FPGA学习笔记

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笔试面试篇

1、同步异步

#设计首先走全局时钟网络，只有一个时钟是最好的

#当需要多个时钟的时候用PLL生出时钟，PLL是FPGA里面的硬核，在Altera的SDC（约束文件）里面会有如下语句，可以用工具生成。

create_clock -name "clk_100m" -period 10.000ns [get_ports {clk_in_100mhz}]

create_clock -name "clkout" -period 10.000ns [get_ports {clkout}]

# Automatically constrain PLL and other generated clocks

这句是工具自动给你设置产生于哪个时钟，很有用，自己写的话麻烦

derive_pll_clocks -create_base_clocks

以上用一个时钟或者一个时钟派生出的具有因果关系的为同步逻辑

异步逻辑就是没有固定因果关系

2、异步的优缺点

#优点是及时反映，虽然设计原则的尽量遵循同步，但是现在很多研究异步，发论文可以考虑研究。

#缺点是不稳定，亚稳态是设计中需要避开的，不然亚稳态会传播到下面的逻辑下面下面的逻辑，从而毁掉电路

#但是异步是不可避免的，两个时钟不同的地方称之为跨时钟域

3、亚稳态

B的时钟刚好采到A时钟的边沿或者不满足建立时间

#FPGA设计中一般都是不满足建立时间

#解决方法，我说一个比较常用的“双跳技术”，注意此方法只能消除亚稳态使他为固定的0或者1，但是0或者1是不确定的。

4、跨时钟域处理方法

#单根信号一般是多打一拍

；快到慢用信号展宽，比较简单的展宽方法是A时钟再延迟一个周期与原来的A时钟相或。可能会出现冒险。再用A时钟打一拍可消除。

其他情况不讨论了

#多根信号

；可以合并成单根

；握手，以问答的方式，看准备好没有

；异步fifo，很重要，网上很多写法，我传个以前在有本书上抄的简单程序叫afifo.v

异步fifo，FPGA有IP可以直接用，就算自己设计一般也不用自己写这种太小的ram，ram 也要用IP。这个用IP可以节约资源，RAM的资源和FPGA逻辑的不一样不用白不用。

5、竞争和冒险

信号经过不同路线到达一个门的输入时间不一样叫竞争

产生毛刺叫冒险

解决方法：添加布尔式的消去相，这是什么鬼不懂；在芯片外加电容

6、Tco、Tsetup、Thold

这个自己看看记记算算，传了个时序篇的文档。网上的都差不多自己算算就行了，哦我有两个Altera两个xilinx的开发板光盘资料，慢慢放进置顶帖的网盘

7、时钟抖动与偏斜

抖动是两边都可能偏差，而且偏差在一个范围变化，取决于时钟源如晶振的质量，保持时间也加这个，建立时间也加

偏斜是一个时钟到达两个寄存器因为路径原因有时差造成的，一边偏而且固定值

同步系统最怕时钟偏斜

其他记忆性的东西问概念的就不写了，写代码的都不难和我们学校EDA课差不多，以前开贴讨论过就不写了

培训和学校实验学习篇

怎么用各种工具

具体工程中要注意什么

分析设计流程着手写代码

工具不在多在得心应手，感慨一下做IC学的工具太多，还难用

1、QII或者ISE用一样，建个流水灯，走个流程下来，下载到FPGA上

2、Modelsim各种库的添加，仿真；还可以和EDA工具联合起来直接仿真

3、在线逻辑分析仪（用FPGA资源搭建了一个真正的工具），界面看着和modelsim差不多但是这个实实在在上了板子抓取信号都是真实的

工程注意事项

1、规范的代码，取名字怎么取，Verilog语法那么简单，硬件描述语言，描述是关键字。要读得懂，别人也要认识。以前别人怎么取你就怎么取，看看Altera或者xilinx官网一些工程源码就知道怎么做了。

2、时序约束这些是必须的

3、STA静态时序分析是必须的流程，看看最坏路径，看看过不过

4、仿真是需要的，流程化，大型工程需要这些没办法

5、文件夹怎么分怎么放代码仿真代码参考文件，一次学好终身受益

6、怎么产生IP怎么用，用EDA自带SOC工具叫什么QYS类似的分析

具体设计流程

1、先查资料有方案，协议用哪些资源（方案设计最难，脑子糊里糊涂就难做出来）

2、方案具体就是到

分成哪些模块，确保每个小模块你会写，比如说计数器、fifo、状态机

每个模块有哪些输入输出接口

模块间输入输出接口互联

3、然后开写，接口input、output会了，名字取好了。小模块或者IP写好了，然后例化连接就是，然后在整个工程慢慢修改，加啊删啊改啊

4、测试程序，分析要仿真哪些信号，写testbench，可以多个。这里有一些方法，要观察数据规律。就不具体，自己也搓。

平时学习（平时只能做到这些了，自学苦逼）

1、买个开发板实验挨个挨个试一遍

2、写小模块从门电路到异步fifo，加仿真，夏文宇或者随便一本教程都有

3、在那个网上找视频看看，最好是官网的

代码本来还准备传一下，发现名字取得不忍直视，有没注释自己都不爱看

实验室搬砖搬不动篇

写百兆以太网接口，现在都还没写出来

下面方法根本不适合没有上面基础的

1、知网同方学校图书馆下论文找相关书籍，了解参考，分析用到了些什么东西

2、源码参考，在IPCORE网上，度娘这些地方找。最好的是在FPGA官网上找，有用户手册有视频，有各种代码。所以说会英语是多么重要

3、大致方案，用哪家，用什么大的协议

4、如果是FPGA的话，真的能用IP用IP，先实现这个东西，可测试

5、有其他需求，自己写把IP换过来

强烈推荐知网和官网，只有这个两个不是高大上的设计都够了