FPGA設計者的5項基本功

記得《佟林傳》里,佟林練的基本功是“繞大樹、解皮繩”,然后才練成了什么“鬼影隨行、柳葉綿絲掌”。 在我看來,成為一名說得過去的FPGA設計者,需要練好5項基本功:仿真、綜合、時序分析、調試、驗證。 需要強調的一點是,以上基本功是針對FPGA設計者來說的,不是針對IC設計者的。對于IC設計,我不懂,所以不敢妄言. 對于FPGA設計者來說,練好這5項基本功,與用好相應的EDA工具是同一過程,對應關系如下:?

  1. 仿真:Modelsim, Quartus II(Simulator Tool)?
  2. 綜合:Quartus II (Compiler Tool, RTL Viewer, Technology Map Viewer, Chip Planner)?
  3. 時序:Quartus II (TimeQues t Timing Analyzer, Technology Map Viewer, Chip Planner)?
  4. 調試:Quartus II (SignalTap II Logic Analyzer, Virtual JTAG, Assignment Editor)?
  5. 驗證:Modelsim, Quartus II(Test Bench Template Writer) 掌握HDL語言雖然不是FPGA設計的全部,但是HDL語言對FPGA設計的影響貫穿于整個?
    FPGA設計流程中,與FPGA設計的5項基本功是相輔相成的。 對于FPGA設計者來說,用好“HDL語言的可綜合子集”可以完成FPGA設計50%的工作——設計編碼。?

練好仿真、綜合、時序分析這3項基本功,對于學習“HDL語言的可綜合子集”有如下幫助:?

  1. 通過仿真,可以觀察HDL語言在FPGA中的邏輯行為。?
  2. 通過綜合,可以觀察HDL語言在FPGA中的物理實現形式。?
  3. 通過時序分析,可以分析HDL語言在FPGA中的物理實現特性。?

對于FPGA設計者來說,用好“HDL語言的驗證子集”,可以完成FPGA設計另外50%的工作——調試驗證。?

  1. 搭建驗證環境,通過仿真的手段可以檢驗FPGA設計的正確性。?
  2. 全面的仿真驗證可以減少FPGA硬件調試的工作量。?
  3. 把硬件調試與仿真驗證方法結合起來,用調試解決仿真未驗證的問題,用仿真保證已經解決的問題不在調試中再現,可以建立一個回歸驗證流程,有助于FPGA設計項目的維護。 FPGA設計者的這5項基本功不是孤立的,必須結合使用,才能完成一個完整的FPGA設計流程。反過來說,通過完成一個完整的設計流程,才能最有效地練習這5項基本功。對這5項基本功有了初步認識,就可以逐個深入學習一些,然后把學到的知識再次用于完整的設計流程。如此反復,就可以逐步提高設計水平。采用這樣的循序漸進、螺旋式上升的方法,只要通過培訓入了門,就可以自學自練,自我提高。 市面上出售的有關FPGA設計的書籍為了保證結構的完整性,對FPGA設計的每一個方面分開介紹,每一方面雖然深入,但是由于缺少其他相關方面的支持,讀者很難付諸實踐,只有通讀完全書才能對FPGA設計獲得一個整體的認識。這樣的書籍,作為工程培訓指導書不行,可以作為某一個方面進階的參考書。如何使用現有的書籍進行自學,這是后話。 對于新入職的員工來說,他們往往對FPGA的整體設計流程有了初步認識,5項基本功的某幾個方面可能很扎實。但是由于某個或某幾個方面能力的欠缺,限制了他們獨自完成整個設計流程的能力。入職培訓的目的就是幫助他們掌握整體設計流程,培養自我獲取信息的能力,通過幾個設計流程來回的訓練,形成自我促進、自我發展的良性循環。在這一過程中,隨著對工作涉及的知識的廣度和深度的認識逐步清晰,新員工的自信心也會逐步增強,對個人的發展方向也會逐步明確,才能積極主動地參與到工程項目中來。

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