握FPGA高级应用的设计方法，如时序逻辑设计、状态机设计、数据通路设计等。
了解时分复用（TDM）、频分复用（FDM）、空分复用（SDM）等常用数据传输方式的原理。
学习高级FPGA设计技术，如流水线设计、多周期设计、并行设计等。
7.学习FPGA外设接口：了解FPGA的外设接口标准，如UART、SPI、I2C、PCIe等，以及各种外设的工作原理和接口电路设计。
FPGA重要设计思想及工程应用之模块化设计
重要设计思想及工程应用
模块化设计篇
中嵌教育() 谢大钊 编著
谢大钊 编著
概述
随着可编程技术的发展，FPGA被广泛应用 于电子设计的各个领域。越来越多复杂系统核 心电路利用FPGA设计完成，这些复杂系统经常 需要使用百万门以上的大规模FPGA来设计。另 一方面，为了对市场需求做出最迅速的反映， 就要求这些电子产品的设计周期尽量缩短，只 有以第一时间推出成熟稳定的产品，才能获得 更大的市场份额。于是一方面需要百万门以上 的大规模FPGA以满足设计需要，另一方面需要 在最短时间内高质量地完成设计以满足市场需 求，这两者出现了矛盾。
谢大钊 编著
模块化设计方法的来源
解决这个矛盾的唯一出路是投入更多的人力，进行 并行工作、协同设计。并行工作、协同设计在一般的工 业生产中比较容易实现，例如生产一部汽车，可以在不 同车间并行生产出汽车的各个配件，然后统一将这些配 件组装起来即可。如果每个零件的制造都能满足图纸公 差标准，那么每个零部件的制造关联就不是那么紧密， 完全可以并行进行生产制造。使制造每个零部件之间的 联系尽量小，然后运用并行、协同的工作方式相对独立 地生产每个零部件，最后将这些零部件组合起来的工作 方法就是一种模块化设计方法。
谢大钊 编著
模块化设计输入与综合步骤
（1）顶层模块的设计：项目管理者需要完 成顶层模块的设计输入与综合，为进行 Modular Design实现阶段的第一步—初始预 算阶段（Initial Budgeting Phase）做准备。 （2）子模块的设计：每个项目成员相对独 立地并行完成各自子模块的设计输入和综 合，为进行Modular Design实现阶段的第二 步—子模块的激活模式实现（Active Module Implementation）做准备。
FPGA设计的八个重要知识点,你都会吗
FPGA设计的八个重要知识点，你都会吗1. 面积与速度的平衡与互换这里的面积指一个设计消耗/的规律资源的数量，对于FPGA可以用消耗的FF（触发器）和LUT（查找表）来衡量，更普通的衡量方式可以用设计所占的等价规律门数。
面积和速度这两个指标贯通FPGA/CPLD设计的时钟，是设计质量的评价的终极标准——面积和速度是一对对立统一的冲突体。
要求一个同时具备设计面积最小、运行频率最高是不现实的。
更科学的设计目标应当是在满足设计时序要求（包括对设计频率的要求）的前提下，占用最小的芯片面积。
或者在所规定的面积下，是设计的时序余量更大、频率跑的更高。
这两种目标充分体现了面积和速度的平衡的思想。
作为冲突的两个组成部分，面积和速度的地位是不一样的。
相比之下，满足时序、工作频率的要求更重要一些，当两者矛盾时，采纳速度优先的准则。
从理论上讲，假如一个设计时序余量较大，所能跑的速度远远高于设计要求，那么就通过功能模块的复用来削减囫囵设计消耗的芯片面积，这就是用速度的优势换取面积的节省。
反之，假如一个设计的时序要求很高，一般办法达不到设计频率，那么普通可以通过将数据流串并转换，并行复制多个操作模块，对囫囵设计实行乒乓操作和串并转换的思想运行。
2. 硬件原则硬件原则主要针对HDL代码编写而言：是采纳了C语言形式的硬件的抽象，它的本质作用在于描述硬件，它的终于实现结果是芯片内部的实际。
所以评判一段HDL代码的优劣的终于标准是：其描述并实现的硬件电路的性能，包括面积和速度两个方面。
评价一个设计的代码水平较高，仅仅是说这个设计是由硬件想HDL代码这种表现形式的转换越发流畅、合理。
而一个设计终于性能，在更大程度上取决于设计工程师所构想的硬件实现计划的效率以及合理性。
（HDL代码仅仅是硬件设计的表达形式之一）初学者片面追求代码的干净、简短，是错误的，是与HDL的标准南辕北辙的。
正确的编码办法，首先要做到对所需实现的硬件电路心中有数，对该部分的硬件的结构和衔接非常清楚，然后再用适当的HDL语句表达出来即可。
FPGA设计的四种常用思想与技巧
FPGA设计的四种常用思想与技巧FPGA（Field-Programmable Gate Array）是一种可编程逻辑设备，可以通过重新配置内部电路来实现不同的功能。
