FPGA介紹及現(xiàn)狀分析_如何學(xué)習(xí)FPGA？

FPGA介紹

FPGA是現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列的簡(jiǎn)稱，F(xiàn)PGA的應(yīng)用領(lǐng)域最初為通信領(lǐng)域，但目前，隨著信息產(chǎn)業(yè)和微電子技術(shù)的發(fā)展，可編程邏輯嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)已經(jīng)成為信息產(chǎn)業(yè)最熱門的技術(shù)之一，應(yīng)用范圍遍及航空航天、醫(yī)療、通訊、網(wǎng)絡(luò)通訊、安防、廣播、汽車電子、工業(yè)、消費(fèi)類市場(chǎng)、測(cè)量測(cè)試等多個(gè)熱門領(lǐng)域。并隨著工藝的進(jìn)步和技術(shù)的發(fā)展，向更多、更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)展。越來越多的設(shè)計(jì)也開始以ASIC轉(zhuǎn)向FPGA， FPGA正以各種電子產(chǎn)品的形式進(jìn)入了我們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€(gè)角落。

FPGA人才需求

中國(guó)每年對(duì)于FPGA設(shè)計(jì)人才的需求缺口巨大，F(xiàn)PGA設(shè)計(jì)人才的薪水也是行業(yè)內(nèi)最高的。目前，美國(guó)已有FPGA人才40多萬，中國(guó)***地區(qū)也有7萬多，而中國(guó)內(nèi)地僅有1萬左右，可見中國(guó)渴望有更多的FPGA人才涌現(xiàn)出來。

FPGA的核心優(yōu)點(diǎn)

FPGA的核心優(yōu)點(diǎn)：可編程靈活性高、開發(fā)周期短、并行計(jì)算可編程靈活性高。與ASIC的全定制電路不同，F(xiàn)PGA屬于半定制電路。理論上，如果FPGA提供的門電路規(guī)模足夠大，通過編程可以實(shí)現(xiàn)任意ASIC和DSP的邏輯功能。另外，編程可以反復(fù)，不像ASIC設(shè)計(jì)后固化不能修改。所以，F(xiàn)PGA的靈活性也較高。實(shí)際應(yīng)用中，F(xiàn)PGA的現(xiàn)場(chǎng)可重復(fù)編程性使開發(fā)人員能夠用軟件升級(jí)包通過在片上運(yùn)行程序來修改芯片，而不是替換和設(shè)計(jì)芯片（設(shè)計(jì)和）時(shí)間成本巨大），甚至FPGA可通過因特網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程升級(jí)。

開發(fā)周期短。ASIC制造流程包括邏輯實(shí)現(xiàn)、布線處理和流片等多個(gè)步驟，而FPGA無需布線、掩模和定制流片等，芯片開發(fā)流程簡(jiǎn)化。傳統(tǒng)的ASIC和SoC設(shè)計(jì)周期平均是14個(gè)月到24個(gè)月，用FPGA進(jìn)行開發(fā)時(shí)間可以平均降低55%。全球FPGA第一大廠商Xilinx認(rèn)為，更快比更便宜重要，產(chǎn)品晚上市六個(gè)月5年內(nèi)將少33%的利潤(rùn)，每晚四周等于損失14%的市場(chǎng)份額。

（FPGA比ASIC的設(shè)計(jì)流程大幅減?。?/p>

并行計(jì)算效率高。FPGA屬于并行計(jì)算，一次可執(zhí)行多個(gè)指令的算法，而傳統(tǒng)的ASIC、DSP甚至CPU都是串行計(jì)算，一次只能處理一個(gè)指令集，如果ASIC和CPU需要提速，更多的方法是增加頻率，所以ASIC、CPU的主頻一般較高。FPGA雖然普遍主頻較低，但對(duì)部分特殊的任務(wù)，大量相對(duì)低速并行的單元比起少量高效單元而言效率更高。另外，從某種角度上說，F(xiàn)PGA內(nèi)部其實(shí)并沒有所謂的“計(jì)算”，最終結(jié)果幾乎是類似于ASIC“電路直給”，因此執(zhí)行效率就大幅提高。

如何學(xué)習(xí)FPGA？

FPGA對(duì)我們?nèi)绱酥匾敲磳?duì)于初學(xué)者來說，到底該如何學(xué)習(xí)FPGA呢？學(xué)習(xí)一門技術(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？

（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，學(xué)習(xí)FPGA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，建議學(xué)習(xí)Verilog，因?yàn)樗浅Ｒ子趯W(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(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)。

（2）FPGA實(shí)驗(yàn)尤為重要

除了學(xué)習(xí)編程語言以外，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，這時(shí)我們需要選一塊板子進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，一般的紅色颶風(fēng)的板子基本上可以滿足大家的需求，大家感興趣的不妨買一塊做做實(shí)驗(yàn)。

（3）FPGA培訓(xùn)不可忽視

在有條件的情況下，參加FPGA的培訓(xùn)可以在短時(shí)間內(nèi)大幅提升自己的水平，因?yàn)橛欣蠋煄е梢允∪チ撕芏鄰澛贰９P者在網(wǎng)上發(fā)現(xiàn)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和未名芯銳搞了一個(gè)FPGA培訓(xùn)班，感興趣的朋友可以去看看，網(wǎng)上也有很多的視頻資源，也可下下來看看。

我想只要大家想學(xué)FPGA，想從事FPGA工作，總會(huì)有辦法找到適合自己的方法。