FPGA学习日记(持续更新)
warmonkey2011/01/22电子技术 IP:浙江
这不是一个傻瓜式教程,不会有很多说明文字和插图,更不会有视频。其中的内容仅仅是点出关键点。
欢迎对帖子中的内容进行质疑。

什么是FPGA:
最简单的说法:一堆数字电路的元件(对于Altera FPGA是LEs,还有RAM块,DSP,IO,收发器,PLL等等)、连接线和切换器的组合
LE包含一个查找表和一个D触发器,当然还有必要的配置电路等等。这足以实现替代任何数字电路基本元件。
连接线和切换器可以把这些资源接在一起,线路也是可以设定的。
这就是它的NB之处,通过修改配置文件,可以改变内部电路,把自己变成CPU,DSP,视频加速器,神经网络。。。等等。

开发它要什么知识:
这个很难全面的说出来,模拟电路数字电路的基本知识要有,要学Verilog/VHDL,当然也可以和FPGA同时学。这个语言很简单,和C差不多,但语言简单不意味着用法简单。更不意味着功能弱。多在论坛逛逛可以增加了解,这一点很重要。技术的东西不怕不会,就怕不知道世界上有这回事。

硬件工具:
买个Altera FPGA的开发板不贵,板载的RAM不需要很多,NorFlash可以没有,因为FPGA可以从配置芯片读数据。所以一定要有串行配置芯片。其实对于初学来说EPCS4够了,反正以后花十几块钱就能换更大的。
推荐使用Altera的EP3C5E144主芯片的便宜开发板,一开始你做不了多复杂的东西的,这个规模的FPGA能放下带有常用功能的NIOS II,并且可以放进去相当数量的外设。
Altera的下载线不贵,几十块钱就是个成本价,叫做USB Blaster,支持AS下载和JTAG下载。

AS是下载到配置芯片,使板子上电能自己跑起来。
JTAG是调试接口,也可以把配置数据下载到FPGA,避免了对配置芯片的擦写,这样可以无限次下载,但复位以后数据就没了。

我自己是用Altera cyclone系列,芯片是EP1C12Q240,板子带EPCS4,NorFlash和SRAM。
本帖也只考虑Cyclone I,II,II系列的情况,如果你是用Xlinix的另外说。
(附件:102152)

软件工具
Quartus II,ModelSim,USB-blaster驱动(在 <quartus的安装目录>\drivers\ 下面)
可能需要NIOS II IDE(我还没开始弄)
+1  学术分    科创网    2011/02/09 本帖累计。
来自:电子信息 / 电子技术
42
 
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~~空空如也
warmonkey 作者
14年0个月前 IP:未同步
275879
关于Verilog语言学习

用verilog以后容易转向ASIC,其实VHDL和Verilog差不多的,会了一种马上就能会第二种。
教材:

attachment icon 华为Verilog HDL入门教程.pdf 280.97KB PDF 834次下载 预览

attachment icon Verilog_golden中文版.pdf 511.67KB PDF 165次下载 预览

attachment icon 卡内基梅陇大学verilog课程讲义.pdf 294.37KB PDF 154次下载 预览

注意,不是所有的Verilog语句都是可以综合的,也就是说,可能会出现QII拒绝编译的情况,具体能不能编译,参考这个:
  
attachment icon verilog_经验(适合初学者).doc 714.50KB DOC 151次下载
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warmonkey作者
14年0个月前 IP:未同步
276099
引用第3楼dctyu于2011-01-22 22:02发表的  :
恕我科班出身但是学得不深。耳闻FPGA过,未能深入研究。总感觉FPGA更倾向于可编程组合逻辑。

我自己把通常意义的计算机编程归属于时序逻辑。而“编程”本身还包括烧写组合逻辑电路。这是从当年学习GAL器件过程中知道的。


数字电路是并发执行的,而计算机是顺序执行的。。。。
计算机程序和数字逻辑基本上没法类比
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warmonkey作者
14年0个月前 IP:未同步
276728
ls不能这么讲,ASIC设计90%都是用Verilog,AHDL才是HDL中的土著语言。
其实硬件描述语言的主要用途并不是编程,所以这样排名是没什么参考价值的。
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warmonkey作者
14年0个月前 IP:未同步
277117
如果组合逻辑占主导,时序部分很简单,肯定是用CPLD。因为CPLD是乘积项的结构,可以有几十个输入端,做出超级复杂的组合逻辑。而且CPLD的信号传播延迟是确定的,可以跑到很高速度。MAXII系列上300M的片子只要几十块,而Cyclone内部也就100~200M,除非是局部10几个LE之间上300M。
FPGA除了LE里面的触发器能实现复杂时序,还有就是内部资源多。PLL,RAM块,DSP块,内嵌的硬核,收发器等等,这才是狠角色。

