3.如何學(xué)習(xí)FPGA？

既然FPGA對我們?nèi)绱说刂匾敲磳τ诔鯇W(xué)者來說，到底該如何學(xué)習(xí)呢？學(xué)習(xí)一門技術(shù)最好有合適的指導(dǎo)老師，這樣對掌握FPGA技術(shù)更容易，可惜的是大部分的學(xué)校還未開設(shè)相關(guān)的課程，也缺少具有實踐經(jīng)驗的老師，那么如何才能找到一種捷徑幫助初學(xué)者快速學(xué)會如此具有競爭力的技術(shù)呢？我們公司從原來僅有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團隊，其中有一些成長的經(jīng)歷，在此希望能與大家一起分享。

（1）掌握FPGA的編程語言
在學(xué)習(xí)一門技術(shù)之前我們往往從它的編程語言開始，如同學(xué)習(xí)單片機一樣，我們從C語言開始入門，當(dāng)掌握了C語言之后，開發(fā)單片機應(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的編程語言有兩種：VHDL和Verilog，這兩種語言都適合用于FPGA的編程，VHDL是由美國軍方組織開發(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)的私有財產(chǎn)轉(zhuǎn)移過來的，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、美國、日本、***等地應(yīng)用較為廣泛，作者比較推崇是Verilog，因為它非常易于學(xué)習(xí)，很類似于C語言，如果具有C語言基礎(chǔ)的人，只需要花很少的時間便能迅速掌握Verilog，而VHDL則較為抽象，學(xué)習(xí)的時間較長。

作為在校大學(xué)生，學(xué)習(xí)Verilog的最好時期是在大學(xué)二年級開設(shè)《電子技術(shù)基礎(chǔ)（數(shù)字部分）》時同步學(xué)習(xí)，不僅能夠理解數(shù)字電路實現(xiàn)的方式，更能通過FPGA將數(shù)字電路得以實現(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，可以說是一本與時俱進的教材，在本書的第二章最后一節(jié)專門介紹了Verilog語言與FPGA，并且在每一章的最后一節(jié)都介紹了如何使用Verilog建模實現(xiàn)相關(guān)數(shù)字電路的內(nèi)容，因此本書非常適合大二學(xué)習(xí)FPGA的學(xué)生參考。本書是以《電子技術(shù)基礎(chǔ)（數(shù)字部分）》為背景，并與該書同步配套學(xué)習(xí)FPGA，并在它的基礎(chǔ)上作了改進，源于它而又高于它。

大三、大四的學(xué)生還可以進一步強化學(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的《Verilog數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計教程（第二版）》作為藍本，本書比較全面地、詳細(xì)地介紹了Verilog的基本語法。如果是其他初學(xué)者，可以直接借助《Verilog數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計教程（第二版）》和本書即能全面掌握Verilog的語法，這是學(xué)習(xí)FPGA的第一步，也是必不可少的一步。

（2）一個易學(xué)易用的硬件平臺是成功的一半
除了學(xué)習(xí)編程語言以外，更重要的是實踐，將自己設(shè)計的程序能夠在真正的FPGA里運行起來，這時我們需要一個硬件平臺作為支撐，然而很多FPGA硬件平臺的價格卻讓初學(xué)者望而卻步，上千元的價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)起來非常吃力。針對這種狀況，廣州周立功單片機發(fā)展有限公司開發(fā)了一套不以盈利為目的、售價僅99元的FPGA開發(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)生因此而提高動手實踐能力。

在過去的一年里，我們一共投入了4位開發(fā)工程師圍繞EasyFPGA030開展工作，翻譯了全部開發(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、實踐和多次討論，將技術(shù)資料通俗化，并且錄制了第一個“Actel FPGA快速入門視頻教程”供初學(xué)者免費下載。為了便于初學(xué)者快速入門，當(dāng)?shù)谝话孀龀鰜礓N售1000套之后，才發(fā)現(xiàn)初學(xué)者的焊接經(jīng)驗不足，于是又開始設(shè)計第二版硬件電路，這就是目前大家在網(wǎng)站上見到的一體化EasyFPGA030開發(fā)學(xué)習(xí)板。

為了能夠帶給大家最充分、最權(quán)威的知識，我們還邀請了國內(nèi)第一家大學(xué)EDA實驗室創(chuàng)始人之一的夏宇聞教授給我們進行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)，同樣免費提供給大家。同時，我們和夏老師一起共同合作編寫了本書，目的是希望能夠以最快的速度幫助初學(xué)者入門，另外我們還有一個30多人的團隊為用戶提供全面的FPGA技術(shù)支持和售后服務(wù)，解決用戶的后顧之憂。

由此可見通過EasyFPGA030的平臺學(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，對于初學(xué)者來說，EasyFPGA030是一個不可多得的FPGA開發(fā)學(xué)習(xí)平臺。

（3）技術(shù)的鞏固和升華
對于初學(xué)者來說，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)為參加競賽是學(xué)生驗證所學(xué)知識的一個最好的舞臺，不僅能夠鍛煉學(xué)生的動手能力，而且能夠發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造力和想象力。

廣州周立功單片機發(fā)展有限公司已經(jīng)成功地舉辦了兩屆“Actel杯中國大學(xué)生FPGA電子設(shè)計競賽”，參加的隊伍分別是100隊和300隊，每支隊伍都將免費獲得一套價值1480元的FPGA開發(fā)套件作為競賽的平臺，競賽完后該套件無需退回，而且設(shè)置了最高5000元的獎金，這樣的舉措對公司來說投入非常巨大，也很難立即看到產(chǎn)出，但是我們還堅持去做了，主要是想給學(xué)生提供施展才華的舞臺，讓更多的人了解FPGA，對FPGA產(chǎn)生興趣。2009年我們將繼續(xù)啟動第三屆競賽，計劃將隊伍擴大到1000支，我們的目標(biāo)就是要將創(chuàng)新教育實踐活動進行到底，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)體一直是國內(nèi)比較薄弱的產(chǎn)業(yè)，與國外相比相差甚遠(yuǎn)，大部分IC都來自歐美地區(qū)，國內(nèi)擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的IC技術(shù)不多，多半需要引進國外先進的 IC設(shè)計技術(shù)。但是自2000年以來，中國大陸的IC設(shè)計企業(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)達到500多家，銷售收入過億元人民幣的設(shè)計企業(yè)達到17家，其中兩家超過5億元的銷售規(guī)模。概括地講，中國的IC設(shè)計公司可以分為4類，第一類是國有IC設(shè)計公司，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；第二類是由系統(tǒng)廠商的設(shè)計部門獨立出來的IC設(shè)計公司；第三類是民營IC設(shè)計公司，以海歸型為主；最后一類是外資IC設(shè)計公司。

由此可見IC設(shè)計也是未來發(fā)展的一個重點方向，將會是國家大力扶持的產(chǎn)業(yè)之一，而IC的設(shè)計人員必須掌握FPGA的技術(shù)，在芯片流片之前都是通過 FPGA來進行前期設(shè)計驗證的，與FPGA使用同樣的設(shè)計語言，只是在后端的設(shè)計中才用到IC設(shè)計方面的特定技術(shù)，而IC設(shè)計人員必定是懂得FPGA設(shè)計的人，因此掌握FPGA技術(shù)是通往IC設(shè)計殿堂的必經(jīng)之路，學(xué)習(xí)FPGA有助于我們擴大的技術(shù)發(fā)展空間。