怎么学习FPGA？菜鸟学习FPGA的步骤
一、入门首先要掌握hdl（hdl=verilog+vhdl）。
第一句话是：还没学数电的先学数电。然后你可以选择verilog或者vhdl，有c语言基础的，建议选择vhdl。因为verilog太像c了，很容易混淆，最后你会发现，你花了大量时间去区分这两种语言，而不是在学习如何使用它。当然，你思维能转得过来，也可以选verilog，毕竟在国内verilog用得比较多。
接下来，首先找本实例抄代码。抄代码的意义在于熟悉语法规则和编译器（这里的编译器是硅编译器又叫综合器，常用的编译器有：quartus、ise、vivado、design compiler 、synopsys的vcs、iverilog、lattice的diamond、microsemi/actel的libero、synplify pro），然后再模仿着写，最后不看书也能写出来。编译完代码，就打开rtl图，看一下综合出来是什么样的电路。
hdl是硬件描述语言，突出硬件这一特点，所以要用数电的思维去思考hdl，而不是用c语言或者其它高级语言，如果不能理解这句话的，可以看《什么是硬件以及什么是软件》。在这一阶段，推荐的教材是《verilog传奇》、《verilog hdl高级数字设计》或者是《用于逻辑综合的vhdl》。不看书也能写出个三段式状态机就可以进入下一阶段了。
此外，你手上必须准备verilog或者vhdl的官方文档，《verilog_ieee官方标准手册-2005_ieee_p1364》、《ieee standard vhdl language_2008》，以便遇到一些语法问题的时候能查一下。
二、独立完成中小规模的数字电路设计。 现在，你可以设计一些数字电路了，像交通灯、电子琴、dds等等，推荐的教材是《verilog hdl应用程序设计实例精讲》。在这一阶段，你要做到的是：给你一个指标要求或者时序图，你能用hdl设计电路去实现它。这里你需要一块开发板，可以选altera的cyclone iv系列，或者xilinx的spantan 6。还没掌握hdl之前千万不要买开发板，因为你买回来也没用。这里你没必要每次编译通过就下载代码，咱们用modelsim仿真（此外还有questasim、nc verilog、diamond的active-hdl、vcs、debussy/verdi等仿真工具），如果仿真都不能通过那就不用下载了，肯定不行的。在这里先掌握简单的testbench就可以了。推荐的教材是《writing testbenches functional verification of hdl models》。
三、掌握设计方法和设计原则。 你可能发现你综合出来的电路尽管没错，但有很多警告。这个时候，你得学会同步设计原则、优化电路，是速度优先还是面积优先，时钟树应该怎样设计，怎样同步两个异频时钟等等。推荐的教材是《fpga权威指南》、《ip核芯志-数字逻辑设计思想》、《altera fpga/cpld设计》第二版的基础篇和高级篇两本。学会加快编译速度（增量式编译、logiclock），静态时序分析（timequest），嵌入式逻辑分析仪（signaltap）就算是通关了。如果有不懂的地方可以暂时跳过，因为这部分还需要足量的实践，才能有较深刻的理解。
四、学会提高开发效率。 因为quartus和ise的编辑器功能太弱，影响了开发效率。所以建议使用sublime text编辑器中代码片段的功能，以减少重复性劳动。modelsim也是常用的仿真工具，学会tcl/tk以编写适合自己的do文件，使得仿真变得自动化，推荐的教材是《tcl/tk入门经典》。你可能会手动备份代码，但是专业人士都是用版本控制器的，所以，为了提高工作效率，必须掌握git。文件比较器beyond compare也是个比较常用的工具。此外，你也可以使用system verilog来替代testbench，这样效率会更高一些。如果你是做ic验证的，就必须掌握system verilog和验证方法学（uvm）。推荐的教材是《writing testbenches using systemverilog》、《the uvm primer》、《system verilog1800-2012语法手册》。
