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      FPGA工程師需要掌握的技能

      FPGA設(shè)計論壇 ? 來源：未知 ? 2023-01-13 17:40 ? 次閱讀


      1. 需求核對階段

      1）良好的溝通技能：需要與需求方核對需要的功能及性能，態(tài)度很重要，謙遜專業(yè)的溝通態(tài)度才能對需求理解無偏差，理解錯誤，后面就可能引起構(gòu)架的修改。對外團(tuán)隊協(xié)作能力很大一部分體現(xiàn)在這里。

      2）行業(yè)背景知識：需要把需求翻譯成FPGA的功能點以及邏輯上的處理流程（流程及需要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用硬件的大白話就是大的pipeline流水線功能以及每個功能對應(yīng)的表項及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)）。

      2. 總體設(shè)計階段

      1）功耗評估：xilinx和altera兩家都會提供功耗評估excel，填入使用的IP、邏輯使用量、頻率、IO類型、時鐘等，可以評估總的功耗大小，以及每一路電源的電流的大小預(yù)估，這個很重要，是板子能否做穩(wěn)定的一個重要因素

      2）IO設(shè)計：電路連接設(shè)計相關(guān)，把對外設(shè)計的接口特別是牽涉到存儲器、transceiver相關(guān)的接口、IO電平標(biāo)準(zhǔn)、時鐘分布都要例化出來，然后編譯通過，軟件輸出csv文件，里面包含了IO的電平標(biāo)準(zhǔn)及外圍連接，這一步極大提升做板一次成功率。因為每一代FPGA以及每個系列器件的結(jié)構(gòu)總有些不同，特別是共享PLL，transceiver，存儲器的共享模塊設(shè)計都會有些不同，因此安全做法是把要使用的除LUT和RAM以外的資源例化，然后編譯通過，保證外圍連接不出錯。

      3）軟硬件接口設(shè)計：制定軟件要訪問FPGA的方式、以及軟硬件如何配合、FPGA如何初始化功能。這塊需要有經(jīng)驗，不同的應(yīng)用場合需要設(shè)計不同機制。大體可以分為以下幾類：

      寄存器訪問：直接或間接

      功能表項的配置

      數(shù)據(jù)、命令、狀態(tài)的互傳：高性能一般要設(shè)計DMA，不同應(yīng)用DMA要求不同。

      4）邏輯部分的總體規(guī)劃：時鐘域規(guī)劃、復(fù)位規(guī)劃、模塊劃分及模塊功能規(guī)劃、FIFO/RAM使用大小及類型規(guī)劃、模塊間傳遞接口規(guī)劃(最好標(biāo)準(zhǔn)化，類似軟件API，以后可復(fù)用)、編碼規(guī)則制定。

      3. 設(shè)計及編碼

      1）良好的coding規(guī)則：主要是命名，命名至少要區(qū)分：同步寄存器、跨時鐘域寄存器、連線這些信號命名最好在前綴區(qū)分，這個在后期下約束時可以用通配符找信號。

      2）查找及看懂硬核的使用手冊

      3）領(lǐng)域內(nèi)常見算法的實現(xiàn)：比如針對網(wǎng)絡(luò)：共享緩存設(shè)計、各種HASH算法實現(xiàn)、LPM查表算法、各種匹配算法實現(xiàn)。加解密領(lǐng)域，需要把串行算法翻譯成硬件并行算法的能力。針對目前流行的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，針對各種網(wǎng)絡(luò)如何設(shè)計高效的數(shù)據(jù)流入方式，如何進(jìn)行特征的預(yù)處理。

      4. 仿真驗證

      1）仿真平臺搭建，看設(shè)計大小及是否將來重用，設(shè)計大且重用多，考慮UVM這些設(shè)計方法及平臺搭建。簡單的就利用verilog，通過task任務(wù)的設(shè)計及調(diào)用來設(shè)計仿真平臺。需要掌握testbench設(shè)計、仿真工具使用及debug。

      2）測試規(guī)劃及項目抽取，這個是目前大部分FPGA工程師容易忽略的地方，設(shè)計要穩(wěn)定，要系統(tǒng)的進(jìn)行項目抽取，最好是另一撥人根據(jù)自己對規(guī)格的理解來系統(tǒng)抽取測試項目，這樣完整驗證后保證功能大體穩(wěn)定。而性能測試一般要在實機測試中進(jìn)行。

      5. 后端

      物理約束：可以從IO分配的工程中導(dǎo)入。

      時序約束

      IP的約束導(dǎo)入

      其他軟件相關(guān)的特殊信號的約束（一般通過在代碼中用屬性表示）

      掌握看后端的原理圖、器件映射圖、出問題時可以在后端把一些網(wǎng)絡(luò)剪短或連接（ISE之前提供，vivado不知道是否還有這種工具）

      6. 調(diào)試

      掌握調(diào)試工具：

      一般廠商都會提供：transceiver調(diào)試工具測試回環(huán)，無碼率等。

      內(nèi)部邏輯分析儀使用

      存儲器調(diào)試：各種物理層參數(shù)的配置及調(diào)試

      各種下載方式掌握。

      軟硬件聯(lián)調(diào)時各種調(diào)試命令的設(shè)計







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