在FPGA设计中，有许多常用的思想和技巧，可以帮助设计者提高效率和性能。
本文将介绍四种常用的FPGA设计思想与技巧。
第一种常用思想与技巧是模块化设计。
模块化设计是将大型的FPGA设计划分为多个小的功能模块，每个模块负责一个具体的功能。
通过将设计划分为多个模块，可以提高设计的可维护性和复用性。
设计者可以单独对每个模块进行测试和调试，然后再将它们整合到一起。
此外，模块化设计还能够提高设计的并行性和性能。
每个模块可以在FPGA中独立运行，并且可以通过并行处理来提高设计的执行速度。
第二种常用思想与技巧是流水线设计。
流水线设计是将一个复杂的计算过程划分为多个阶段，并且在每个阶段中并行处理多个数据。
通过流水线设计，可以提高设计的吞吐率和时钟频率。
每个阶段可以在不同的时钟周期中执行，从而实现数据的并行处理。
此外，流水线设计还能够降低设计的时延和资源占用。
每个阶段的计算量可以被均匀地分布到多个时钟周期中，从而减少每个时钟周期的计算量，提高设计的时延和资源占用。
第三种常用思想与技巧是优化技巧。
优化技巧包括逻辑优化、时钟优化和资源优化。
逻辑优化是通过精简逻辑电路来减少资源的使用。
可以通过合并逻辑门、消除冗余逻辑和合并常量来实现逻辑优化。
时钟优化是通过减少时钟延迟和减小时钟功率消耗来提高设计的性能和功耗。
可以通过选择适当的时钟结构、减少时钟的分频和优化时钟路径来实现时钟优化。
资源优化是通过合理利用FPGA中的资源来减少资源的使用。
可以通过共享资源、适当分配资源和使用低功耗资源来实现资源优化。
第四种常用思想与技巧是并行设计。
并行设计是将多个功能模块同时执行，从而提高设计的执行速度和吞吐率。
可以通过并行处理来减少设计的执行时间，提高设计的性能。
可以通过使用多个时钟域、多个时钟频率和复杂分频来实现并行设计。
fpga 知识体系搭建 分享
fpga 知识体系搭建分享
FPGA（现场可编程门阵列）是一种集成电路，它可以在设计完
成后重新编程，因此具有灵活性和可重构性。
要搭建一个完整的FPGA知识体系，需要从以下几个方面进行分享：
1. FPGA基础知识，包括FPGA的基本概念、原理、结构、工作
原理等。
理解FPGA的基础知识对于后续的学习和应用至关重要。
2. FPGA设计流程，介绍FPGA设计的整体流程，包括设计规范、硬件描述语言（如Verilog、VHDL）、综合、布局布线、时序分析
等环节。
深入了解FPGA设计流程可以帮助理解FPGA的工作原理和
实际应用。
3. FPGA应用领域，介绍FPGA在数字信号处理、通信、图像处理、嵌入式系统等领域的应用。
分享一些实际案例和应用经验可以
帮助学习者更好地理解FPGA的实际用途和潜在市场。
4. FPGA开发工具，介绍常见的FPGA开发工具，如Xilinx的Vivado、Altera的Quartus等，以及这些工具的基本使用方法和开
发技巧。
5. FPGA与其他技术的结合，介绍FPGA与其他技术（如嵌入式处理器、模拟电路、通信协议等）的结合应用，以及如何在实际项目中进行整合和应用。
6. FPGA未来发展趋势，分享FPGA未来的发展方向、新技术的应用以及市场趋势，帮助学习者了解FPGA行业的最新动态和未来发展方向。
通过以上几个方面的分享，可以帮助学习者建立起一个相对完整的FPGA知识体系，从而更好地理解和应用FPGA技术。
希望以上分享对你有所帮助。
FPGA设计方法汇总课件
表决电路就发送给CPU故障诊断信息； 表决电路监视两个CPU写入数据的时间差是否超时，当在一个周期内，表决电路在
组合逻辑 外部输出
BACK
43
（5）状态机风格
一段式 一个always模块完成输出及状态转移； 必须要综合考虑现态在何种状态转移条件下会进入哪些次 态，然后在每个现态的case 分支下分别描述每个次态的 输出。
两段式 一个always 模块采用同步时序描述状态转移；另一个模块 采用组合逻辑判断状态转移条件。
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总结
FPGA是一种可编程硬件，深入理解器件的 结构有助于设计
严格遵守设计流程，充分利用工具 在整个设计中贯穿五大设计思想 状态机的编码、类型、风格和设计思路决
定了能否设计出高效的状态机 FPGA在设计中需要考虑安全性
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通讯表决电路设计
刘志凯 2008年8月
50
一、实现的功能
1、基本功能： 对 CPU1、CPU2向 BTM的通讯路径进行表决，CPU1和CPU2通过并行总线将需要