掌握了tcl/tk之后，可以学习虚拟jtag（ise也有类似的工具）制作属于自己的调试工具，此外，有时间的话，最好再学个python。脚本，意味着一劳永逸。
五、增强理论基础。 这个时候，你已经会使用fpga了，但是还有很多事情做不了（比如，fir滤波器、pid算法、ofdm等），因为理论没学好。我大概地分几个方向供大家参考，后面跟的是要掌握的理论课。
1、信号处理——信号与系统、数字信号处理、数字图像处理、现代数字信号处理、盲信号处理、自适应滤波器原理、雷达信号处理
2、接口应用——如：uart、spi、iic、usb、can、pcie、rapid io、ddr、tcp/ip、spi4.2（10g以太网接口）、sata、光纤、displayport
3、无线通信——信号与系统、数字信号处理、通信原理、移动通信基础、随机过程、信息论与编码
4、cpu设计——计算机组成原理、单片机、计算机体系结构、编译原理
5、仪器仪表——模拟电子技术、高频电子线路、电子测量技术、智能仪器原理及应用
6、控制系统——自动控制原理、现代控制理论、过程控制工程、模糊控制器理论与应用
7、压缩、编码、加密——数论、抽象代数、现代编码技术、信息论与编码、数据压缩导论、应用密码学、音频信息处理技术、数字视频编码技术原理
现在你发现，原来fpga会涉及到那么多知识，你可以选一个感兴趣的方向，但是工作中很有可能用到其中几个方向的知识，所以理论还是学得越多越好。如果你要更上一层，数学和英语是不可避免的。
六、学会使用matlab仿真。 设计fpga算法的时候，多多少少都会用到matlab，比如crc的系数矩阵、数字滤波器系数、各种表格和文本处理等。此外，matlab还能用于调试hdl（用matlab的计算结果跟用hdl算出来的一步步对照，可以知道哪里出问题）。推荐的教材是《matlab宝典》和杜勇的《数字滤波器的matlab与fpga实现》。
七、足量的实践。 这个时候你至少读过几遍芯片手册（官网有），然后可以针对自己的方向，做一定量的实践了（期间要保持良好的代码风格，增加元件例化语句的可读性，绘制流程图/时序图，撰写文档的习惯）。比如：通信类的可以做调制解调算法，仪表类的可以做总线分析仪等等。不过这些算法，在书上只是给了个公式、框图而已，跟实际的差距很大，你甚至会觉得书上的东西都很肤浅。那么，你可以在知网、百度文库、eetop论坛、opencores、chinaaet、q群共享、博客上面找些相关资料（校外的朋友可以在淘宝买个知网账号）。其实，当你到了这个阶段，你已经达到了职业级水平，有空就多了解一些前沿技术，这将有助于你的职业规划。
在工作当中，或许你需要关注很多协议和行业标准，协议可以在eetop上面找到，而标准（如：国家标准gb和gb/t，国际标准iso）就推荐《标准网》和《标准分享网》。
八、图像处理。（这部分只写给想学图像处理的朋友，也是由浅入深的路线） 1、photoshop。花一、两周的时间学习ps，对图像处理有个大概的了解，知道各种图片格式、直方图、色相、通道、滤镜、拼接等基本概念，并能使用它。这部分是0基础，目的让大家对图像处理有个感性的认识，而不是一上来就各种各样的公式推导。推荐《photoshop cs6完全自学教程》。
2、基于matlab或opencv的图像处理。有c/c++基础的可以学习opencv，否则的话，建议学matlab。这个阶段下，只要学会简单的调用函数即可，暂时不用深究实现的细节。推荐《数字图像处理matlab版》、《学习opencv》。
3、图像处理的基础理论。这部分的理论是需要高数、复变、线性代数、信号与系统、数字信号处理等基础，基础不好的话，建议先补补基础再来。看不懂的理论也可以暂时先放下，或许学到后面就自然而然地开窍了。推荐《数字图像处理》。
4、基于fpga的图像处理。把前面学到的理论运用到fpga上面，如果这时你有前面第七个阶段的水平，你将轻松地独立完成图像算法设计（图像处理是离不开接口的，上面第五个阶段有讲）。推荐《基于fpga的嵌入式图像处理系统设计》、《基于fpga的数字图像处理原理及应用》。
