學(xué)習(xí)FPGA，我們假設(shè)朋友們對自己所在的專業(yè)領(lǐng)域的理論是熟悉的，并且對數(shù)字電路有著基礎(chǔ)的認(rèn)知。那么學(xué)習(xí)FPGA，個人總結(jié)主要分為如下幾個步驟：

通用學(xué)習(xí)，不管什么專業(yè)，均需要學(xué)習(xí)的過程

第一、Verilog HDL/system Verilog的掌握

       由于國內(nèi)基本上使用Verilog HDL更多，所以我們推薦學(xué)習(xí)Verilog HDL，由于verilog和C語言有著70%的相似性，而大多數(shù)高校都有開設(shè)C語言課程，因此選擇Verilog HDL是首選。

       在確定好語言之后，需要不斷的進(jìn)行練習(xí)，常規(guī)的練習(xí)包括計數(shù)器，編碼器，簡單的邏輯電路，強(qiáng)化自己對數(shù)字電路與verilog HDL之間的關(guān)聯(lián)。爭取能做到看到數(shù)字電路，可以聯(lián)想到Verilog，看到Verilog可以聯(lián)想到數(shù)字電路等等。

       在軟件平臺方面，目前應(yīng)用最多的是Intel的Quartus和Xilinx的Vivado兩個平臺，另外對于一些老款型號的芯片，Xilinx的ISE也可以使用。一開始對于這些開發(fā)軟件，不用完全掌握，只需要掌握這些軟件中將Verilog綜合編譯得到RTL數(shù)字電路的功能以及簡單的仿真功能。用來輔助自己的Verilog的學(xué)習(xí)。

       剛開始當(dāng)然會遇到很多語法問題，雖然Verilog有官方的IEEE標(biāo)準(zhǔn)手冊，但是對于初學(xué)者來講，完全看一遍也不太現(xiàn)實，我建議是遇到問題，直接百度下找下解決方案即可。

   

       第一階段的預(yù)期效果：可以通過Verilog HDL獨立完成一些簡單的數(shù)字電路的編程開發(fā)，并進(jìn)行綜合編譯，實現(xiàn)電路的仿真。如計數(shù)器，電子鐘，編碼器等等。

第二、復(fù)雜數(shù)字電路的設(shè)計與verilog HDL的鞏固

       在有了步驟一的基礎(chǔ)之后，可以購買一個開發(fā)板，一開始不用太貴，1000左右就可以了。一般情況下，購買的開發(fā)板會提供各種案例，如：

     

       這個截圖是我以前購買的開發(fā)板附帶的案例，可以看到包括了按鍵控制，LED跑馬燈，串口，網(wǎng)口，存儲器，SUB,SD卡，VGA顯示器以及攝像頭等多個案例。這些案例基本都會有有詳細(xì)的注釋和解釋說明，幫助你了解FPGA是具體怎么操作硬件的。結(jié)合仿真分析，把每個案例都自己嘗試硬件上跑一邊。基本會對FPGA有了更進(jìn)一步的認(rèn)識。

       第二階段的預(yù)期效果：這個階段的預(yù)期效果，會開發(fā)一些簡單的數(shù)字系統(tǒng)，并在自己的硬件板子上進(jìn)行實際測試，同時會根據(jù)自己需求，使用FPGA上的多種不同類型的硬件資源。

第三、時序、電路優(yōu)化、資源，功耗等學(xué)習(xí)

      FPGA在設(shè)計過程中，除了實現(xiàn)邏輯功能之外，還涉及到很多問題，如FPGA時序問題，電路資源問題，功耗問題等等，一個好的電路，肯定具備較少的資源占用，較低的功耗以及時序。這個環(huán)節(jié)會時鐘陪伴整個FPGA的學(xué)習(xí)生涯。剛開始不懂沒關(guān)系，但是要有這個意識。

      此外，F(xiàn)PGA的軟件提供了大量的工具方便查看，如看時序可以通過modelsim仿真，通過片內(nèi)ILA信號采集來查看時序，通過功耗分析看FPGA的實際可能功耗等等。

專項學(xué)習(xí)，根據(jù)自己的專業(yè)方向進(jìn)行深入學(xué)習(xí)（結(jié)合MATLAB等仿真軟件輔助FPGA設(shè)計）

       FPGA目前應(yīng)用及其廣泛，如通信和信號處理，圖像處理，接口開發(fā)，數(shù)據(jù)鏈，人工智能，CPU設(shè)計，控制系統(tǒng)等等。下面就其中幾個方面的學(xué)習(xí)做簡單的介紹。

第四、通信與信號處理，數(shù)據(jù)鏈

       掌握通信原理，信號處理等通信類基礎(chǔ)課程原理，了解一個完整的數(shù)據(jù)鏈所設(shè)計的所有模塊的原理：包括調(diào)制解調(diào)，載波同步，符號同步，幀同步，位同步，MIMO，F(xiàn)FT，IFFT，信道估計，均衡等原理，濾波器等等。使用FPGA對這些模塊進(jìn)行基礎(chǔ)的開發(fā)，并嘗試自己搭建一個完整的通信系統(tǒng)。從而具備獨立開發(fā)一個通信系統(tǒng)數(shù)字信號處理部分的能力。

第五、接口開發(fā)

       串口，SPI，USB，PCI/PCIE，DDR234，TCP/IP/UDP，SATA，HDMI，VGA等常見接口協(xié)議的開發(fā)，并會自己根據(jù)實際情況，設(shè)計協(xié)議，開發(fā)接口協(xié)議。

第六、圖像處理

       掌握FPGA對二維矩陣數(shù)據(jù)開發(fā)的技巧，F(xiàn)PGA加速處理，常規(guī)的圖像處理算法，中值濾波，小波變換，二維傅里葉，圖像增強(qiáng)等基礎(chǔ)算法的開發(fā)。同時對一些較為復(fù)雜的圖像處理算法進(jìn)行深入研究，如圖像去霧處理，去抖動處理等等。 

第七、人工智能

      人工智能方面，大部分用在目標(biāo)檢測和識別，需要有一定的圖像處理理論基礎(chǔ)。了解FPGA開發(fā)AI系統(tǒng)的基本流程，如xilinx的Vitis的AI功能模塊。并掌握MATLAB/PYTHON對深度學(xué)習(xí)訓(xùn)練的基本流程。目前FPGA做AI開發(fā)，大多數(shù)AI網(wǎng)絡(luò)模塊都有現(xiàn)成的庫可以使用，因此要對已有的各種深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)模塊理論要有更為深入的認(rèn)識，學(xué)習(xí)什么樣的場景，選擇什么樣的網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行AI開發(fā)。當(dāng)然，對于一些要求更高的需求，可自己開發(fā)新的網(wǎng)絡(luò)模型，并進(jìn)行FPGA實現(xiàn)。