decoder
btm(cpu1&cpu2) dmi(cpu1&cpu2) uart(cpu1&cpu2)
BACK
55
时钟模块CLOCK module
外部clock PLL
timerclk分频器 Reset
txclk分频器
timerclk txclk
clk CPLD clk
BACK
怎样学习FPGA
如何学习FPGA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，只要有一台计算机，几乎就可以完成所有的设计。
FPGA设计与硬件直接相关，需要实实在在的调试仪器，譬如示波器等。
这些硬件设备一般比较昂贵，这就造成一定的入门门槛，新人在入门时遇到一点问题或者困难，由于没有调试设备，无法定位问题，最后可能就会放弃。
其实这时如果有人稍微指点一下，这个门槛很容易就过去。
我用FPGA做设计很多年了，远达不到精通的境界，只是熟悉使用，在这里把我对FPGA学习步骤理解写出来，仅是作为一个参考，不对的地方，欢迎大家讨论和指正。
FPGA学习步骤1、工欲善其事，必先利其器。
计算机必不可少。
目前FPGA 应用较多的是Altera和xilinx这两个公司，可以选择安装quartusII或者ISE 软件。
这是必备的软件环境。
硬件环境还需要下载器、目标板。
虽然有人说没有下载器和目标板也可学习fpga，但那总是纸上谈兵。
这就像谈女朋友，总是嘴上说说，通个电话，连个手都没牵，能说人家是你朋友?虽说搭建硬件环境需要花费，但想想，硬件环境至多几百元钱，你要真的掌握FPGA的设计，起薪比别人都不止高出这么多。
这点花费算什么?FPGA学习步骤2、熟悉verilog语言或者vhdl语言，熟练使用quartusII 或者ISE软件。
VHDL和verilog各有优点，选择一个，建议选择verilog。
熟练使用设计软件，知道怎样编译、仿真、下载等过程。
起步阶段不希望报一些培训班，除非你有钱，或者运气好，碰到一个水平高、又想把自己的经验和别人共享的培训老师，不然的话，培训完后总会感觉自己是一个冤大头。
入门阶段可以在利用网络资源完成。
FPGA学习步骤3、设计一个小代码，下载到目标板看看结果。
学习FPGA的几点心得五篇
学习FPGA的几点心得五篇第一篇：学习FPGA的几点心得1、首先要明白的是软件设计和逻辑设计的不同，并理解什么是硬件意识。
软件代码的执行是一个顺序的过程，编绎以后的机器码放在存储器里，等着CPU一条一条的取指并执行；因此软件设计中经常会带有顺序处理的思维。
而逻辑设计则不同，我们设计的是数字电路，它是由很多很多的与非门及D触发器构成的，上电之后所有与非门和D触发器都同时工作，不会因为A触发器的代码描述在B触发器之前A触发器就是先工作，事实上，RTL级代码的代码先后顺序在综合成网表文件后这种顺序就消失了，取代的是基本逻辑电路之间的互联关系描述；因此逻辑设计需要的是一种并发的思维，我们也需要用并发的思维去考虑电路的设计。
当然，我们设计的电路功能一般都有先后顺序的关系，如果这种顺序不能通过代码的先后顺序来实现，那么要怎么完成这一功能呢？在逻辑设计中，我们所说的先后顺序都是基于时间轴来实现：它的承载体就是时序逻辑，也就是那些触发器。
2、其次就是要熟悉基本电路的设计。
基本的电路不是很多，也就是D触发器、计数器、移位寄存器、状态机、多路选择器、译码器等几种，所有复杂的电路都可由这些基本的电路构成。
高手水平高的体现并不是他能写出一些很奇特的电路，相反，水平高是体现在他们总能将复杂的电路用这些很朴素的基本电路去描述。
甚至，你会发现他们的代码基本上是由if...else、case这些语句构成的，朴素的让你觉得奇怪。
初学者在入门的时候，对于基本电路的设计应该固定化、标准化，每种电路该用什么样的代码描述，应该要固定、统一，尽量少一些花哨的东西。
说来这里我举个例子。
以前有几个朋友因为仿真有问题请我帮忙找问题。
他们的代码写的很乱，出现了很多种稀奇古怪的电路，一看头都大了，只好建议他们按照标准的电路重新写下代码。
结果过了半天，他们就和我说问题不见了。
所以，高手们喜欢用简单的代码是有道理的，电路的标准化和规范化可以减少许多稀奇古怪的问题，问题少了他们也就能在别人加班的时候回家多睡回觉，呵呵。
fpga课程设计心得
fpga课程设计心得一、教学目标本课程的教学目标是让学生掌握FPGA的基本原理、设计和应用方法。
通过本课程的学习，学生将能够：1.理解FPGA的基本概念、结构和特点。
2.掌握FPGA的硬件描述语言（HDL）编程方法。
3.学会使用FPGA开发工具进行电路设计和仿真。