5、进一步钻研数学。要在算法上更上一层，必然需要更多的数学，所以这里建议学习实分析、泛涵分析、小波分析等。
下面这两个阶段是给感兴趣的朋友介绍的。
九、数电的尽头是模电。 现在fpga内部的事情是难不到你的，但是信号出了fpga，你就没法控制了。这个时候必须学好模电。比如：电路分析、模拟电子技术、高频电子线路、pcb设计、emc、si、pi等等，能设计出一块带两片ddr3的fpga开发板，就算通关了。具体的学习路线可以参考本博客的《如何学习硬件设计——理论篇》和《如何学习硬件设计——实践篇》。
十、学无止境。 能到这个境界，说明你已经很厉害了，但是还有很多东西要学的，因为fpga常常要跟cpu交互，也就是说你得经常跟软件工程师交流，所以也得懂点软件方面的知识。比如arm（xilinx的zynq和altera的soc会用到arm的硬核，请参考本博客的《如何学习嵌入式软件》）、dsp、linux、安卓、上位机（qt、c#、java）都可以学一下，反正学无止境的。
十一、其它问题。 a、为什么不推荐学习nios ii和microblaze等软核？
1、性价比不高，一般的软核性能大概跟cortex m3或m4差不多，用fpga那么贵的东西去做一个性能一般的cpu，在工程上是非常不划算的。不如另外加一块m3。
2、加上软核，可能会影响到其它的逻辑的功能。这是在资源并不十分充足的情况下，再加上软核，导致布局布线变得相当困难。
3、软核不开源，出现bug的时候，不容易调试。
4、工程上很少使用，极有可能派不上用场。
b、为什么不推荐0基础学习zynq或soc？
1、容易让人有傍同心理。傍同心理是指一个人通过渲染与自己有亲近关系的人的杰出，来掩盖和弥补自己在这方面的不足，从而获得心理上的平衡。自己在学习很厉害的东西，然后也感觉自己很厉害，但这只是错觉而已。
2、入门应该学习尽量简单的东西，要么专心学习arm，要么专心学习fpga。这样更容易有成就感，增强信心。
3、zynq和soc的应用领域并不广，还有很多人没听过这种东西，导致求职的不利。
4、开发工具编译时间长，浪费较多时间。
5、绝大多数工作，都只是负责一方面，也就是说另一方面，很有可能派不上用场。
c、为什么已经存在那么多ip核，仍然需要写hdl？
1、问这种问题的，一般是学生，他们没有做过产品，没有遇到过工程上的问题。
2、ip核并非万能，不能满足所有需求。
3、尽量少用闭源ip核，一旦出问题，这种黑匣子很可能让产品难产。
4、深入理解底一层次，可以更好地使用高一层次。该法则可以适用于所有编程语言。
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接下来，首先找本实例抄代码。抄代码的意义在于熟悉语法规则和编译器（这里的编译器是硅编译器又叫综合器，常用的编译器有：quartus、ise、vivado、design compiler 、synopsys的vcs、iverilog、lattice的diamond、microsemi/actel的libero、synplify pro），然后再模仿着写，最后不看书也能写出来。编译完代码，就打开rtl图，看一下综合出来是什么样的电路。
hdl是硬件描述语言，突出硬件这一特点，所以要用数电的思维去思考hdl，而不是用c语言或者其它高级语言，如果不能理解这句话的，可以看《什么是硬件以及什么是软件》。在这一阶段，推荐的教材是《verilog传奇》、《verilog hdl高级数字设计》或者是《用于逻辑综合的vhdl》。不看书也能写出个三段式状态机就可以进入下一阶段了。
此外，你手上必须准备verilog或者vhdl的官方文档，《verilog_ieee官方标准手册-2005_ieee_p1364》、《ieee standard vhdl language_2008》，以便遇到一些语法问题的时候能查一下。
