概述菜鳥們學習FPGA的一些常見誤區(qū)

1、不熟悉FPGA的內部結構，不了解可編程邏輯器件的基本原理。

FPGA為什么是可以編程的?恐怕很多菜鳥不知道，他們也不想知道。因為他們覺得這是無關緊要的。他們潛意識的認為可編程嘛，肯定就是像寫軟件一樣啦。軟件編程的思想根深蒂固，看到Verilog或者VHDL就像看到C語言或者其它軟件編程語言一樣。一條條的讀，一條條的分析。如果這些菜鳥們始終拒絕去了解為什么 FPGA是可以編程的，不去了解FPGA的內部結構，要想學會FPGA恐怕是天方夜譚。雖然現(xiàn)在EDA軟件已經(jīng)非常先進，像寫軟件那樣照貓畫虎 也能綜合出點東西，但也許只有天知道EDA軟件最后綜合出來的到底是什么。也許點個燈，跑個馬還行。這樣就是為什么很多菜鳥學了N久以后依然是一個菜鳥的原因。

那么FPGA為什么是可以“編程”的呢?

首先來了解一下什么叫 “程”。其實“程”只不過是一堆具有一定含義的01編碼而已。編程，其實就是編寫這些01編碼。只不過我們現(xiàn)在有了很多開發(fā)工具，通常都不是直接編寫這些 01編碼，而是以高級語言的形式來編寫，最后由開發(fā)工具轉換為這種01編碼而已。對于軟件編程而言，處理器會有一個專門的譯碼電路逐條把這些01編碼翻譯為各種控制信號，然后控制其內部的電路完成一個個的運算或者是其它操作。所以軟件是一條一條的讀，因為軟件的操作是一步一步完成的。而FPGA的可編程，本質也是依靠這些01編碼實現(xiàn)其功能的改變，但不同的是FPGA之所以可以完成不同的功能，不是依靠像軟件那樣將01編碼翻譯出來再去控制一個運算電路，F(xiàn)PGA里面沒有這些東西。

FPGA內部主要三塊：可編程的邏輯單元、可編程的連線和可編程的IO模塊。

可編程的邏輯單元是什么?其基本結構某種存儲器(SRAM、FLASH等)制成的4輸入或6輸入1輸出地“真值表”加上一個D觸發(fā)器構成。任何一個4輸入1輸出組合邏輯電路，都有一張對應的“真值表”，同樣的如果用這么一個存儲器制成的4輸入1輸出地“真值表”，只需要修改其“真值表” 內部值就可以等效出任意4輸入1輸出的組合邏輯。這些“真值表”內部值是什么?就是那些01編碼而已。如果要實現(xiàn)時序邏輯電路怎么辦?這不又D觸發(fā)器嘛， 任何的時序邏輯都可以轉換為組合邏輯+D觸發(fā)器來完成。但這畢竟只實現(xiàn)了4輸入1輸出的邏輯電路而已，通常邏輯電路的規(guī)模那是相當?shù)拇笈?。那怎么辦呢?這個時候就需要用到可編程連線了。在這些連線上有很多用存儲器控制的鏈接點，通過改寫對應存儲器的值就可以確定哪些線是連上的而哪些線是斷開的。這就可以把很多可編程邏輯單元組合起來形成大型的邏輯電路。最后就是可編程的IO，這其實是FPGA作為芯片級使用必須要注意的。任何芯片都必然有輸入引腳和輸出引腳。有可編程的IO可以任意的定義某個非專用引腳(FPGA中有專門的非用戶可使用的測試、下載用引腳)為輸入還是輸出，還可以對IO的電平標準進行設置。