FPGA設計者的5項基本功

小北北漂

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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