二、独立完成中小规模的数字电路设计。 现在，你可以设计一些数字电路了，像交通灯、电子琴、dds等等，推荐的教材是《verilog hdl应用程序设计实例精讲》。在这一阶段，你要做到的是：给你一个指标要求或者时序图，你能用hdl设计电路去实现它。这里你需要一块开发板，可以选altera的cyclone iv系列，或者xilinx的spantan 6。还没掌握hdl之前千万不要买开发板，因为你买回来也没用。这里你没必要每次编译通过就下载代码，咱们用modelsim仿真（此外还有questasim、nc verilog、diamond的active-hdl、vcs、debussy/verdi等仿真工具），如果仿真都不能通过那就不用下载了，肯定不行的。在这里先掌握简单的testbench就可以了。推荐的教材是《writing testbenches functional verification of hdl models》。
三、掌握设计方法和设计原则。 你可能发现你综合出来的电路尽管没错，但有很多警告。这个时候，你得学会同步设计原则、优化电路，是速度优先还是面积优先，时钟树应该怎样设计，怎样同步两个异频时钟等等。推荐的教材是《fpga权威指南》、《ip核芯志-数字逻辑设计思想》、《altera fpga/cpld设计》第二版的基础篇和高级篇两本。学会加快编译速度（增量式编译、logiclock），静态时序分析（timequest），嵌入式逻辑分析仪（signaltap）就算是通关了。如果有不懂的地方可以暂时跳过，因为这部分还需要足量的实践，才能有较深刻的理解。
四、学会提高开发效率。 因为quartus和ise的编辑器功能太弱，影响了开发效率。所以建议使用sublime text编辑器中代码片段的功能，以减少重复性劳动。modelsim也是常用的仿真工具，学会tcl/tk以编写适合自己的do文件，使得仿真变得自动化，推荐的教材是《tcl/tk入门经典》。你可能会手动备份代码，但是专业人士都是用版本控制器的，所以，为了提高工作效率，必须掌握git。文件比较器beyond compare也是个比较常用的工具。此外，你也可以使用system verilog来替代testbench，这样效率会更高一些。如果你是做ic验证的，就必须掌握system verilog和验证方法学（uvm）。推荐的教材是《writing testbenches using systemverilog》、《the uvm primer》、《system verilog1800-2012语法手册》。
掌握了tcl/tk之后，可以学习虚拟jtag（ise也有类似的工具）制作属于自己的调试工具，此外，有时间的话，最好再学个python。脚本，意味着一劳永逸。
五、增强理论基础。 这个时候，你已经会使用fpga了，但是还有很多事情做不了（比如，fir滤波器、pid算法、ofdm等），因为理论没学好。我大概地分几个方向供大家参考，后面跟的是要掌握的理论课。
1、信号处理——信号与系统、数字信号处理、数字图像处理、现代数字信号处理、盲信号处理、自适应滤波器原理、雷达信号处理
2、接口应用——如：uart、spi、iic、usb、can、pcie、rapid io、ddr、tcp/ip、spi4.2（10g以太网接口）、sata、光纤、displayport
3、无线通信——信号与系统、数字信号处理、通信原理、移动通信基础、随机过程、信息论与编码
4、cpu设计——计算机组成原理、单片机、计算机体系结构、编译原理
5、仪器仪表——模拟电子技术、高频电子线路、电子测量技术、智能仪器原理及应用
6、控制系统——自动控制原理、现代控制理论、过程控制工程、模糊控制器理论与应用
7、压缩、编码、加密——数论、抽象代数、现代编码技术、信息论与编码、数据压缩导论、应用密码学、音频信息处理技术、数字视频编码技术原理
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六、学会使用matlab仿真。 设计fpga算法的时候，多多少少都会用到matlab，比如crc的系数矩阵、数字滤波器系数、各种表格和文本处理等。此外，matlab还能用于调试hdl（用matlab的计算结果跟用hdl算出来的一步步对照，可以知道哪里出问题）。推荐的教材是《matlab宝典》和杜勇的《数字滤波器的matlab与fpga实现》。
