FPGA教程目录

本章内容主要是根据订阅《FPGA入门100例》用户学习过程中提出的一些常规的，通用的软件操作问题，以及部分通用的编程类问题进行总结，不定期进行更新。

目录

问题1：如何设置vivado的仿真时间

问题2：如何将仿真波形设置为模拟波形

问题3：如何切换vivado工程的芯片类型

问题4： 如何调用生成的IP核

问题5：我是否可以用更高级的版本vivado，我是否可以用其他FPGA开发软件学习？

问题6：verilog编程过程中，一般截位是如何确定的？

问题7：VHDL/Verilog/system Verilog我应该先学哪个？

问题8：博主，system generator要学吗？未来会写相关课程资料吗？这方面好像资料很少。

问题9：我建立一个vivado工程之后，想把一些以前用到的IP核直接调用，具体怎么操作？

问题10：博主，学习通信案例的时候，怎么模拟发射和接收？

问题11：感觉学习FPGA过程中，大部分时候都需要借助matlab，那么我在学习过程中，如何同时学习FPGA和MATLAB？有必要专门学习下MATLAB吗？

问题12：第100个案例中，通过CNN识别手写数字，用的是标准的mnist数据库吗？

问题13：课程52里面的能量阈值是怎么设置的？

问题14：案例中的各种波形效果是怎么调试出来的，我调试出来的不太一样？

问题15：案例80中，costas锁定效果问题？

问题16：博主有写基于quartusii的FPGA教程吗？

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问题1：如何设置vivado的仿真时间

在vivado的仿真过程中，通过如下图设置仿真时间参数。

        在这个界面里面，设置需要仿真的时间，然后点击上图中圈定的三角形，仿真时间就会在20us处停止。 

问题2：如何将仿真波形设置为模拟波形

点击仿真之后，会得到数据结果，如下图所示：

然后通过如下方式将波形转化为模拟波形： 

选择要显示波形的变量，如这里我们选择

然后右击，选择有符号十进制

 

 然后 同时选中右击，选择波形显示

 

得到如下滤波效果：

问题3：如何切换vivado工程的芯片类型

打开vivado工程后，我们可以看到：

点击红色箭头的位置，会得到：

点击红色箭头的位置，会得到： 

 在这个界面里面，我们就可以设置不同的芯片类型了。

问题4： 如何调用生成的IP核

在vivado界面中，点击IP sources，然后选择想要调用的IP核：

      选择iP核下面的veo文件，双击，会在右侧窗口弹出例化该IP核的接口调用语句，我们然后按普通的模块调用就可以了。

问题5：我是否可以用更高级的版本vivado，我是否可以用其他FPGA开发软件学习？

       我们的案例，统一使用的是vivado2019.2版本，如果你的版本是vivado2020或者更高级版本，原则上也可以，但是可能对于部分包含IP核的工程会有一定的细小的偏差，比如某些IP核的IO配置和2019.2不一样。对于纯verilog开发的案例，则完全可以使用高级版本。

       但对于纯初学者，我建议尽量使用一样的版本进行开发。

       其他FPGA开发软件还有ISE和Quartusii等，对于ISE，也是xilinx的开发工具，目前xilinx已经暂停了对ISE的更新，最新版本是ISE14.7，其很多IP核接口和vivado中都不一样了。如果目前你还是使用ISE14.7,建议直接升级为vivado2019.2即可。

       对于使用Quartusii的朋友，本教程的纯verilog开发的案例，可以自己建立响应的工程进行仿真测试，而对于使用IP核的工程，Quartusii软件则无法直接使用。

问题6：verilog编程过程中，一般截位是如何确定的？

位宽截取一般这样的：

假设我们有2个数据A和B，他们的位宽分别都是16位，即A[15:0]，B[15:0]，其中最高的2个bit为符号位，即A[15:14]是数据的符号位，A[13:0]为数据位，B也类似。

当A乘以B之后，我们将得到一个32位的数据，那么当多次数据乘法之后，位宽会越来越大，这个时候，需要对每一级的数据进行位宽截取。假设C = A*B，其位宽截取如下：

C2=C[29:14]，这是由于2个符号位，其积则包含了4个符号位，因此最高位截掉2个符号位，使得数据结果C依旧保持2个符号位，而后面的数据，则按总位宽保持16位为准进行截取位宽。

问题7：VHDL/Verilog/system Verilog我应该先学哪个？

       对于未来想从事算法类FPGA开发的朋友，建议选择verilog或者system verilog。本教程所用的编程语言，全部采用verilog编程实现，如果是0基础用户，可以先学习verilog。

