3.如何學(xué)習(xí)FPGA？

既然FPGA對(duì)我們?nèi)绱说刂匾?，那么?duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō)，到底該如何學(xué)習(xí)呢？學(xué)習(xí)一門(mén)技術(shù)最好有合適的指導(dǎo)老師，這樣對(duì)掌握FPGA技術(shù)更容易，可惜的是大部分的學(xué)校還未開(kāi)設(shè)相關(guān)的課程，也缺少具有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的老師，那么如何才能找到一種捷徑幫助初學(xué)者快速學(xué)會(huì)如此具有競(jìng)爭(zhēng)力的技術(shù)呢？我們公司從原來(lái)僅有1人，到目前為止已經(jīng)發(fā)展成為了一支擁有30多人的FPGA團(tuán)隊(duì)，其中有一些成長(zhǎng)的經(jīng)歷，在此希望能與大家一起分享。

（1）掌握FPGA的編程語(yǔ)言
在學(xué)習(xí)一門(mén)技術(shù)之前我們往往從它的編程語(yǔ)言開(kāi)始，如同學(xué)習(xí)單片機(jī)一樣，我們從C語(yǔ)言開(kāi)始入門(mén)，當(dāng)掌握了C語(yǔ)言之后，開(kāi)發(fā)單片機(jī)應(yīng)用程序也就不是什么難事了。學(xué)習(xí)FPGA也是如此，F(xiàn)PGA的編程語(yǔ)言有兩種：VHDL和Verilog，這兩種語(yǔ)言都適合用于FPGA的編程，VHDL是由美國(guó)軍方組織開(kāi)發(fā)的，在1987年就成為了IEEE的標(biāo)準(zhǔn)；而Verilog則是由一家明間企業(yè)的私有財(cái)產(chǎn)轉(zhuǎn)移過(guò)來(lái)的，由于其優(yōu)越性特別突出，于是在1995年也成為了 IEEE標(biāo)準(zhǔn)。VHDL在歐洲的應(yīng)用較為廣泛，而Verilog在中國(guó)、美國(guó)、日本、***等地應(yīng)用較為廣泛，作者比較推崇是Verilog，因?yàn)樗浅Ｒ子趯W(xué)習(xí)，很類(lèi)似于C語(yǔ)言，如果具有C語(yǔ)言基礎(chǔ)的人，只需要花很少的時(shí)間便能迅速掌握Verilog，而VHDL則較為抽象，學(xué)習(xí)的時(shí)間較長(zhǎng)。

作為在校大學(xué)生，學(xué)習(xí)Verilog的最好時(shí)期是在大學(xué)二年級(jí)開(kāi)設(shè)《電子技術(shù)基礎(chǔ)（數(shù)字部分）》時(shí)同步學(xué)習(xí)，不僅能夠理解數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)的方式，更能通過(guò)FPGA將數(shù)字電路得以實(shí)現(xiàn)。作者發(fā)現(xiàn)華中科技大學(xué)康華光教授主編的《電子技術(shù)基礎(chǔ)（數(shù)字部分）》非常好，可以說(shuō)是一本與時(shí)俱進(jìn)的教材，在本書(shū)的第二章最后一節(jié)專(zhuān)門(mén)介紹了Verilog語(yǔ)言與FPGA，并且在每一章的最后一節(jié)都介紹了如何使用Verilog建模實(shí)現(xiàn)相關(guān)數(shù)字電路的內(nèi)容，因此本書(shū)非常適合大二學(xué)習(xí)FPGA的學(xué)生參考。本書(shū)是以《電子技術(shù)基礎(chǔ)（數(shù)字部分）》為背景，并與該書(shū)同步配套學(xué)習(xí)FPGA，并在它的基礎(chǔ)上作了改進(jìn)，源于它而又高于它。

