数字IC/FPGA设计基础_入门必备“常识”

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”。