4.能够独立完成FPGA应用系统的设计和调试。
二、教学内容教学内容主要包括以下几个部分：1.FPGA的基本概念、结构和特点：介绍FPGA的定义、发展历程、主要结构和性能特点。
2.FPGA的硬件描述语言（HDL）：讲解HDL的基本语法、编写方法和常用语句。
3.FPGA开发工具的使用：介绍FPGA开发工具的安装、配置和基本操作。
4.FPGA应用系统的设计和调试：通过实例分析，讲解FPGA应用系统的设计流程、调试技巧和优化方法。
三、教学方法为了提高学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用以下教学方法：1.讲授法：讲解FPGA的基本概念、原理和知识点。
2.案例分析法：通过分析实际案例，让学生掌握FPGA应用系统的设计方法。
3.实验法：引导学生动手实践，培养实际操作能力和问题解决能力。
4.讨论法：学生分组讨论，促进交流与合作，提高分析问题和解决问题的能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的教材，为学生提供系统、全面的学习资料。
2.参考书：推荐相关的参考书籍，拓展学生的知识视野。
3.多媒体资料：制作精美的PPT、教学视频等多媒体资料，提高学生的学习兴趣。
4.实验设备：准备FPGA开发板、仿真器等实验设备，让学生动手实践，加深对知识的理解和掌握。
五、教学评估为了全面、客观、公正地评估学生的学习成果，本课程将采用以下评估方式：1.平时表现：通过课堂参与、提问、讨论等方式，评估学生的学习态度和积极性。
2.作业：布置适量的作业，评估学生的理解和应用能力。
3.考试：进行期中和期末考试，评估学生对课程知识的掌握程度。
FPGA初学者学习指南
Icarus Verilog：开源的仿真工具，支持Verilog硬件描述语言
GTKWave：开源的波形查看工具，支持多种硬件描述语言和仿真模型
FPGA应用领域与 案例分析
通信设备： FPGA在通信设 备中的应用， 如路由器、交
Xilinx Vivado Design Suite：Xilinx公司的FPGA设计工具，支持HDL、 Schematic等多种设计方式
Intel Quartus Prime：Intel公司的FPGA设计工具，支持HDL、 Schematic等多种设计方式
ModelSim：Mentor公司的仿真工具，支持多种硬件描述语言和仿真模 型
自然语言处理：FPGA用于加速自然 语言处理算法，提高处理速度和准 确性
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图像处理：FPGA用于加速图像处理 算法，提高图像处理速度和质量
机器学习：FPGA用于加速机器学习 算法，提高训练速度和模型性能
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FPGA是一 种可编程 逻辑器件， 可以定制 硬件电路。
FPGA主要 由可编程 逻辑块 （CLB）、 输入输出 块（IOB） 和互连资 源组成。
CLB是 FPGA的核 心，可以 实现各种 逻辑功能。
IOB是 FPGA与外 部世界的 接口，可 以实现与 外部设备 的通信。
互连资源是 FPGA内部 的连接通道， 可以实现 CLB和IOB 之间的连接。
语法：包括模块定 义、端口定义、信 号定义、行为描述 等。
应用：广泛应用 于FPGA设计、 ASIC设计等领域。
HLS是一种用于FPGA设计的高级语言，它可以将C、C++等高级语言转换为FPGA硬件描述 语言。
FPGA入门自学指导
FPGA的应用领域：包括通信、医疗、工业控制、航空航天等
FPGA的应用领域
科研教育：用于实现科研实验和教学演示
消费电子：用于实现高清电视和游戏机等设备的图像处理和声音处理
航空航天：用于实现卫星通信和导航系统
医疗设备：用于实现医疗仪器和设备控制
通信领域：用于实现高速数据传输和信号处理
工业控制：用于实现自动化生产线和机器人控制
特点：可编程、可定制、可升级
作用：实现数字电路设计，具有灵活性和高效性
FPGA的基本结构和工作原理
FPGA的基本结构：包括可编程逻辑块、可编程互连、I/O模块等
FPGA的工作原理：通过可编程逻辑块实现逻辑功能，通过可编程互连实现信号连接，通过I/O模块实现与外部设备的通信
FPGA的设计流程：包括设计输入、综合、布局布线、仿真、调试等步骤
添加标题
Libero：Intel公司的旧版FPGA设计工具，已被Quartus Prime取代。
开发工具和平台的选择
