腾讯频道 - 西邮码农｜西安邮电大学 - 硬件科技协会FPGA方向培养计划

序言：

FPGA（现场可编程门阵列）是一种可通过编程重新配置电路结构的半导体器件，广泛应用于通信、图像处理、嵌入式系统加速等领域。与固定功能的ASIC芯片不同，FPGA的灵活性使其成为硬件原型开发、算法加速和复杂逻辑实现的理想选择。学习FPGA不仅能加深对数字电路和计算机体系结构的理解，还能为芯片设计、异构计算等前沿领域打下坚实基础。

第一章：数字电路基础与Verilog入门

1. 数字电路基础学习

核心内容：

计算机基本组成原理（数制转换、算术/逻辑运算、逻辑代数与逻辑函数）。

组合逻辑电路（编码器、译码器、多路复用器）与时序逻辑电路（触发器、计数器、状态机）

推荐教材：

《数字逻辑与计算机组成》

《数字电子技术基础（第六版）》

学习方法：

结合教材完成课后习题，通过仿真工具验证电路设计。

2. Verilog语言入门

环境配置：

安装Vivado（Xilinx官方工具）或Quartus（Intel FPGA工具），搭配ModelSim仿真环境。

学习资源：

：在线实战平台，涵盖基础语法到复杂电路设计。

B站教程：

Verilog数字系统设计教程_夏宇闻（配套实验讲解）

FPGA入门到精通系列

实践目标：

掌握模块化设计思想，熟练编写基础组合/时序逻辑代码

第二章：进阶实验与项目实战

1. 南京大学数字电路实验

实验平台：

实验顺序建议：

第一阶段：译码器、编码器、加法器、ALU设计

第二阶段：移位寄存器、桶形移位器、有限状态机实现

第三阶段：基于Verilog的简易CPU设计（如单周期MIPS）

目标：

深入理解CPU工作原理，掌握数据通路与控制单元设计方法

2. FPGA综合项目

推荐项目：

数字时钟（含按键消抖与动态显示）

VGA图像显示控制器（实现基本图形输出）

基于FPGA的PWM调光系统（结合传感器与电机驱动）

拓展方向：

结合OpenCV实现图像处理加速（如边缘检测算法的硬件化）

第三章：一生一芯项目与综合能力提升

1. 预学习阶段

核心内容：

复习数字电路与C语言基础

掌握Linux系统操作（文件管理、Shell脚本、GCC编译链）

学习Git版本控制与Makefile编写

资源推荐：

《鸟哥的Linux私房菜》（基础学习篇）

2. 项目实践与答辩

流程说明：

完成预学习后提交实验报告并参与线上答辩

跟随官方进度完成RISC-V处理器核设计（从流水线到缓存优化

目标：

实现一个可运行Linux的SoC芯片，掌握全流程芯片设计方法

第四章：深入学习与拓展

1. 高级FPGA开发

方向推荐：

高速接口设计（DDR3、PCIe、SerDes）

基于HLS（高层次综合）的算法加速（如机器学习推理）

学习资源：

Xilinx官方文档（UG901：Vivado设计套件用户指南）

书籍《FPGA并行编程》（通过OpenCL实现异构计算）

2. 比赛与实习准备