FPGA逻辑设计：通往设计自由之路

面包板社区 2020-06-01 00:00

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看到题目，你可能会略感迷惑，听说过财富自由，设计自由又是什么呢？

初学英语的时候有这样的体会，26个英文字母都认识了，单词也没啥大问题，但只知道些基础语句，不能随心所欲的表达自己的意思。

学FPGA的时候，也有这样的感觉：UART、SPI等一些协议都熟悉了；DDR及FLASH等一些存储器件也都实机用过了；硬件语言verilog及VHDL的语法也都了解了。甚至做过的项目都有十多个，但是总感觉心里不是很踏实：

接下来的项目超出自己的能力范围怎么办?

新的通信协议没有用过，甚至没有听过怎么办？

需要处理的case太多，只会堆ifelse怎么办？

用到的时钟个数多，时钟域之间处理不好怎么办？

时序约束只是懵懂，实机测试不稳定怎么办？

需要用到多张板卡，功能划分没有依据怎么办？

...........................等等

之所以有上述一些困扰，多半是对自己的设计没有信心，不知道自己处于一个怎样的水平。很想做一个复杂项目来证明一下或者提升一下自己，如果只做些初级的案子或模块，很难有进一步的成长的，毕竟并不是所有的量变都能引起质变。

然而真正遇到复杂的设计时，有前辈指导还好，如果没有，要独自闯过去，估计要扒一层皮才行。真正的问题在于，即便侥幸闯过去了，内部代码设计的怎么样只有自己知道，是否为了凑时序而生硬的堆砌语句？是否根据实机调试的结果反过来不知所以的修改代码？是否有理不清的关系的模块？如果是这样，那么后面的项目我们是否还有运气趟过去。

项目是永远做不完的，升级打怪，最终的BOSS又在哪里？技术更新更是日新月异，学会了A，后面还有A+、B+等等。所以我们要的不是鱼，而是渔。

相对其他软件工程师，国内做FPGA的人相对还是较少的，查看目前FPGA的相关书籍，也不是很多，在寥寥数本中大部分还是入门级的：

介绍vivado工具如何使用

介绍FPGA的内部架构

来个跑马灯之类的程序

讲讲数字信号的基础知识

...........................

厚厚的一本，里面的内容大部分是图片，占据的页面没有最大，只有更大。或者讲些案例，但只是案例而已。只讲是这样做的，没有进行一步讲为什么这样做。总之给人的感觉是零零散散，形不成系统，书中讲的是1加1，但实际项目一上来就是微积分，给人以沉重的打击。

那么FPGA逻辑设计有没有一些方法可寻呢？答案肯定是有的。有时候我们需要通过现象看本质，比如设计uart的程序和设计dma的程序，哪个困难一些呢？实际上都是由D触发器搭建成的，无非一个数量可能少一些，一个数量可能多一些。复杂项目也一样，是可以拆分成一个个简单的模块的，每个模块内部是可以拆分成一个个的功能段的，每个功能段又是可以用基础语句实现的。所以问题的关键在于怎么拆，如何拆。这样的话我们就不必担心未知的协议，uart和dma其实是一样的，A协议和A++协议设计的本质也是一样的。只要学会了渔，就可自由撒网。

之前你肯定看到过这样的结构图：