FPGA开发工具：Xilinx Vivado、Intel Quartus Prime等
FPGA开发平台：Xilinx、Intel、Lattice等
选择标准：根据项目需求、开发环境和个人习惯选择合适的工具和平台
FPGA开发工具和平台
常见的FPGA开发工具和平台
添加标题
Xilinx Vivado Design Suite：Xilinx公司的FPGA设计工具，支持Verilog、VHDL等硬件描述语言。
添加标题
Intel Quartus Prime：Intel公司的FPGA设计工具，支持Verilog、VHDL等硬件描述语言。
设计错误：仔细检查设计代码，使用逻辑分析仪等工具进行调试
FPGA入门教程
FPGA入门教程1．数字电路设计入门2．FPGA简介3．FPGA开发流程4．RTL设计5．QuartusⅡ设计实例6. ModelSim和Testbench1.数字电路设计入门1.1数字电路设计数字电路设计的核心是逻辑设计。
通常，数字电路的逻辑值只有‘1’和‘0’，表征的是模拟电压或电流的离散值，一般‘1’代表高电平，‘0’代表低电平。
高低电平的含义可以理解为，存在一个判决电平，当信号的电压值高于判决电平时，我们就认为该信号表征高电平，即为‘1’。
反之亦然。
当前的数字电路中存在许多种电平标准，比较常见的有TTL、CMOS、LVTTL、LVCMOS、ECL、PECL、LVDS、HSTL、SSTL等。
这些电平的详细指标请见《补充教程1：电平标准》。
数字电路设计大致可分为组合逻辑电路和时序逻辑电路。
一般的数字设计的教材中对组合逻辑电路和时序逻辑电路的定义分别为：组合逻辑电路的输出仅与当前的输入有关，而时序逻辑电路的输出不但与输入有关，还和系统上一个状态有关。
但是在设计中，我们一般以时钟的存在与否来区分该电路的性质。
由时钟沿驱动工作的电路为时序逻辑电路。
大家注意，这两种电路并不是独立存在的，他们相互交错存在于整个电路系统的设计中。
1.1.1组合逻辑电路组合逻辑电路由任意数目的逻辑门电路组成，一般包括与门、或门、非门、异或门、与非门、或非门等。
一般的组合逻辑电路如下图：其中A,B,C,D,E,F为输入，G为输出。
1.1.2时序逻辑电路时序逻辑电路由时钟的上升沿或下降沿驱动工作，其实真正被时钟沿驱动的是电路中的触发器（Register），也称为寄存器。
触发器的工作原理和参数如下图：下面是两个简单的时序逻辑电路例子：(1)、时钟分频电路该时序电路的功能为实现对时钟’clk’的4分频，其中’clk_2’为2分频时钟，’clk_4’为4分频时钟，’enable’为该电路的使能信号。
其功能仿真波形如下图所示：(2)、序列检测器该时序电路实现了一个序列检测器，当输入序列‘datain’中出现‘101’时，标志位F将输出‘1’，其他时刻输出‘0’。
FPGA设计的四种常用思想与技巧
FPGA设计的四种常用思想与技巧FPGA（Field-Programmable Gate Array）设计是一种在可编程逻辑器件中实现数字电路的方法。
FPGA设计的目标是实现高性能和可重配置性。
在进行FPGA设计时，有一些常用的思想和技巧可以帮助提高设计效率和性能。
下面将介绍四种常用的FPGA设计思想和技巧。
一、级联式管脚规划级联式管脚规划是一种在FPGA设计中常用的思想和技巧。
FPGA器件通常具有多个I/O管脚，而每个管脚都有特定的功能。
合理地规划管脚可以提高设计的可重用性和可维护性。
一种常用的级联式管脚规划方法是按照功能对管脚进行分组，并将每个功能组的管脚连接到同一位置。
例如，可以将所有时钟信号管脚连接到一个区域，将所有输入信号管脚连接到另一个区域，将所有输出信号管脚连接到另一个区域。
这样做可以使设计更加清晰，方便信号的布线和修改。
二、状态机设计状态机设计是一种常用的FPGA设计思想和技巧。
状态机是一种特殊的数字电路，在FPGA设计中可以用于实现复杂的逻辑控制。
在进行状态机设计时，首先需要确定状态机的状态数和状态转换条件。
然后，可以使用状态图或状态表来描述状态机的行为。
接下来，可以使用具体的硬件描述语言（如VHDL或Verilog）来实现状态机。
状态机设计可以极大地简化控制逻辑的复杂性，提高设计的可读性和维护性。
它还可以实现更高的性能和时序要求。
三、并行处理并行处理是一种常用的FPGA设计思想和技巧。
FPGA器件通常具有多个可并行计算的资源，如DSP（Digital Signal Processor）模块、片上RAM（Random Access Memory）和多路复用器等。