大三、大四的學(xué)生還可以進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)習(xí)Verilog，建議以北京航天航空大學(xué)出版社出版的由夏宇聞教授編寫(xiě)的《Verilog數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)教程（第二版）》作為藍(lán)本，本書(shū)比較全面地、詳細(xì)地介紹了Verilog的基本語(yǔ)法。如果是其他初學(xué)者，可以直接借助《Verilog數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)教程（第二版）》和本書(shū)即能全面掌握Verilog的語(yǔ)法，這是學(xué)習(xí)FPGA的第一步，也是必不可少的一步。

（2）一個(gè)易學(xué)易用的硬件平臺(tái)是成功的一半
除了學(xué)習(xí)編程語(yǔ)言以外，更重要的是實(shí)踐，將自己設(shè)計(jì)的程序能夠在真正的FPGA里運(yùn)行起來(lái)，這時(shí)我們需要一個(gè)硬件平臺(tái)作為支撐，然而很多FPGA硬件平臺(tái)的價(jià)格卻讓初學(xué)者望而卻步，上千元的價(jià)格并不是一般的初學(xué)者（特別是學(xué)生）能夠承受的，關(guān)鍵是缺乏詳細(xì)的配套資料，學(xué)習(xí)起來(lái)非常吃力。針對(duì)這種狀況，廣州周立功單片機(jī)發(fā)展有限公司開(kāi)發(fā)了一套不以盈利為目的、售價(jià)僅99元的FPGA開(kāi)發(fā)學(xué)習(xí)板，即使是學(xué)生也完全能夠承受得起，希望幫助更多的大學(xué)生因此而提高動(dòng)手實(shí)踐能力。

在過(guò)去的一年里，我們一共投入了4位開(kāi)發(fā)工程師圍繞EasyFPGA030開(kāi)展工作，翻譯了全部開(kāi)發(fā)工具軟件使用指南和相關(guān)技術(shù)資料，先自己吃透然后再根據(jù)自己的理解、實(shí)踐和多次討論，將技術(shù)資料通俗化，并且錄制了第一個(gè)“Actel FPGA快速入門(mén)視頻教程”供初學(xué)者免費(fèi)下載。為了便于初學(xué)者快速入門(mén)，當(dāng)?shù)谝话孀龀鰜?lái)銷(xiāo)售1000套之后，才發(fā)現(xiàn)初學(xué)者的焊接經(jīng)驗(yàn)不足，于是又開(kāi)始設(shè)計(jì)第二版硬件電路，這就是目前大家在網(wǎng)站上見(jiàn)到的一體化EasyFPGA030開(kāi)發(fā)學(xué)習(xí)板。

為了能夠帶給大家最充分、最權(quán)威的知識(shí)，我們還邀請(qǐng)了國(guó)內(nèi)第一家大學(xué)EDA實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)始人之一的夏宇聞教授給我們進(jìn)行Veirlog的培訓(xùn)，之后我們制作了一系列Veirlog視頻教程和PPT供初學(xué)者學(xué)習(xí)，同樣免費(fèi)提供給大家。同時(shí)，我們和夏老師一起共同合作編寫(xiě)了本書(shū)，目的是希望能夠以最快的速度幫助初學(xué)者入門(mén)，另外我們還有一個(gè)30多人的團(tuán)隊(duì)為用戶提供全面的FPGA技術(shù)支持和售后服務(wù)，解決用戶的后顧之憂。

由此可見(jiàn)通過(guò)EasyFPGA030的平臺(tái)學(xué)習(xí)，不僅可以幫助用戶節(jié)約前期的學(xué)習(xí)成本，而且該套件詳細(xì)的資料使得初學(xué)者少走很多彎路，對(duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō)，EasyFPGA030是一個(gè)不可多得的FPGA開(kāi)發(fā)學(xué)習(xí)平臺(tái)。

