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3大技巧5个基本功成为优秀工程师就是这么简单!

发布：嵌入式培训
来源：嵌入式资讯
时间：2020-08-12 13:38
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FPGA的硬件设计不同于DSP和ARM系统，比较灵活和自由，只要设计好专用管脚的电路，通用I/O的连接可以自己定义，下面给大家介绍一些FPGA电路设计中会用到的特殊技巧做参考。

1.管脚兼容性设计

前面的内容提到过，FPGA在芯片选项的时候要尽量选择兼容性好的封装。那么，在硬件电路设计时，就要考虑如何兼容多种芯片的问题。例如，红色飓风II代-Altera的开发板就是兼容了EP1C6Q240和EP1C12Q240两个型号的FPGA。这两个芯片有12个I/O管脚定义是不同的。在EP1C6Q240芯片上，这12个I/O是通用I/O管脚，而在EP1C12Q240芯片上，它们是电源和地信号。

为了能保证两个芯片在相同的电路板上都能工作，我们就必须按照EP1C12Q240的要求来把对应管脚连接到电源和地平面。因为，通用的I/O可以连接到电源或者地信号，但是电源或者地信号却不能作为通用I/O。在相同封装、兼容多个型号FPGA的设计中，一般的原则就是按照通用I/O数量少的芯片来设计电路。

2.根据电路布局来分配管脚功能

FPGA的通用I/O功能定义可以根据需要来指定。在电路图设计的流程中，如果能够根据PCB的布局来对应的调整原理图中FPGA的管脚定义，就可以让后期的布线工作更顺利。

例如， SDRAM芯片在FPGA的左侧。在FPGA的管脚分配的时候，应该把与SDRAM相关的信号安排在FPGA的左侧管脚上。这样，可以保证SDRAM信号的布线距离最短，实现最佳的信号完整性。

3.预留测试点

目前FPGA提供的I/O数量越来越多，除了能够满足设计需要的I/O外，还有一些剩余I/O没有定义。这些I/O可以作为预留的测试点来使用。

例如，在测试与FPGA相连的SDRAM工作时序状态的时候，直接用示波器测量SDRAM相关管脚会很困难。而且SDRAM工作频率较高，直接测量会引入额外的阻抗，影响SDRAM的正常工作。

如果FPGA有预留的测试点，那么可以将要测试的信号从FPGA内部指定到这些预留的测试点上。这样既能测试到这些信号的波形，又不会影响SDRAM的工作。

如果电路测试过程中发现需要飞线才能解决问题，那么这些预留的测试点还可以作为飞线的过渡点。

成为一名说得优秀的FPGA设计者，除了要懂得一些设计时的技巧之外，更要练好5项基本功：仿真、综合、时序分析、调试、验证。对于FPGA设计者来说，练好这5项基本功，与用好相应的EDA工具是同一过程，对应关系如下：

1. 仿真：Modelsim, Quartus II(Simulator Tool)

2. 综合：Quartus II (Compiler Tool, RTL Viewer, Technology Map Viewer, Chip Planner)

3. 时序：Quartus II (TimeQuest Timing Analyzer, Technology Map Viewer, Chip Planner)

4. 调试：Quartus II (SignalTap II Logic Analyzer, Virtual JTAG, Assignment Editor)

5. 验证：Modelsim, Quartus II(Test Bench Template Writer)

掌握HDL语言虽然不是FPGA设计的全部，但是HDL语言对FPGA设计的影响贯穿于整个FPGA设计流程中，与FPGA设计的5项基本功是相辅相成的。对于FPGA设计者来说，用好“HDL语言的可综合子集”可以完成FPGA设计50%的工作——设计编码。

练好仿真、综合、时序分析这3项基本功，对于学习“HDL语言的可综合子集”有如下帮助：

通过仿真，可以观察HDL语言在FPGA中的逻辑行为。2. 通过综合，可以观察HDL语言在FPGA中的物理实现形式。3. 通过时序分析，可以分析HDL语言在FPGA中的物理实现特性。

对于FPGA设计者来说，用好“HDL语言的验证子集”，可以完成FPGA设计另外50%的工作——调试、验证。

搭建验证环境，通过仿真的手段可以检验FPGA设计的正确性。2. 全面的仿真验证可以减少FPGA硬件调试的工作量。3. 把硬件调试与仿真验证方法结合起来，用调试解决仿真未验证的问题，用仿真

保证已经解决的问题不在调试中再现，可以建立一个回归验证流程，有助于FPGA设计项目的维护。

FPGA设计者的这5项基本功不是孤立的，必须结合使用，才能完成一个完整的FPGA设计流程。反过来说，通过完成一个完整的设计流程，才能最有效地练习这5项基本功。对这5项基本功有了初步认识，就可以逐个深入学习一些，然后把学到的知识再次用于完整的设计流程。如此反复，就可以逐步提高设计水平。采用这样的循序渐进、螺旋式上升的方法，只要通过培训入了门，就可以自学自练，自我提高。

最后，达内嵌入式培训机构提醒每一个it爱好者：如果你想要在短时间内快速入门，顺利掌握一门技术，建议还是认真学习视频。多练习，多动手。