在进行并行处理时，可以使用这些资源来提高设计的性能和吞吐量。
例如，可以使用DSP模块进行乘法运算，使用片上RAM进行数据存储，使用多路复用器实现多路选择等。
并行处理可以充分利用FPGA器件的并行计算能力，提高设计的运算速度和效率。
fpga3-设计入门
fpga3-设计入门FPGA设计基础设计入门一、基于FPGA的设计流程和方法所谓的“基于FPGA的设计”---是指使用FPGA器件作为载体，借助EDA工具实现有限功能数字系统的技术过程。
实际上就是：系统功能定义具体FPGA电路实现的若干个影射和变换的技术过程。
FPGA设计流程1、系统设计(制定系统规范)---手工完成2、模块设计---手工完成3、设计输入---手工完成4、功能仿真5、综合、优化6、布局与布线，生成网表文件7、时序仿真---借助EDA工具手工完成8、器件的编成和测试1、系统设计(制定系统规范)---手工完成定义整个系统完成的功能。
平衡各方面的因素，对整个系统确定大体规划和整体设计方案。
系统规范包含的内容：设计所要实现的功能；设计所采用的基本思想；整个设计的组织结构；I/O引脚的名称、作用及其测试波形的描述；采用的PLD器件的型号；片内各种资源的使用情况；该设计与其它设计的接口方式等。
2、模块设计阶段---手工完成依据《系统规范》采用Top—Down的设计方法，逐步细化将系统划分为若干个相对完整，功能相对独立的功能模块。
确定模块之间的逻辑关系和层次关系以及模块间接口约定；确定各个子单元的设计思路；确定各个子单元之间的接口关系；关键节点的位置、作用及其测试的描述；3、设计输入---手工完成原理图输入–使用元件符号和连线等描述–比较直观，但设计大规模的数字系统时则显得繁琐HDL语言输入–逻辑描述功能强–成为国际标准，便于移植4、功能仿真---借助EDA工具不考虑信号传输和器件的延时，仿真系统逻辑功能是否符合系统规范。
5、综合、优化---借助EDA工具自动完成(综合器)–优化：将逻辑化简，去除冗余项，减少设计所耗用的资源。
–综合：将模块化层次化设计的多个文件合并为一个网表，使设计层次平面化。
对综合来说满足要求的方案可能多个，综合器将产生一个最优或接近最优的结果。
6、布局与布线，生成编程文件---借助EDA工具自动完成–将已分割的逻辑小块放到器件内部逻辑资源的具体位置并利用布线资源完成各功能块之间的连接–生成可供器件编程使用的数据文件。
fpga设计思路
fpga设计思路
FPGA（Field Programmable Gate Array）设计的思路可以概括为以下几个步骤：1. 确定设计目标和需求：明确FPGA的具体功能和性能要求，包括需要实现的功能、外部接口要求、时钟频率、资源限制等。
2. 进行架构设计：根据需求，将整个系统划分为不同的模块，确定各个模块之间的接口和数据流。
3. 进行RTL设计：根据模块的功能和接口要求，使用HDL语言（如Verilog、VHDL 等）进行RTL（Register Transfer Level）级别的设计，包括各个模块的逻辑电路、状态机、数据通路等。
4. 进行综合和优化：使用综合工具将RTL代码转换为门级电路，并进行优化，包括逻辑优化、时序优化、功耗优化等。
5. 进行布局布线：将优化后的门级电路进行布局布线，确定逻辑电路在FPGA中的物理位置和连接关系。
6. 进行时序仿真和验证：使用仿真工具对设计进行时序仿真，验证设计的功能和时序正确性。
7. 进行FPGA编程：将经过验证的设计生成位文件（Bitstream），通过编程工具将位文件下载到FPGA芯片中进行配置。
8. 进行功能验证和调试：通过外部测试和调试工具对FPGA芯片进行功能验证和性能测试，确保设计达到预期的功能和性能要求。
9. 进行后续优化和改进：根据验证和测试结果，对设计进行优化和改进，以进一步提高性能和功能。
以上是一般FPGA设计的思路，具体设计过程中还需要考虑实际应用的特殊需求和限制条件。
在设计过程中，可以根据实际情况选择合适的设计方法和工具，以确保设计的顺
利执行和满足要求。
FPGA开发流程及编程思想-PPT精品文档
设计实现
实现工具 Altera： QuartusII Xilinx： ISE Lattice：IspLever
静态时序分析
观察Static Timing Analyse结果，原则上不允 许出现时序违规。 如果出现时序违规 （1）调整实现选项 （2）修改约束条件 （3）修改代码拆分最差路径 其中修改代码改掉最差路径是治本之法。
倒霉定律
担心有理 你所担心的地方，通常是错误发生的地方。你 很确定的地方，通常很少发生错误，你不能很 确定的地方，就难说了。
