FPGA只要逻辑资源允许，它内部也可以构建n处理模块，n个软核cpu。数字信号处理应用是目前科技创新的一个前沿阵地，现在FPGA以其并行性和高DSP处理性能进入到信号处理领域。目前mathworks公司的MatLab开发工具就是一个很好选择，拥有算法仿真到RTLCOREGENERATE,使得FPGA的DSP应用开发流程得以完整的实现，各个FPGA厂商也提供了各自的MatLabsimulink下的工具套件，比如Altea的DSPBuilder,这些软件完成了算法描述到硬件状态逻辑处理机的转换。这种开发方式现在还处于初始阶段，软件工具、开发习惯等都需要我们有一个学习积累过程。

现在越来越多的模块被集成到FPGA芯片上，微处理器、高速收发器、以太网控制器、PCIE端点控制器、DSP处理单元、片内RAM等等，FPGA不再是一个单纯的编程逻辑器件，而是一个弹性很好的系统集成的平台，走出了IC原型验证的范畴。是一个很现实并且有前途的选择。

2.学习和进阶

FPGA在电子开发工作中已经上升到数字系统核心处理器，尽快掌握FPGA开发技术显得非常迫切。我们来自五湖四海，为着一个共同的目标走到一起来了，我们中间可能有学生，学好一门技术追求好的发展，也可能已经是工程师，要寻求好的解决方案。

FPGA开发对学习者的要求相对是比较高的，我们上一节所说的，FPGA是一个可以实现软硬件协同设计的平台，即需要硬件也需要软件，而且软件开发也比较多，不同FPGA提供商提供各自的开发环境，还有第三方的软件工具。我们可以按下面的几个方面开始

HDL语言的学习

VHDL和VerilogHDL都可以，HDL语言是FPGA开发的基础，先掌握一门，以后根据需要去理解掌握另一门会比较方便，两门都会是最好的，因为提供有关代码资源的可能是你不熟悉的HDL，有时我们还需要把这个语言实现的翻译成另一个语言，以便在开发环境上统一实现。如果你有C语言基础，推荐学VerilogHDL，因为语法上类似，需要注意的点是

a、Verilog是描述，而不是运行代码。代码综合以后是逻辑网表，而不是指令，

所以需要注意我们写的代码是否正确描述了需要实现的逻辑电路。

b、除了逻辑功能，还要把描述中的时序给看出来，一开始的时候，可以根据代码尝试着把波形画出来，尽管仿真软件也能做到这个，还是建议自己画以加强对语言的理解，可以用仿真软件来验证你画的波形

c、注意区分哪些是可综合的，哪些是不可综合的代码，这个对出学Verilog的人会比较困惑，因为C只要语法正确，可以编译就能运行，而Verilog一些代码只能在仿真环境中用，不能综合成实际的电路

d、要多关注描述代码综合后的电路，不能象C语言那样写好了就行，Verilog写好代码只能算做了一半工作，还要做仿真，如果时序不满足还可能调整程序代码。

e、多写多试，这个方法对学习任何事物都一样，如果有环境，即使没有老师指导照样可以试出来。

f、多看代码，特别是原厂提供的代码，这些代码应该代表了比较高的FPGA设计水平，从中我们可以学习两个方面的知识：一是相对比较大规模的逻辑设计如何组织模块结构，二是局部应用处理，可以照搬，作为我们开发时的模板。熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟，看多了，就会习惯的学会他们的开发模式，我有这样的体会，看多了，很多东西思想上已经把它当作是自己的理所当然的东西了，实际一做，手生的很，遇到很多问题，解决这些问题，这个过程就通过了，学习就需要这么个过程

Modelsim仿真环境的使用

学习HDL需要有一个编译、验证环境，首推的就是Modelsim，Modelsim在各家FPGA厂商的开发工具中都提供内置或外挂，这种共性的工具自然是越多越好。有很多数据介绍Modelsim的使用，网上有很多介绍资料，在此不在赘述。

选择合适的开发板，熟悉一种器件

一款合适的开发板是学习进步的捷径。现在原厂和国内很多公司都提供FPGA学习开发板，可以根据需要选购。在使用开发板前可以先看安装使用说明，明确开发选用的芯片型号，以及外围配置，然后根据芯片型号去相关厂商公司下载该芯片的数据手册，详细阅读一遍很有好处，现在FPGA芯片更新换代比较快，一般2~3年就换一代，所以要适应英文资料的阅读，而且大量应用文档也是以英文形式提供的。

FPGA厂商主要开发软件工具的使用

目前主要的FPGA厂商有Altera、xilinx、lattice都提供的了各自的FPGA开发环境，分别是:Altera的QuartusII,Xilinx的ISE，Lattice的ispLever。我们可以选择先熟悉一家公司的环境(或者根据开发板的具体芯片选择厂商环境)，以后根据器件选择需要，再去熟悉其他的环境，学习周期就可以短了。通用的步骤是：建立项目，设计输入（代码或原理图），功能仿真，引脚锁定和相关时钟约束，综合，功能仿真，影射、布局、布线，时序仿真等等。这个过程需要一段时间去熟悉。

