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2024-02-22 14:11:53735 1、不熟悉
FPGA的內部結構,不了解可編程邏輯器件的基本原理。FPGA為什么是可以編程的?恐怕很多菜鳥不知道,他們也不想知道。因為他們覺得這是無關緊要的。他們潛意識的認為可編程嘛,肯定就是像寫軟件一樣啦。軟件編程的思想根深蒂固,看到Verilog或者VHDL就像看到C語言或者其它軟件編程語言一樣。一條條的讀,一條條的分析。如果這些菜鳥們始終拒絕去了解為什么FPGA是可以編程的,不去了解FPGA的內部結構,要想學會FPGA恐怕是天方夜譚。雖然現在EDA軟件已經非常先進,像寫軟件那樣照貓畫虎也能綜合出點東西,但也許只有天知道EDA軟件最后綜合出來的到底是什么。也許點個燈,跑個馬還行。這樣就是為什么很多菜鳥學了N久以后依然是一個菜鳥的原因。那么FPGA為什么是可以“編程”的呢?首先來了解一下什么叫“程”。啟示“程”只不過是一堆具有一定含義的01編碼而已。編程,其實就是編寫這些01編碼。只不過我們現在有了很多開發工具,通常都不是直接編寫這些01編碼,而是以高級語言的形式來編寫,最后由開發工具轉換為這種01編碼而已。對于軟件編程而言,處理器會有一個專門的譯碼電路逐條把這些01編碼翻譯為各種控制信號,然后控制其內部的電路完成一個個的運算或者是其它操作。所以軟件是一條一條的讀,因為軟件的操作是一步一步完成的。而FPGA的可編程,本質也是依靠這些01編碼實現其功能的改變,但不同的是FPGA之所以可以完成不同的功能,不是依靠像軟件那樣將01編碼翻譯出來再去控制一個運算電路,FPGA里面沒有這些東西。FPGA內部主要三塊:可編程的邏輯單元、可編程的連線和可編程的IO模塊。可編程的邏輯單元是什么?其基本結構某種存儲器(SRAM、FLASH等)制成的4輸入或6輸入1輸出地“真值表”加上一個D觸發器構成。任何一個4輸入1輸出組合邏輯電路,都有一張對應的“真值表”,同樣的如果用這么一個存儲器制成的4輸入1輸出地“真值表”,只需要修改其“真值表”內部值就可以等效出任意4輸入1輸出的組合邏輯。這些“真值表”內部值是什么?
就是那些01編碼而已。如果要實現時序邏輯電路怎么辦?這不又D觸發器嘛,任何的時序邏輯都可以轉換為組合邏輯+D觸發器來完成。但這畢竟只實現了4輸入1輸出的邏輯電路而已,通常邏輯電路的規模那是相當的大哦。那怎么辦呢?這個時候就需要用到可編程連線了。在這些連線上有很多用存儲器控制的鏈接點,通過改寫對應存儲器的值就可以確定哪些線是連上的而哪些線是斷開的。這就可以把很多可編程邏輯單元組合起來形成大型的邏輯電路。最后就是可編程的IO,這其實是FPGA作為芯片級使用必須要注意的。任何芯片都必然有輸入引腳和輸出引腳。有可編程的IO可以任意的定義某個非專用引腳(FPGA中有專門的非用戶可使用的測試、下載用引腳)為輸入還是輸出,還可以對IO的電平標準進行設置。總歸一句話,FPGA之所以可編程是因為可以通過特殊的01代碼制作成一張張“真值表”,并將這些“真值表”組合起來以實現大規模的邏輯功能。不了解FPGA內部結構,就不能明白最終代碼如何變到FPGA里面去的。也就無法深入的了解如何能夠充分運用FPGA。現在的FPGA,不單單是有前面講的那三塊,還有很多專用的硬件功能單元,如何利用好這些單元實現復雜的邏輯電路設計,是從菜鳥邁向高手的路上必須要克服的障礙。而這一切,還是必須先從了解FPGA內部邏輯及其工作原理做起。
2、錯誤理解