人与机器 与机器相比，人更容易犯错误。芯片没有正常 工作，我们会怀疑芯片坏了，但大多数时候会 发现是芯片没有配置对（程序原因），或者是 有只管脚短路或虚焊了（还是人为）。
软件工程
软件工程经过三十年的发展，已经积累了相当 多的方法，但这些方法不是严密的理论。实践 人员不应该教条地套用方法，更重要的是学会 “选择合适的方法”和“产生新方法”。 程序员脑子里的软件工程观念会无形地支配其 怎么去做事情。
硬件调试
首先，请确认你的硬件工作正常
通过示波器、内嵌式逻辑分析仪等工具获取 波形或数据查找问题
除了你对自己程序的了解，还需要熟悉所用 FPGA的架构、资源等情况，还需要清楚外 接芯片的接口时序，了解外围电路的分布。
调试方法
逐级跟踪 如果不是最后一步出错，那就是最后一步的前 一步出错；如果不是前一步出错，就是前一步 的前一步出错，…，总之，有一步出错，找到 那一步。 使用多种工具 不论是ModelSim、SignalTap、ChipScope、 Reveal、示波器各有各的优缺点。 在合适的地方，选用合适的工具。
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泽屹电子手把手教你学FPGA设计思想篇阿东团队编著手把手教你学FPGA 设计思想篇目录写在前面...................................................................................................................................... - 4 -1 什么是设计思想.................................................................................................................... - 6 -2 概述........................................................................................................................................ - 6 -3 代码简单化............................................................................................................................ - 6 -4 注释层次化............................................................................................................................ - 7 -5 交互界面清晰化.................................................................................................................... - 7 -6 模块划分最优化.................................................................................................................... -7 -7 代码工具化............................................................................................................................ - 8 -8 方案精细化............................................................................................................................ - 8 -9 资源合理化............................................................................................................................ - 9 -10 