如果你對 FPGA 有些了解，大概知道它的意思是“可編程邏輯器件”，可以把寫好的邏輯電路（通常是 Verilog/VHDL）通過工具綜合、布局布線、燒寫進去，讓一塊芯片變成“你想要的電路”。
但如果我告訴你，現在有個開源項目，能讓你：
🧩 在一個 FPGA 里“模擬出”另一個 FPGA
🔧 自己設計一整套 FPGA 架構：LUT、開關矩陣、配置鏈、IO 結構，全由你說了算
💡 最后甚至還能用自己的工具鏈，生成 bitstream 文件，像真的 FPGA 一樣配置運行
你會不會覺得這太“套娃”了點？
這不是虛構，也不是概念，而是一個真正存在的開源項目——OpenFPGA。
OpenFPGA 是什么？
OpenFPGA 是一個由美國猶他大學（University of Utah）開發的開源平臺，用于：
快速構建、驗證、測試和優化可定制的 FPGA 架構。
說白了，它提供了一整套工具鏈，讓你可以像拼樂高積木一樣，去“搭”出你自己想象中的 FPGA 架構，并且：
自動幫你生成 Verilog 實現
生成 bitstream 加載配置
集成仿真、綜合、布局布線流程
支持在真實 FPGA 或仿真器中運行驗證
更重要的是，OpenFPGA 本身就是開源的，你可以把它用于教學、研究、探索架構、甚至 tape-out 前的原型驗證。
它能做什么？
用一句話總結：
讓你從“用 FPGA 寫邏輯”→“自己設計一顆 FPGA”。
更具體地說，它支持你：
能力 | 描述 |
|---|---|
🎛? 架構定義 | 自己定義 LUT、MUX、交叉開關、布線資源 |
📐 自動生成 RTL | 從架構描述出發生成 Verilog 模塊 |
🛠? 搭建配置鏈 | 包括 SRAM 控制、bitstream 加載邏輯 |
📦 編譯用戶電路 | 用 VTR 工具鏈將用戶模塊映射到你的軟 FPGA 架構上 |
💡 Bitstream 控制 | 輸出配置數據，加載到 FPGA 架構中驅動運行 |
🔄 驗證工具 | 提供仿真、資源分析、可視化接口等 |
最終你會得到一個在真實 FPGA 上運行的 “可配置邏輯網絡”，也就是你自己的“軟核 FPGA”。
🤔 它和我們平時用的 FPGA 有什么區別？
項目 | 普通 FPGA（如 Vivado + Zynq） | OpenFPGA |
|---|---|---|
架構 | 固定（由芯片廠預定義） | 你說了算 |
工具鏈 | 專有（Xilinx/Intel） | 開源（Yosys + VTR + OpenFPGA Flow） |
使用方式 | 寫 Verilog 實現功能 | 先設計架構、再燒進“功能” |
適用范圍 | 產品開發 | 教學、研究、架構探索、原型驗證 |
Bitstream 格式 | 加密、私有 | 自定義、開源可分析 |
你可以把 OpenFPGA 理解為“FPGA 架構設計的實驗室”： 不再是用別人造好的芯片，而是自己動手定義一套“芯片的內核”，并用代碼親自搭出來。
為什么要做這樣的項目？
這個項目的核心目標其實很清晰：
探索更多樣的 FPGA 架構設計（比如不同尺寸的 LUT、異構邏輯塊）
做科研/芯片前驗證：不確定某種布線方式是否高效？先在 OpenFPGA 上驗證一下
教學用具：讓學生“看見并理解”一個 FPGA 的完整內部結構和工作機制
構建自定義 FPGA Overlay：比如把這套軟核嵌進更大的 SoC 中當作自定義協處理器
所以它的定位不是要替代 Xilinx/Intel 的 FPGA，而是：
“給你一張白紙和一套畫筆，讓你畫出自己理解的 FPGA 架構。”
你不僅能跑 HDL，還能造 HDL 運行的平臺，真正從“使用者”進化為“創造者”。
傳送門
項目地址：https://github.com/lnis-uofu/OpenFPGA
配套架構設計手冊：https://docs.openfpga.org/
推薦結合 VTR 項目一起食用：https://github.com/verilog-to-routing/vtr-verilog-to-routing
如果你也想：
搭建自己的軟核 FPGA？
理解 FPGA 背后的世界？
或者在下次答辯/講座/面試時秀一波底層知識？
OpenFPGA 不適合高性能產品，但絕對是探索 FPGA 架構的神器！