HDL語言,怎么看都看不出硬件結構。HDL語言的英語全稱是:Hardware Description Language,注意這個單詞Description,而不是Design。老外為什么要用Description這個詞而不是Design呢?因為HDL確實不是用用來設計硬件的,而僅僅是用來描述硬件的。描述這個詞精確地反映了HDL語言的本質,HDL語言不過是已知硬件電路的文本表現形式而已,只是將以后的電路用文本的形式描述出來而已。而在編寫語言之前,硬件電路應該已經被設計出來了。語言只不過是將這種設計轉化為文字表達形式而已。但是很多人就不理解了,既然硬件都已經被設計出來了,直接拿去制作部就完了,為什么還要轉化為文字表達形式再通過EDA工具這些麻煩的流程呢?其實這就是很多菜鳥沒有了解設計的抽象層次的問題,任何設計包括什么服裝、機械、廣告設計都有一個抽象層次的問題。就拿廣告設計來說吧,最初的設計也許就是一個概念,設計出這個概念也是就是一個點子而已,離最終拍成廣告還差得很遠。硬件設計也是有不同的抽象層次,每一個層次都需要設計。最高的抽象層次為算法級、然后依次是體系結構級、寄存器傳輸級、門級、物理版圖級。使用HDL的好處在于我們已經設計好了一個寄存器傳輸級的電路,那么用HDL描述以后轉化為文本的形式,剩下的向更低層次的轉換就可以讓EDA工具去做了,這就大大的降低了工作量。這就是可綜合的概念,也就是說在對這一抽象層次上硬件單元進行描述可以被EDA工具理解并轉化為底層的門級電路或其他結構的電路。在FPGA設計中,就是在將這以抽象層級的意見描述成HDL語言,就可以通過FPGA開發軟件轉化為問題1中所述的FPGA內部邏輯功能實現形式。HDL也可以描述更高的抽象層級如算法級或者是體系結構級,但目前受限于EDA軟件的發展,EDA軟件還無法理解這么高的抽象層次,所以HDL描述這樣抽象層級是無法被轉化為較低的抽象層級的,這也就是所謂的不可綜合。所以在閱讀或編寫HDL語言,尤其是可綜合的HDL,不應該看到的是語言本身,而是要看到語言背后所對應的硬件電路結構。如果看到的HDL始終是一條條的代碼,那么這種人永遠擺脫不了菜鳥的宿命。假如哪一天看到的代碼不再是一行行的代碼而是一塊一塊的硬件模塊,那么恭喜脫離了菜鳥的級別,進入不那么菜的鳥級別。
3、FPGA本身不算什么,一切皆在
FPGA之外這一點恐怕也是很多學FPGA的菜鳥最難理解的地方。FPGA是給誰用的?很多學校解釋為給學微電子專業或者集成電路設計專業的學生用的,其實這不過是很多學校受資金限制,賣不起專業的集成電路設計工具而用FPGA工具替代而已。其實FPGA是給設計電子系統的工程師使用的。這些工程師通常是使用已有的芯片搭配在一起完成一個電子設備,如基站、機頂盒、視頻監控設備等。當現有芯片無法滿足系統的需求時,就需要用FPGA來快速的定義一個能用的芯片。前面說了,FPGA里面無法就是一些“真值表”、觸發器、各種連線以及一些硬件資源,電子系統工程師使用FPGA進行設計時無非就是考慮如何將這些以后資源組合起來實現一定的邏輯功能而已,而不必像IC設計工程師那樣一直要關注到最后芯片是不是能夠被制造出來。本質上和利用現有芯片組合成不同的電子系統沒有區別,只是需要關注更底層的資源而已。要想把FPGA用起來還是簡單的,因為無非就是那些資源,在理解了前面兩點再搞個實驗板,跑跑實驗,做點簡單的東西是可以的。而真正要把FPGA用好,那光懂點FPGA知識就遠遠不夠了。因為最終要讓FPGA里面的資源如何組合,實現何種功能才能滿足系統的需要,那就需要懂得更多更廣泛的知識。目前FPGA的應用主要是三個方向:第一個方向,也是傳統方向主要用于通信設備的高速接口電路設計,這一方向主要是用FPGA處理高速接口的協議,并完成高速的數據收發和交換。這類應用通常要求采用具備高速收發接口的 FPGA,同時要求設計者懂得高速接口電路設計和高速數字電路板級設計,具備EMC/EMI設計知識,以及較好的模擬電路基礎,需要解決在高速收發過程中產生的信號完整性問題。FPGA最初以及到目前最廣的應用就是在通信領域,一方面通信領域需要高速的通信協議處理方式,另一方面通信協議隨時在修改,非常不適合做成專門的芯片。因此能夠靈活改變功能的FPGA就成為首選。到目前為止FPGA的一半以上的應用也是在通信行業。