上传QuartusII软件傻瓜式使用教程

attachment icon Altera - My First FPGA Design Tutorial.pdf 2.26MB PDF 96次下载 预览
第一次使用Quartus II 肯定会晕头转向,照着这个教程做一遍就会了。
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warmonkey作者
14年0个月前 IP:未同步
277532
FPGA有RAM块,做成一个超大号查找表不行吗?
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warmonkey作者
14年0个月前 IP:未同步
277611
上传一个例程,有助于学习Verilog:
  (附件:102497)

代码分析:

在这里的LED闪烁频率是可调的,按一下KEY会使LED2状态翻转,同时会减小LED3闪烁的频率。
这个代码比较烂,仅仅是用来演示verilog的基本特性
module LED(CLK,KEY,GPIO);
  
  input CLK; //输入信号
  input KEY;
  output reg[3:0] GPIO = 4'd0; //输出寄存器
  
  reg[1:0] KEY_prev; //内部寄存器
  reg[1:0] KEY_status;
  reg[23:0] KEY_count;  
  
  reg[1:0] Status;
  reg[31:0] Count; //32位长度(0~31位)
  reg[31:0] limit = 32'd2500000; // 50MHz / 2500000 = 0.05s
    
  always@(posedge CLK)  //实现上升沿触发
  begin
        //process for keyscan
     KEY_count <= KEY_count+24'd1; // 建立时序逻辑模型时,采用非阻塞赋值语句。组合逻辑用阻塞赋值
     if(KEY_count >= 24'd100000) //50MHz / 100000 -> 50ms //always里面是顺序执行的
     begin
        KEY_count <= 24'd0;
        KEY_status <= KEY_prev & (~KEY);
       KEY_prev <= ~KEY;
    end    
  end
  
  always@(posedge KEY_status[0]) //几个always,还有assign之间是同时执行的
  begin
        limit <= limit + 32'd2000000;
        GPIO[2] <= ~GPIO[2];
  end
    
  always@(posedge CLK)
  begin
  
    Count<=Count+32'd1;
  
    if(Count >= limit) //这里是一个“不小于”号
//注意区别 “不大于”和非阻塞赋值
    begin
      
        case(Status)
        
          2'b00:
         begin
            GPIO[0] <= 1;GPIO[1] <= 1;GPIO[3] <= 1;
          end
        
            2'b01:
          begin
          GPIO[0] <= 1;GPIO[1] <= 1;GPIO[3] <= 1;
          end
          
          2'b10:
          begin
          GPIO[0] <= 0;GPIO[1] <= 0;GPIO[3] <= 0;
          end
          
          2'b11:
          begin
          GPIO[0] <= 0;GPIO[1] <= 0;GPIO[3] <= 0;
          end//注意begin-end块
          
          default;//最好写上default
        endcase //注意与C的区别
        
      GPIO[3] <= ~GPIO[3];
      Status<=Status+1'b1;
      Count<=32'd0;
    end
  end
  
endmodule
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warmonkey作者
13年9个月前 IP:未同步
288808
抱歉,确实是笔误,已经改正
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warmonkey作者
13年5个月前 IP:未同步
318426
马上又要用FPGA做相干解调了。。。
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warmonkey作者
12年2个月前 IP:未同步
467560
回 34楼(冰红茶1) 的帖子
去年发帖的时候,因为我那边的东西,对FPGA的需求并不是很迫切,所以此帖暂停。
现在做一个数字接收机,解调器为DSP+FPGA,本帖内容继续更新。
+10
科创币
冰红茶1
2012-11-05
努力加油^_^
+10
科创币
celeron533
2012-11-05
项目重启
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