（一） 要了解什么是FPGA

既然要玩轉FPGA，那我們首先最重要的當然是要了解什么FPGA。FPGA（Field-Programmable Gate Array），即現場可編程門陣列。看到編程兩個字碼農就笑了，不就是編程嘛，那可是我們的強項。且慢，此編程非彼編程。一定要把FPGA的編程和軟件編 程區分開來。

軟件的編程，處理器會 逐條的把語言翻譯成各種控制信號，去控制內部電路完成一個個運算或操作。那么FPGA的編程是怎么實現的呢？無論Altera家還是Xlinix家的 FPGA，叫法有什么差異，基本單元都相似，都是由真值表和D觸發器構成。改變真值表的值就改變了邏輯功能，再通過和D觸發器組合來實現任何時序邏輯。

所以我們對FPGA的編程，實際上就是去修改這些真值表和連接關系，使他們組成一張專門的真值表，去實現特定的功能。這和軟件編程一步步運行程序有本質的區 別。要想玩轉FPGA，就必須理解FPGA內部的工作原理，學習如何利用這些單元實現復雜的邏輯設計。

（二） 正確理解HDL語言

HDL（Hardware DescripTI on Language），硬件描述語言。通過名稱我們能看出來，HDL語言是一種“描述”語言，這一點和C語言是有本質區別的。正確理解描述的含義，對學好 HDL語言很有幫助。HDL語言只是用文本的方式把硬件電路描述出來。我們在閱讀HDL程序的時候，在腦子里應該能反映出一個完整的硬件電路結構。

從另一 方面說，我們在編寫HDL語言之前，就已經對要實現的電路有清晰的概念。所以HDL語言只是一個描述我們頭腦中具體電路的工具，玩轉FPGA的根本不是語 言而是邏輯電路設計。不要再糾結于我應該學習VHDL還是verilog，那種語言更好學這些問題。如果把學習FPGA的重點放在學習語言上，死記硬背一 些語法，那自然是抓錯了重點。

語言在日常使用中會越用越熟練，不需要花很長的專門時間去學習。當然一本好的參考資料可以隨時方便查詢會是很有幫助的。

（三） 數字電路基礎

說到底，FPGA就是一堆數字邏輯組合在一起實現特定功能而已。所以數字電路基礎知識是根本。如果你連觸發器，組合電路，時序電路，競爭，毛刺等等基本概念 還莫能兩可不清不楚的話，那玩轉FPGA只能是癡人說夢的幻想了。我們必須要好好的學好數字電路基礎這門課，基本的數字電路爛熟于心。

把這些基礎打牢固， 再往更深的方向發展。什么時候能夠從抽象的算法中提煉算法的結構，再分解成具體的模塊并通過硬件電路實現出來，這時候就算從菜鳥級別步入老鳥級別了。

（四） 硬件設計思想

這一點應該說是重中之重。學習FPGA，一定要有硬件設計思想。在軟件編程的時候，比如1秒鐘能實現5次乘法運算，那系統要求1秒鐘實現50次乘法運算怎么 辦，我們會盡可能的優化代碼，讓代碼更簡潔更高效，或者提高系統主頻，讓系統跑的更快。但是在FPGA里面我們不是這種思維方式。

在FPGA里實現一個乘 法器不夠用，那我就實現兩個實現三個去滿足系統要求;我可以進行流水線設計;串行運行方式不夠快了，我可以先串并轉換，再并行的做處理……只要FPGA的 資源夠用，我可以充分利用資源去滿足系統要求。因為在我手里的就是一堆硬件資源，我要做的是把他們組合成一個好用的電路。

評價硬件描述語言寫的好壞的標準 和其他軟件編程語言的標準是完全不同的。因此一定要摒棄軟件編程的一些固有思路，學會用硬件的方式去解決問題。時刻提醒自己正在設計的是一個電路，而不是 一行行空洞的代碼。這是很多做軟件編程的人很難跨過的坎。

FPGA學了很久還在糾結到底是用if_else語句好呢還是用case語句好？而不能透過這些 語句表面看到他們所具體代表的電路。只有建立了硬件設計思想，才有更深入學習FPGA的可能。