第二個方向,可以稱為數字信號處理方向或者數學計算方向,因為很大程度上這一方向已經大大超出了信號處理的范疇。例如早就在2006年就聽說老美將FPGA用于金融數據分析,后來又見到有將FPGA用于醫學數據分析的案例。在這一方向要求FPGA設計者有一定的數學功底,能夠理解并改進較為復雜的數學算法,并利用FPGA內部的各種資源使之能夠變為實際的運算電路。目前真正投入實用的還是在通信領域的無線信號處理、信道編解碼以及圖像信號處理等領域,其它領域的研究正在開展中,之所以沒有大量實用的主要原因還是因為學金融的、學醫學的不了解這玩意。不過最近發現歐美有很多電子工程、計算機類的博士轉入到金融行業,開展金融信號處理,相信隨著轉入的人增加,FPGA在其它領域的數學計算功能會更好的發揮出來,而我也有意做一些這些方面的研究。不過國內學金融的、學醫的恐怕連數學都很少用到,就不用說用FPGA來幫助他們完成數學_運算了,這個問題只有再議了。第三個方向就是所謂的SOPC方向,其實嚴格意義上來說這個已經在FPGA設計的范疇之內,只不過是利用FPGA這個平臺搭建的一個嵌入式系統的底層硬件環境,然后設計者主要是在上面進行嵌入式軟件開發而已。設計對于FPGA本身的設計時相當少的。但如果涉及到需要在FPGA做專門的算法加速,實際上需要用到第二個方向的知識,而如果需要設計專用的接口電路則需要用到第一個方向的知識。就目前SOPC方向發展其實遠不如第一和第二個方向,其主要原因是因為SOPC以FPGA為主,或者是在FPGA內部的資源實現一個“軟”的處理器,或者是在FPGA內部嵌入一個處理器核。但大多數的嵌入式設計卻是以軟件為核心,以現有的硬件發展情況來看,多數情況下的接口都已經標準化,并不需要那么大的FPGA邏輯資源去設計太過復雜的接口。而且就目前看來SOPC相關的開發工具還非常的不完善,以ARM為代表的各類嵌入式處理器開發工具卻早已深入人心,大多數以ARM為核心的SOC芯片提供了大多數標準的接口,大量成系列的單片機/嵌入式處理器提供了相關行業所需要的硬件加速電路,需要專門定制硬件場合確實很少。通常是在一些特種行業才會在這方面有非常迫切的需求。即使目前Xilinx將ARM的硬核加入到FPGA里面,相信目前的情況不會有太大改觀,不要忘了很多老掉牙的8位單片機還在嵌入式領域混呢,嵌入式主要不是靠硬件的差異而更多的是靠軟件的差異來體現價值的。我曾經看好的是 cypress的Psoc這一想法。和SOPC系列不同,Psoc的思想史載SOC芯片里面去嵌入那么一小塊FPGA,那這樣其實可以滿足嵌入式的那些微小的硬件接口差異,比如某個運用需要4個USB,而通常的處理器不會提供那么多,就可以用這么一塊FPGA來提供多的USB接口。而另一種運用需要6個 UART,也可以用同樣的方法完成。對于嵌入式設計公司來說他們只需要備貨一種芯片,就可以滿足這些設計中各種微小的差異變化。其主要的差異化仍然是通過軟件來完成。但目前cypress過于封閉,如果其采用ARM作為處理器內核,借助其完整的工具鏈。同時開放IP合作,讓大量的第三方為它提供IP設計,其實是很有希望的。但目前cypress的日子怕不太好過,Psoc的思想也不知道何時能夠發光。
4、數字邏輯知識是根本。
無論是FPGA的哪個方向,都離不開數字邏輯知識的支撐。FPGA說白了是一種實現數字邏輯的方式而已。如果連最基本的數字邏輯的知識都有問題,學習FPGA的愿望只是空中樓閣而已。而這,恰恰是很多菜鳥最不愿意去面對的問題。數字邏輯是任何電子電氣類專業的專業基礎知識,也是必須要學好的一門課。很多人無非是學習了,考個試,完了。如果不能將數字邏輯知識爛熟于心,養成良好的設計習慣,學FPGA到最后仍然是霧里看花水中望月,始終是一場空的。
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今天無刷的先不談,只談有刷的空心杯電機。
1、目前用在四軸飛行器上的空心杯電機電機有哪些型號?