时序流水化.......................................................................................................................... - 9 -11 资源优化方法.................................................................................................................... - 10 -12 代码自检............................................................................................................................ - 10 -13 通用电路BB化.................................................................................................................. - 10 -写在前面作者简介：大家好，我是阿东，我在通信行业做了10年的芯片设计，做了几款大型路由器和交换机芯片，写了10年的Verilog，对Verilog是熟悉的不能再熟悉了，对数据通信、QOS有深入研究和实现，精通数据通信各种协议，对通信网络有较深理解。
精通ASIC、FPGA和Verilog架构、方案、实现设计。
希望我的经历能让大家掌握项目开发的编码规范、设计思想、方案设计，给大家的学习和发展略进绵薄之力。
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设计方法学包括：编码规范，设计思想，设计流程，重用规范，代码检视方法等。
设计思想主要是有经验的老员工的经验积累，新员工和初学的人最欠缺的就是设计思想，因为这个是需要经过大型项目锤炼才能获得的。
2 概述本教材的设计思想主要包括代码简单化、注释层次化、交互界面清晰化、模块划分最优化、代码工具化、方案精细化、资源合理化、时序流水化、资源优化方法、代码自检、通用电路BB化。
3 代码简单化很多初学者和没有经过正规项目实践的人可能觉得代码写的越复杂越有水平，笔者最开始学习Verilog也是这样想的，每每看到复杂的代码都崇拜不已。
其实不是这样的，当前项目越来越复杂，新写的代码都需要经过多轮检视和后续项目重用，如果您的代码写的复杂无比，那么带来的检视、重用工作量是巨大的，也是项目周期不容许的，所以最好是使用简单的语句和逻辑实现复杂的功能，越简单越好。
能把一个复杂的东西使用简单的语句表达出来，是一种很好的能力。
代码简单化有几点建议：1)使用最基础和常见的语法，也有利于工具的资源优化。
2)少用复杂的语法，如“~^”、“===”等。
3)复杂功能分析清楚，语句之间越少耦合越好。
4)尽量不要使用状态机，状态机综合的电路较难分析，而且和其他电路相比还需要分析状态机覆盖率；4 注释层次化代码越复杂，注释的意义越大，注释分层可以提高对代码的理解和方案的划分。
注释层次化有几点建议：1)使用步骤1、2、3、4等编号描述.V文件的结构划分和功能。
2)每个步骤里面可以包括子步骤1、2、3、4等。
3)每个子步骤如果还是很复杂，可以继续划分子子步骤。
4)每个子步骤包括几个always或者assign块逻辑。
5 交互界面清晰化交互界面清晰化指的是模块间接口或者模块内子模块交互简单、清晰、没有歧义。
因为涉及到接口配合的地方一般都不是一个人完成的代码，凡不是一个人完成的事情都需要理解对方的意图，都是容易出问题的地方。
交互界面清晰化化有几点建议：1)接口定义越简单越好，需要避免耦合太多。
2)信号功能描述清晰，没有歧义。
3)信号最好在任何时候代表的都是相同的功能。
4)从系统方案层面划分接口，保证接口耦合性最少。
6 模块划分最优化复杂系统一般都是由多个模块一起完成的，如果模块划分不合理，会出现模块间耦合太多，导致系统不够健壮和清晰，很容易出问题，而且系统接受新需求能力不强，后续项目重用也比较麻烦。
所以模块划分是非常重要的一个环节。
让模块划分最优化是一个系统工程师必备的技能。
模块划分最优化有几点建议：1)完全理解系统的需求和规格。
2)对系统的实现要做到非常清楚。
3)划分的模块需要和熟悉系统的人讨论，大家都觉得是最优的时候才行。
4)模块间接口简单、清晰、没有歧义。
5)模块功能比较完整，同一个功能最好使用一个模块实现。
6)系统划分也要方便验证。