如何學習FPGA？

筆者經常在FPGA相關技術論壇及FPGA技術交流QQ群解答初學者在學習過程中遇到的技術問題，發現很多初學者都是懷著浮躁的心態來學習FPGA，總是急于求成。

在學習FPGA設計技術的過程中，雖然剛開始學習熱情很高，但真正堅持下來一直到“學會”的卻寥寥無幾，除了學生個人毅力的因素外，另外一個重要的原因沒有好的學習教程的指引和缺乏正確的學習方法的指導。

原本FPGA的學習門檻相對于單片機 來說就高了不少，再加上缺少手把手系列的教程資料和正確的學習方法，這就給初學者學習FPGA增添了更多的困難，很多初學者因為找不到入門的方法而漸漸失去了學習FPGA的興趣和信心。

此系列教程主要分為FPGA開發工具的使用、verilog語言學習、FPGA底層硬件解讀、SDRAM讀寫控制、數字信號處理；

FPGA開發工具的使用：實例講解XILINX開發工具Vivado及GOWIN開發工具講解FPGA開發流程，幫助無FPGA開發經驗工程師入門FPGA開發。因為要掌握FPGA這門技術，扎實的理論知識還遠遠不夠，購買一塊FPGA開發板，多動手練習實踐更顯得尤為重要。

verilog語言學習：主要讓初學者掌握硬件描述語言，結合具體項目實例，掌握verilog用于從門級到開關級的多種抽象設計層次的數字系統建模。通過本篇教程學習主要是讓初學者掌握verilog語言。

FPGA底層硬件解讀：結合XILINX及GOWIN等器件的對比分析，讓學員在了解硬件的底層結構中掌握實際FPGA的特點、異同。

SDRAM讀寫控制：原廠實例講解FPGA，掌握讀寫操作與寫入命令等。同時，指導學員完成基于高云半導體“小蜜蜂”家族對SDRAM讀寫控制的熟練操作。

數字信號處理：結合實踐深入淺出地探討數字信號處理的基本概念及其應用。包括表示、定點、截位等方法方式。

FPGA入門簡單精通難。要想入門，買一塊開發板跟著例程走一遍，其實打好了堅實的基礎后面才能一馬平川。

內容整理自網絡

（一） 要了解什么是FPGA

既然要玩轉FPGA，那我們首先最重要的當然是要了解什么FPGA。FPGA（Field-Programmable Gate Array），即現場可編程門陣列。看到編程兩個字碼農就笑了，不就是編程嘛，那可是我們的強項。且慢，此編程非彼編程。一定要把FPGA的編程和軟件編 程區分開來。

軟件的編程，處理器會 逐條的把語言翻譯成各種控制信號，去控制內部電路完成一個個運算或操作。那么FPGA的編程是怎么實現的呢？無論Altera家還是Xlinix家的 FPGA，叫法有什么差異，基本單元都相似，都是由真值表和D觸發器構成。改變真值表的值就改變了邏輯功能，再通過和D觸發器組合來實現任何時序邏輯。

所以我們對FPGA的編程，實際上就是去修改這些真值表和連接關系，使他們組成一張專門的真值表，去實現特定的功能。這和軟件編程一步步運行程序有本質的區 別。要想玩轉FPGA，就必須理解FPGA內部的工作原理，學習如何利用這些單元實現復雜的邏輯設計。

（二） 正確理解HDL語言

HDL（Hardware DescripTI on Language），硬件描述語言。通過名稱我們能看出來，HDL語言是一種“描述”語言，這一點和C語言是有本質區別的。正確理解描述的含義，對學好 HDL語言很有幫助。HDL語言只是用文本的方式把硬件電路描述出來。我們在閱讀HDL程序的時候，在腦子里應該能反映出一個完整的硬件電路結構。

從另一 方面說，我們在編寫HDL語言之前，就已經對要實現的電路有清晰的概念。所以HDL語言只是一個描述我們頭腦中具體電路的工具，玩轉FPGA的根本不是語 言而是邏輯電路設計。不要再糾結于我應該學習VHDL還是verilog，那種語言更好學這些問題。如果把學習FPGA的重點放在學習語言上，死記硬背一 些語法，那自然是抓錯了重點。