2、每種型號空心杯電機的最大升力好多、消耗電流多少?
電機與槳葉怎么選型,有什么關系,升力應當怎么計算?
2023-11-06 06:54:53
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2023-11-03 09:13:360 看到很多開源的小四軸,還有很多大神都DIY的自己的設計方案,但是沒看到很多說可以實現定高定位功能的,想問一下,就小四軸的負載能力,能夠實現搭載GPS等定高定位模塊嗎????
2023-10-26 06:53:17
對于電子設備,在運行過程中會產生一定量的熱量,這些熱量會迅速提高設備的內部溫度。如果不及時釋放熱量,設備將繼續加熱,設備會因過熱而發生故障,并且電子設備的可靠性能會下降。因此,在PCB設計時進行良好的散熱處理非常重要。接下來我給大家介紹一下PCB散熱設計四大要點,PCB設計工程師必備技能。
2023-10-15 12:01:11456 四軸飛行器電源控制采用的什么機制?
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單片機取下整怎么四舍五入
2023-09-26 08:17:17
AMB陶瓷基板,全球主要廠商排名,其中2022年前四大廠商占有全球大約80%的市場份額
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2023-08-29 15:46:532339 從銷售收入角度來看,2023年第二季度的收入為104億歐元,同比增長10.4%。上半年收入達到207億歐元,增幅為10.7%。然而,整體業務面臨一個共同問題,即輪胎業務、ContiTech和汽車業務的利潤率存在顯著差異。
2023-08-24 16:23:56771 近幾年無人駕駛汽車(ADAS)熱度非常高,不少汽企巨頭紛紛入局,那么無人駕駛汽車需具備什么硬件設備呢?
2023-08-23 09:45:25422 眾所周知,谷歌、亞馬遜、微軟先后在內部啟動自研AI芯片項目——谷歌的TPU系列,亞馬遜的Inferentia和Trainium系列,以及微軟今年被曝光的Athena芯片。三大云巨頭都有充分的資源與動力自研AI芯片,來削減英偉達的“GPU稅”。
2023-08-21 15:00:26397 區分為四種類型:
物聯網設備和服務器之間數據傳輸的通訊攻擊
物聯網設備從用戶到維護的生命周期攻擊
對裝置內部軟件的攻擊
直接針對裝置內芯片的物理攻擊
設計完善的物聯網安全芯片讓開發人員能夠保護設備
2023-08-21 08:14:57
新建立的工程,默認分享就包含了Administrators,這個是誰呢?也沒有辦法移除。
2023-08-17 15:22:19
新唐對應四大物聯網安全攻擊之保護措施
2023-08-10 11:02:48293 請問,大佬們,誰做過AD7175讀芯片內部溫度?為什么我每次操作完讀出來的AD值都是等于基準電壓呢?
2023-08-09 14:55:12
巨頭排隊瘋搶、價格一路暴漲,HBM乘上生成式AI快車。
2023-08-08 11:16:34714 Arm 本身不生產任何芯片,而是作為設計和許可業務而存在。它既授權了 Arm 架構,允許公司自己設計與 Arm 兼容的芯片(這就是蘋果所做的),也授權完成的 CPU 設計,允許高通、三星和聯發科等合作伙伴年復一年地生產新的 SoC。
2023-08-07 17:16:212271 中新網7月16日電 據美國彭博社當地時間14日報道,有知情人士表示,為阻止美國政府推出對華芯片出口新限制,美國三家芯片巨頭英特爾、高通和英偉達公司的首席執行官計劃于下周前往華盛頓,對拜登政府展開勸說
2023-07-28 17:30:08236 焊接機器人的四大核心結構分別是控制器、傳動機構、傳感器和原動機構。接下來專業焊接機器人生產廠家無錫金紅鷹將為大家詳細介紹。
2023-07-26 11:08:56360 英特爾和微軟等幾家科技巨頭計劃開發開放的“Ultra Ethernet”解決方案堆棧,以滿足人工智能和高性能計算工作負載不斷增長的網絡需求。
2023-07-24 09:21:45779 荷蘭政府又要限制ASML賺錢了。
2023-07-22 15:29:561304 其實對于晶振應用領域有很多,比如儀器儀表領域、電力領域、鐵路交通領域和通信領域,這些領域都是比較廣泛的,尤其是一些靈敏的儀器都是離不開的,在這些方面咱們要知道的。今天針對于晶振應用領域給大家詳細的分享一些這四大領域吧!
