时间：2024-08-07 来源：网络搜集 关于我们 0
（1）初识FPGA
什么是FPGA（Field Programmable Gate Array)? 直译过来是现场可编程门阵列，真要细说，可写好几本书（不是我能写的，市面上已经有很多了）。就简单认为可以用软件的方式，将一个它设计成需要的电路，这样的一种集成电路。FPGA就是块橡皮泥，什么硬件电路都能模仿，万用IC，你想捏成什么样随你，捏的不行，可以重新再捏。随便在浏览器的搜索框或者头条里输入“FPGA”，就能看到无数的前辈给出的定义、解释、说明......，而且它能做什么，今后的前景如何，都能仁者见仁，智者见智地得到很多答案，我就不在这里班门弄斧了。
其实FPGA一路发展过来，从原来的简单的粘合逻辑，到现在的全可编程片上系统，FPGA的发展确实很深了。主流的玩家就那么几家，Xilinx的器件贵又好，但设计套件软件（ISE或高级的Vivado）相比Altera（被Intel收购了）的软件Quartus II好像差一点，我自己了解不深，就发现软件Quartus II可以图形化给出状态机的迁移图，但ISE/Vivado只是文本？提到的公司名字，不是广告，只是自己用过的。这两家已经占据市场大部分份额了，国产化要加油！抱歉，国产的FPGA也有了，自己完全没接触过，有机会一定要支持国产的。
最开始用Xilinx的Spatran3E写了个NAND Controller（真的象个CPU，可以读指令，简单计算/比较，支持指令的各种跳转），辛苦得很，后来用到了ZYNQ7020，简直被吓呆了。抄段网上的别人的描述“每一颗Zynq-7000系列的处理器都包含了双核的Cortex™-A9处理器，整个处理器的搭建都以处理器为中心，而且处理器子系统中集成了内存控制器和大量的外设，使Cortex™-A9的核在Zynq-7000中完全独立于可编程逻辑单元，也就是说如果暂时没有用到FPGA的部分，ARM处理器的子系统也是可以独立工作，这与以前的FPGA处理器有本质区别，是以处理器为中心。另外在可编程逻辑部分是紧密的与ARM的处理单元相结合。FPGA的部分用于扩展子系统，有丰富的扩展能力，有超过3000 个内部互联，提供的带宽非常丰富。此外在IO整件方面，FPGA的优点是IO可以充分自定义，可以在FPGA部分提供集成高速的串行口，执行多种串行标准。”简单地说，有Arm内核（PS）和诸多外设，可以将FPGA部分（PL）当成外设，用硬件描述语言（Verlog等）将PL部分的FPGA设计成自己要的外设，由PS的Arm来控制，形成一个完整的系统。这个系统可以是裸机（没有操作系统，称为standalone），也可以移植Linux、RTOS等系统以实现更强大的功能。
当然，根据自己的需要选择合适的才是正道。写个呼吸灯的话，ZYNQ就太大才小用了。但用Spatra3E写个tcp server 就太费劲了吧。还得软硬件结合起来有效率。
话说要电路设计，就使用Verilog吧，和C语言比较接近，资料也多。要学FPGA，确实需要一块开发板来边学习边验证。选什么板子好呢，为避嫌，不写名字，可以给我私信推荐喔。真心喜欢他家的，资料全，视频更新多，又免费。当一拿到资料，全部学一遍，费时费力又不容易增强自信心，建议先按部就班完成流水灯实验，完成设计输入到板级验证，对开发流程有个了解后，根据工作需要，逐步学习相应的模块。在今后的更新里，计划将设计的NAND Controller的过程慢慢整理出来和大家共勉。
刚提到了NAND，它是什么鬼？其实我们常用的Ｕ盘里的存储介质就是NAND（NAND Flash）。上网查一下，又有很多的介绍。上个图，前东家的大牛们写的很不错的书。说实话，除了小学数学课本外，这是我能比较理解地看完了的为数不多的一本了！惭愧！
对于NAND，细说也是很长的故事。生产3ＤNAND的有名的长江存储，大家可能很熟悉吧。那个前东家 东芝/Sandisk（已经变成 Kioxia/WD了）的产品大家也应该很熟悉吧。国内还有几家，特别是前东家，Fab less 设计公司，结合国内代工的两家龙头企业，发力2Ｄ NAND的国产化，现在发展势头无可限量！
对于NAND Flash，下集再做进一步分解！
另外，报告个我的NAND Controller设计进展，实现多DUT同测了，下面感受一下。（咦，怎么不能上视频呢？只好给图了）