語言在日常使用中會越用越熟練，不需要花很長的專門時間去學習。當然一本好的參考資料可以隨時方便查詢會是很有幫助的。

（三） 數字電路基礎

說到底，FPGA就是一堆數字邏輯組合在一起實現特定功能而已。所以數字電路基礎知識是根本。如果你連觸發器，組合電路，時序電路，競爭，毛刺等等基本概念 還莫能兩可不清不楚的話，那玩轉FPGA只能是癡人說夢的幻想了。我們必須要好好的學好數字電路基礎這門課，基本的數字電路爛熟于心。

把這些基礎打牢固， 再往更深的方向發展。什么時候能夠從抽象的算法中提煉算法的結構，再分解成具體的模塊并通過硬件電路實現出來，這時候就算從菜鳥級別步入老鳥級別了。

（四） 硬件設計思想

這一點應該說是重中之重。學習FPGA，一定要有硬件設計思想。在軟件編程的時候，比如1秒鐘能實現5次乘法運算，那系統要求1秒鐘實現50次乘法運算怎么 辦，我們會盡可能的優化代碼，讓代碼更簡潔更高效，或者提高系統主頻，讓系統跑的更快。但是在FPGA里面我們不是這種思維方式。

在FPGA里實現一個乘 法器不夠用，那我就實現兩個實現三個去滿足系統要求;我可以進行流水線設計;串行運行方式不夠快了，我可以先串并轉換，再并行的做處理……只要FPGA的 資源夠用，我可以充分利用資源去滿足系統要求。因為在我手里的就是一堆硬件資源，我要做的是把他們組合成一個好用的電路。

評價硬件描述語言寫的好壞的標準 和其他軟件編程語言的標準是完全不同的。因此一定要摒棄軟件編程的一些固有思路，學會用硬件的方式去解決問題。時刻提醒自己正在設計的是一個電路，而不是 一行行空洞的代碼。這是很多做軟件編程的人很難跨過的坎。

FPGA學了很久還在糾結到底是用if_else語句好呢還是用case語句好？而不能透過這些 語句表面看到他們所具體代表的電路。只有建立了硬件設計思想，才有更深入學習FPGA的可能。

如何學習FPGA？

筆者經常在FPGA相關技術論壇及FPGA技術交流QQ群解答初學者在學習過程中遇到的技術問題，發現很多初學者都是懷著浮躁的心態來學習FPGA，總是急于求成。

在學習FPGA設計技術的過程中，雖然剛開始學習熱情很高，但真正堅持下來一直到“學會”的卻寥寥無幾，除了學生個人毅力的因素外，另外一個重要的原因沒有好的學習教程的指引和缺乏正確的學習方法的指導。

原本FPGA的學習門檻相對于單片機 來說就高了不少，再加上缺少手把手系列的教程資料和正確的學習方法，這就給初學者學習FPGA增添了更多的困難，很多初學者因為找不到入門的方法而漸漸失去了學習FPGA的興趣和信心。

此系列教程主要分為FPGA開發工具的使用、verilog語言學習、FPGA底層硬件解讀、SDRAM讀寫控制、數字信號處理；

FPGA開發工具的使用：實例講解XILINX開發工具Vivado及GOWIN開發工具講解FPGA開發流程，幫助無FPGA開發經驗工程師入門FPGA開發。因為要掌握FPGA這門技術，扎實的理論知識還遠遠不夠，購買一塊FPGA開發板，多動手練習實踐更顯得尤為重要。

verilog語言學習：主要讓初學者掌握硬件描述語言，結合具體項目實例，掌握verilog用于從門級到開關級的多種抽象設計層次的數字系統建模。通過本篇教程學習主要是讓初學者掌握verilog語言。

FPGA底層硬件解讀：結合XILINX及GOWIN等器件的對比分析，讓學員在了解硬件的底層結構中掌握實際FPGA的特點、異同。

SDRAM讀寫控制：原廠實例講解FPGA，掌握讀寫操作與寫入命令等。同時，指導學員完成基于高云半導體“小蜜蜂”家族對SDRAM讀寫控制的熟練操作。

數字信號處理：結合實踐深入淺出地探討數字信號處理的基本概念及其應用。包括表示、定點、截位等方法方式。

FPGA入門簡單精通難。要想入門，買一塊開發板跟著例程走一遍，其實打好了堅實的基礎后面才能一馬平川。

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