如果你是单片机系统转过来学习软核系统的开发，也需要掌握这些工具，同时掌握厂商提供的系统集成工具和软件开发工具,Altera提供的集成环境是SOPCBuilder,软件开发环境是NIOSIIIDE。Xilinx提供的集成环境是XilinxPlatformStudio,软件开发环境是：XilinxPlatformStudioSDK。

分析和实现参考设计

一般开发环境会自带example目录，这些都是典型的开发范例，强烈建议分析这些范例，并在自己的开发板环境中实现，这个过程可能需要我们修改一些设置和环境，比较硬件的不同，但这是一个很好的锻炼机会。另外开发板也会随板提供开发范例，分析这些范例，并常试修改他们也是很好的机会。遇到问题是很正常的，我们的进步就是建立在遇到问题并解决问题基础上的。

设计实现自己的应用系统

要明白一点，设计开发一个环境比使用一个环境要求要高很多，就象会使用计算机和会设计制造计算机一样的差别。特别是自己去设计一个系统的时候，建议学习者设计一个自己的系统，不论系统的大小。这样会遇到方方面面的需要考虑的问题,能够把上述学习的知识做一个考核，顺利通过后就会在知识和能力上得到及大的提升,特别是在开发信心上得到强化。建议把遇到或想到的问题都罗列记录在笔记本上，并尝试逐个排查解决，这个过程中我们可能需要阅读很多原厂提供的文档，或者网上搜索到的资料，把每一个疑问逐一解决，做到没有疑问，这样我们设计的系统就会顺利达到目标。

前不久我就实际体会了这个过程，我们以前都是使用Altera的FPGA器件，熟悉他们的工具也熟悉他们的器件，但客户需要我们开发Virtext5PCIE系统，我们从4月份开始着手，到8月份完成样板，用了4个月，熟悉开发环境，并阅读了所有Virtex5的文档，很多测试代码，实际上在设计过程中已经写了并在ISE环境下编译，因为FPGA设计很重要的一点是规划pin和逻辑功能块在FPGA内的分配，所以需要在原理图设计过程中就做FPGA项目并在ISE软件中编译检查和验证，这样在PCB设计时原理图基本是可行的，同时在PCB设计中做好板级仿真，这样能减少了样板的反复修改，我们这样努力的结果是：一次投板成功。良好的开始是成功的一半，特别要在第一块板的设计制作过程中用尽心计，保证成功，确保我们开发工作的信心。

开卷有益，勤于实践，持续提高设计能力

FPGA芯片技术和开发技术发展很快，学习任务重，另外罗马不是一天建成的，需要我们在工作中不断的积累。FPGA设计有点象围棋：易学难精。需要我们不断拓宽知识面，不厌其繁的去尝试，仔细去看编译综合报告，时序分析报告，并去尝试提升性能，从底层更深入的去理解硬件电路的设计，改进、尝试性能的提高。

很多单位有非常好的高级FPGA培训，这是个很好机会，可以和高手切磋技艺，咨询开发中遇到的问题和解决办法，这个很令人期待。但很多人可能象我所处的环境一样没有提供这样机会，我建议是开卷有益，多看书，现在FPGA方面的新书出来的比较多，一些开发高手，或多或少的在他们的介绍中提供了提高的途径，我都会仔细的阅读。另外网上有很多各个专题的文档也是很好的阅读对象。

带着问题学习是最有效率的，如果一些问题捆绕着我们，我们就会对这些问题的解决很关注，很多时候，不经意之间，我们所需要的信息来了：别人的一句话，资料上的一句提示，或者其他人开发的代码中等等，都会是我们提高的途径。

就象大型数据库性能调整一样，时序性能的调整提高是FPGA开发能力的标志，各个FPGA厂商都会提供很多解决方法，学习者要注意去逐步的学习使用这些方法。

只要不断的努力，一定可以持续提高我们的FPGA设计能力。

3.目前的开发方法应用介绍

目前，在FPGA上有三种类型开发方法和应用方向：a、逻辑类应用b、软核类应用c、DSP类应用。

逻辑类应用我们接触的最早，也是FPGA最初的应用领域，大的应用上，一些数字IC设计可以在FPGA做前期的功能验证，在通信领域，FPGA做信号的编解码等等，小的应用上我们做的最多的实际是CPLD，完成信号的变换控制等等。

软核应用是前几年才兴起，现在热门的开发应用方法，在原本需要FPGA结合CPU的地方有成本和灵活性优势。

FPGA的DSP应用是非常有潜力的，性能优势非常明显。开发方法是用Matlab的simulink中嵌入厂商的开发工具包，算法验证在Matlabsimulink工具下完成，在开发工具包的支持下生成HDL模块或者直接生成FPGA下载配置文件，这个方向是FPGA应用最有挑战能力领域。Mathworks公司不久前也推出了独立于FPGA厂商的SimulinkHDLCoder工具，使的Matlab在数字系统设计领域迈出了坚实的一步，把Simulink模型和Stateflow框图生成位真（Bit-Ture）、周期精确（Cycle-Accurate）、可综合的Verilog和VHDL代码，为Matlabsimulink用户提供了通往FPGA设计实现的直接通道。