对于对数字IC/FPGA设计感兴趣,并希望在这儿方向深入发展的同学而言,经常困惑在日后的找工作时,实际工程设计中需要哪些基本知识与技能。在网络上搜索各种资料,费事费力。
根据sky这15年的数字IC/FPGA设计经验,大致总结如下:
电子工程师(EE)基础知识
1:电路分析,数字电路基础;
2:微机原理,汇编语言;
3:C/C++语言,数据结构;
4:Verilog语言(比如Michael, D.Cilette的《Verilog HDL高级数字设计》或夏宇闻老师的《Verilog数字系统设计教程》);
5:晶体管原理(数字电路的话,少了解就行);
数字IC设计专业知识
然后,进入数字IC前端/FPGA设计的专业知识学习。 1:sky推荐这本书:《CMOS VLSI Design A Circuits and Systems Perspective》。自认为是数字IC设计入门“圣经”。基本电路结构,加减法器结构,组合逻辑,时序逻辑,跨时钟设计都有涉及。
2:还需要理解On-Chip-Bus的基本知识与一个数字系统的基本结构,建议学习理解:AMBA总线,含:APB/AHB/AXI。由于ARM在数字IP领域的领导低位,AMBA总线事实上已经成为数字IC的通用总线结构,必学。
3:现在可以开始做数字IP的设计了,涉及到使用相关EDA tool。
a):功能验证:对于初学者(在校生),能modelsim/questasim上做仿真测试,熟悉波形窗口;debug RTL code。再使用下windows版的nLint/Debussy就能完成数字IP功能设计验证了。
b):综合与实现:这部分首先(重点)要掌握STA原理,比如:cell delay在cell library里面是怎么标定的,tool是怎么计算delay的,setup/hold timing check的计算公式是什么;clk skew, clk uncertainty, create_clock, create_generateclock, set_ideal_network, set_input_delay, set_false_path, set_multi_cycle_path,OCV , .... 是什么意思,对STA有何作用。懂了STA原理,就可以用TCL语言写SDC(DC综合)/XDC(vivado综合实现)timing constraint了。目前XDC/SDC的语法已经基本统一了。
PS:在此有个误区,感觉非得使用linux版本的EDA tool(VCS, DC, Formality, nLint)才能学习,然后耗费大量时间去安装linux版本的EDA软件。其实windows版本的EDA软件对于学习来说完全够用,在工作后再切换到linux版本,就是tool熟悉的过程,每个tool就是几天的时间。
进阶知识、技能
1:算法方向:信号与系统,数字信号处理(DSP);
2:接口方向:UART/IIC/SPI/DDR等常用接口协议;如有余力,可以看看USB/PCIE/SATA/MIPI;
3:linux操作系统使用/vim(emac)使用/bash(csh)/makefile;日常工作的OS平台;
4:脚本语言:Perl(Python)/TCL;
5:版本管理工具:SVN/Git;
所以,学会(假设你学会了)verilog语言,可能只占整个“常识”体系的5%。
写在最后
老老实实把基础打牢,否则你有解不完的问题。在学习中,尽量理解背后的原理,不是只记住怎么做,还要知道为什么要这么做:what -> how -> why -> do it better。
以上:C/C++语言;Verilog语言属于语言的讲述;其它课程尝试教授的是“思想”。Verilog只是语言,表达的是“思想”(硬件俗称Architecture)。注意理解两者的关系与区别。
既然是装逼,就装到底:有些时候,你花几周解决某个问题,感觉自己牛逼的不行了。结果,结果这个问题可能就是:“常识”。