（3）技術(shù)的鞏固和升華
對(duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō)，當(dāng)有了一定的基礎(chǔ)后，應(yīng)該將技術(shù)繼續(xù)鞏固和升華，作者認(rèn)為參加競(jìng)賽是學(xué)生驗(yàn)證所學(xué)知識(shí)的一個(gè)最好的舞臺(tái)，不僅能夠鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力，而且能夠發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造力和想象力。

廣州周立功單片機(jī)發(fā)展有限公司已經(jīng)成功地舉辦了兩屆“Actel杯中國(guó)大學(xué)生FPGA電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽”，參加的隊(duì)伍分別是100隊(duì)和300隊(duì)，每支隊(duì)伍都將免費(fèi)獲得一套價(jià)值1480元的FPGA開(kāi)發(fā)套件作為競(jìng)賽的平臺(tái)，競(jìng)賽完后該套件無(wú)需退回，而且設(shè)置了最高5000元的獎(jiǎng)金，這樣的舉措對(duì)公司來(lái)說(shuō)投入非常巨大，也很難立即看到產(chǎn)出，但是我們還堅(jiān)持去做了，主要是想給學(xué)生提供施展才華的舞臺(tái)，讓更多的人了解FPGA，對(duì)FPGA產(chǎn)生興趣。2009年我們將繼續(xù)啟動(dòng)第三屆競(jìng)賽，計(jì)劃將隊(duì)伍擴(kuò)大到1000支，我們的目標(biāo)就是要將創(chuàng)新教育實(shí)踐活動(dòng)進(jìn)行到底，培養(yǎng)出一批又一批適合企業(yè)發(fā)展需要的人才。

（3）更大的技術(shù)發(fā)展空間
我們知道半導(dǎo)體一直是國(guó)內(nèi)比較薄弱的產(chǎn)業(yè)，與國(guó)外相比相差甚遠(yuǎn)，大部分IC都來(lái)自歐美地區(qū)，國(guó)內(nèi)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的IC技術(shù)不多，多半需要引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的 IC設(shè)計(jì)技術(shù)。但是自2000年以來(lái)，中國(guó)大陸的IC設(shè)計(jì)企業(yè)如雨后春筍般迅速涌現(xiàn)，企業(yè)數(shù)量5年增加了4倍多，2005年已經(jīng)達(dá)到500多家，銷(xiāo)售收入過(guò)億元人民幣的設(shè)計(jì)企業(yè)達(dá)到17家，其中兩家超過(guò)5億元的銷(xiāo)售規(guī)模。概括地講，中國(guó)的IC設(shè)計(jì)公司可以分為4類(lèi)，第一類(lèi)是國(guó)有IC設(shè)計(jì)公司，一般是承擔(dān)政府研發(fā)任務(wù)的研究所轉(zhuǎn)制后成立的；第二類(lèi)是由系統(tǒng)廠商的設(shè)計(jì)部門(mén)獨(dú)立出來(lái)的IC設(shè)計(jì)公司；第三類(lèi)是民營(yíng)IC設(shè)計(jì)公司，以海歸型為主；最后一類(lèi)是外資IC設(shè)計(jì)公司。

由此可見(jiàn)IC設(shè)計(jì)也是未來(lái)發(fā)展的一個(gè)重點(diǎn)方向，將會(huì)是國(guó)家大力扶持的產(chǎn)業(yè)之一，而IC的設(shè)計(jì)人員必須掌握FPGA的技術(shù)，在芯片流片之前都是通過(guò) FPGA來(lái)進(jìn)行前期設(shè)計(jì)驗(yàn)證的，與FPGA使用同樣的設(shè)計(jì)語(yǔ)言，只是在后端的設(shè)計(jì)中才用到IC設(shè)計(jì)方面的特定技術(shù)，而IC設(shè)計(jì)人員必定是懂得FPGA設(shè)計(jì)的人，因此掌握FPGA技術(shù)是通往IC設(shè)計(jì)殿堂的必經(jīng)之路，學(xué)習(xí)FPGA有助于我們擴(kuò)大的技術(shù)發(fā)展空間。