2023-07-21 14:40:44978 美芯片巨頭力阻對華芯片出口限制 美芯片巨頭力阻對華芯片出口限制此前,英特爾、高通和英偉達這美三大芯片巨頭的CEO們被曝將游說拜登。 同時美國半導體行業協會呼吁拜登政府“避免進一步限制對華芯片出口
2023-07-18 12:40:301062 美三大芯片巨頭CEO被曝將游說拜登 美國實施的《芯片和科學法案》和各項無理限制措施使得美國的芯片廠商失去了一部分的市場,為挽回市場美三大芯片巨頭CEO被曝將游說拜登。 據彭博社的報道,英特爾
2023-07-15 18:35:261684 本文將介紹隨著電氣化應用發展而出現的四大設計趨勢,以及用于提高系統電壓、增強系統保護、實現遙測監測和縮減外形尺寸的電流檢測技術。總的來說,電流傳感器監測電氣系統中的一項重要參數,即電流,這能夠使系統在安全范圍內盡可能高效地運行。
2023-07-04 10:25:34270 一站式PCBA智造廠家今天為大家講講PCBA檢驗項目有哪些分類?PCBA檢驗項目四大分類。PCBA檢驗項目的分類有哪些?按IPC和我國軍用標準規定,檢驗項目分為材料檢驗、過程檢驗、鑒定檢驗和質量
2023-07-04 08:58:171121 存儲芯片行業目前正面臨長時間虧損衰退的情況,DRAM價格已經跌至不可再降的水平,但巨頭廠商似乎計劃推動價格上漲。
2023-06-29 14:57:32617 級厚度偏差漸嚴。覆銅板(不包括銅箔)厚度偏差分四個等級(A、B、C、D),從A級至D級厚度偏差漸嚴。華秋嚴格選用生益/建滔 A 級 FR4板材,從源頭上控制來料偏差,控制板材對阻抗公差的影響。
二
2023-06-25 10:25:55
捷的云應用開發能力! ? 戳下方“閱讀原文”,立即體驗 ! 原文標題:為開發者“鑄劍”,一圖揭秘華為云CodeArts IDE四大特性 文章出處:【微信公眾號:華為DevCloud】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
2023-06-21 18:25:02311 鋰電產業鏈走過一季度產能出清調整,二季度整體需求提振,四大主材領域自4月開始訂單回暖顯著。
2023-06-11 09:54:12586 2021~2027年期間復合年增長率為59%,2027年全球市場規模高達20億美元,這主要得益于四大潛力市場的助力。 ? 圖:2021~2017年GaN功率器件市場規模(來源:Yole) ? 四大潛力
2023-06-08 09:40:301692 智能手機、無線耳機、智能手表和AR眼鏡有望成為現代個人消費電子“新四大件”,但是其各自的商業化落地進程卻有快有慢。既有產品飽和度已經達到人手一部的智能手機,也有年出貨量超過兩億臺/個的無線耳機和智能手表,還有全球年出貨量僅數十萬臺但潛力巨大的AR眼鏡。
2023-05-12 11:29:441156 PCB四層板的電源和地的內層到底怎么布線?
2023-05-06 10:19:18
PCB 四層板里面的電源層和地層是什么意思,或者多層板里面的電源層和地層是什么意思?
我只是把四層板里面的中間兩層當做是裝換的或連接的,為什么教材里面說是電源層和地層呢?
2023-05-06 10:15:14
。此次大會德施曼重磅發布了四大突破性技術,同時多款旗艦新品重磅首發!四大突破性技術引領行業科技創新此次發布會最受關注的無疑是已經被媒體前期部分劇透的四大突破性技術
2023-04-17 17:57:40762 域控制器的四大支柱分別是車載以太網、自適應Autosar、高性能處理器和集中式E/E架構。
2023-04-15 17:15:092309 焊接機器人的四大核心結構分別是控制器、傳動機構、傳感器和原動機構。
2023-04-07 10:33:021157 MM32 SPIN 系列 32 位微處理器開發的風機無位置傳感器 FOC 弦波驅動解決方案。以下表格為此方案所提供的電機驅動功能列表。本篇內容分為四大部分, 電機驅動硬件的參考設計、軟件設計、參數調適說明以及此風機驅動方案的實際運轉驗證。
2023-03-30 22:15:02
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