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在工作当中，或许你需要关注很多协议和行业标准，协议可以在eetop上面找到，而标准（如：国家标准gb和gb/t，国际标准iso）就推荐《标准网》和《标准分享网》。
八、图像处理。（这部分只写给想学图像处理的朋友，也是由浅入深的路线） 1、photoshop。花一、两周的时间学习ps，对图像处理有个大概的了解，知道各种图片格式、直方图、色相、通道、滤镜、拼接等基本概念，并能使用它。这部分是0基础，目的让大家对图像处理有个感性的认识，而不是一上来就各种各样的公式推导。推荐《photoshop cs6完全自学教程》。
2、基于matlab或opencv的图像处理。有c/c++基础的可以学习opencv，否则的话，建议学matlab。这个阶段下，只要学会简单的调用函数即可，暂时不用深究实现的细节。推荐《数字图像处理matlab版》、《学习opencv》。
3、图像处理的基础理论。这部分的理论是需要高数、复变、线性代数、信号与系统、数字信号处理等基础，基础不好的话，建议先补补基础再来。看不懂的理论也可以暂时先放下，或许学到后面就自然而然地开窍了。推荐《数字图像处理》。
4、基于fpga的图像处理。把前面学到的理论运用到fpga上面，如果这时你有前面第七个阶段的水平，你将轻松地独立完成图像算法设计（图像处理是离不开接口的，上面第五个阶段有讲）。推荐《基于fpga的嵌入式图像处理系统设计》、《基于fpga的数字图像处理原理及应用》。
5、进一步钻研数学。要在算法上更上一层，必然需要更多的数学，所以这里建议学习实分析、泛涵分析、小波分析等。
下面这两个阶段是给感兴趣的朋友介绍的。
九、数电的尽头是模电。 现在fpga内部的事情是难不到你的，但是信号出了fpga，你就没法控制了。这个时候必须学好模电。比如：电路分析、模拟电子技术、高频电子线路、pcb设计、emc、si、pi等等，能设计出一块带两片ddr3的fpga开发板，就算通关了。具体的学习路线可以参考本博客的《如何学习硬件设计——理论篇》和《如何学习硬件设计——实践篇》。
十、学无止境。 能到这个境界，说明你已经很厉害了，但是还有很多东西要学的，因为fpga常常要跟cpu交互，也就是说你得经常跟软件工程师交流，所以也得懂点软件方面的知识。比如arm（xilinx的zynq和altera的soc会用到arm的硬核，请参考本博客的《如何学习嵌入式软件》）、dsp、linux、安卓、上位机（qt、c#、java）都可以学一下，反正学无止境的。
十一、其它问题。 a、为什么不推荐学习nios ii和microblaze等软核？
1、性价比不高，一般的软核性能大概跟cortex m3或m4差不多，用fpga那么贵的东西去做一个性能一般的cpu，在工程上是非常不划算的。不如另外加一块m3。
2、加上软核，可能会影响到其它的逻辑的功能。这是在资源并不十分充足的情况下，再加上软核，导致布局布线变得相当困难。
3、软核不开源，出现bug的时候，不容易调试。
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1、容易让人有傍同心理。傍同心理是指一个人通过渲染与自己有亲近关系的人的杰出，来掩盖和弥补自己在这方面的不足，从而获得心理上的平衡。自己在学习很厉害的东西，然后也感觉自己很厉害，但这只是错觉而已。
2、入门应该学习尽量简单的东西，要么专心学习arm，要么专心学习fpga。这样更容易有成就感，增强信心。
3、zynq和soc的应用领域并不广，还有很多人没听过这种东西，导致求职的不利。
4、开发工具编译时间长，浪费较多时间。
5、绝大多数工作，都只是负责一方面，也就是说另一方面，很有可能派不上用场。
c、为什么已经存在那么多ip核，仍然需要写hdl？
1、问这种问题的，一般是学生，他们没有做过产品，没有遇到过工程上的问题。
2、ip核并非万能，不能满足所有需求。
3、尽量少用闭源ip核，一旦出问题，这种黑匣子很可能让产品难产。
4、深入理解底一层次，可以更好地使用高一层次。该法则可以适用于所有编程语言。
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