问题8：博主，system generator要学吗？未来会写相关课程资料吗？这方面好像资料很少。

      system generator建模方式和simulink相似，建立相同的系统之后，可以自动转化为verilog语言，然后在vivado中调用使用。本教程主要针对FPGA入门基础方面的学习，暂不介绍SG相关内容。未来在写FPGA/MATLAB/Simulink综合应用时，我会加SG方面的学习课程。如果有FPGA和simulink基础的朋友，SG还是非常容易上手的。但是对于一些大型复杂的系统，不建议使用SG。

问题9：我建立一个vivado工程之后，想把一些以前用到的IP核直接调用，具体怎么操作？

打开原来的vivado工程，看如下的路径：

.......\project_1.srcs\sources_1\ip

在你的工程中，打开如下文件夹sources_1中的ip文件夹，你可以看到：

（如上图所示，我自己建立的一个工程，有几个FIFO核）

你把这些IP核文件夹，全部复制到你的新的工程中，注意，如果新工程，你还没建立IP核，此时 sources_1中没ip文件夹，你自己建立一个ip文件夹即可，然后将用到的IP核文件夹全部复制到ip文件夹中。

然后再在vivado中，调用ip核文件夹中的*.xci

将xci文件进行调用，此时就可以在你的新工程中调用以前老工程中的IP核文件了。

问题10：博主，学习通信案例的时候，怎么模拟发射和接收？

在初学过程中，可以将发射和接收，放在一个板子里面。然后自己定义一个信道模型，加载收发模块之间。

这个信道模型，可以用matlab模拟一段高是白噪声随机数据，然后通过ROM调用，然后叠加到你的发射数据。

那么接收数据就是你的发射数据叠加了这段噪声数据。

如果有条件的同学，可以买2个带AD,DA扩展模块的FPGA板子，其中一个作为发射，通过DA输出，然后AD接收后，进行接收。

如果需要远距离传输，在AD,DA外面加天线或者射频模块，进行远距离传输测试。

问题11：感觉学习FPGA过程中，大部分时候都需要借助matlab，那么我在学习过程中，如何同时学习FPGA和MATLAB？有必要专门学习下MATLAB吗？

       是的，由于FPGA的仿真直接是以数据流的形式输出的，在通信中，比如显示星座图，信号频谱，在图像中，显示数据流所对应的图像等等，这些借助matlab可以更加直观的看到FPGA程序的仿真效果。我们没有必要完全从零开始学习MATLAB，我们主要把几种常用的matlab读取FPGA仿真数据，并进行效果显示这个方面的相关程序先学会就可以了。

       随着学习的深入，可以再逐渐学习MATLAB相关算法的理论仿真编程方法。

问题12：第100个案例中，通过CNN识别手写数字，用的是标准的mnist数据库吗？

用的是从mnist数据库中的提取的部分样本，因为我们的案例是仿真测试。全部进行测试，非常费时，案例中测试用的是任意10个的0~9图片样本，然后进行测试。

问题13：课程52里面的能量阈值是怎么设置的？

课程52里面，能量的阈值是根据输入样本的能量来设置的。因为在实际信号的处理中，输入的信号我们可以分为两种方式来处理：

假设输入信号是通过AGC调整之后处理的，那么信号本身的幅度恒定，那么阈值可以设置为一个固定值，比如有信号时幅度为1，没信号时幅度为0，此时阈值可以设置为0.5.

还有一种就是信号输入的幅度不稳定，也没AGC增益调整，那么可以根据输入信号的能量，做实时的统计，然后根据前段信号的能量统计结果，得到一个能量阈值，后续做实时的动态调整。此时能量阈值就是一个动态的值

问题14：案例中的各种波形效果是怎么调试出来的，我调试出来的不太一样？

vivado提供了丰富的波形显示方式，我这里的波形调试步骤如下：

步骤一，先设置数据为有符号十进制。

 步骤二、然后设置波形类型：选择analog setting

步骤三、波形设置：

 

第一个100位显示波形的窗口大小。

Yrange，即纵坐标的刻度范围，比如一个波形最大值最小值为500，-500，那么可以设置Yrange范围是-1000~1000，保证能够覆盖波形最大值最小值即可

最后数据插值方式为hold。 

问题15：案例80中，costas锁定效果问题？

默认的环路滤波器参数如下：我是通过移位来模拟环路滤波，实际测试过程中，可以通过调整环路滤波器的大小，来实现不同频偏的锁定问题。

问题16：博主有写基于quartusii的FPGA教程吗？

       暂时没写，等simulink入门教程写完之后，会考虑写FPGA/MATLAB/Simulink综合教程系列，这个系列打算更接近实际应用，会设计各种软件应用，其中会介绍quartusii，modelsim等常用软件。