考研FPGA需要掌握以下知识点和技能:
基础的数电知识:
包括组合逻辑、时序逻辑、基础门电路及运算、卡诺图、触发器、锁存器、状态机(摩尔型、米利型)、竞争冒险等。
Verilog或VHDL基础:
这两种硬件描述语言是FPGA开发的核心,建议至少学习其中一种。如果已经熟悉C语言,那么学习Verilog会更容易一些,因为Verilog与C语言非常相似。VHDL在航空航天领域使用较多,而Verilog在公司中应用更广泛。
实践编程:
通过实践来加深理解,建议使用FPGA开发板进行实践,例如黑金、正点原子、野火等品牌的开发板。通过学习例程、修改功能和注释,逐步掌握FPGA编程。如果不具备开发板,可以通过仿真来学习。
硬件设计:
研究高效的硬件架构设计方法,包括电路设计、逻辑设计和物理设计等。这个方向需要深入理解硬件设计的各个环节。
编程语言与工具:
熟悉硬件描述语言(如VHDL或Verilog)以及为FPGA设计的特定编程语言(如OpenCL或CUDA)。此外,还需要掌握FPGA开发工具,如ISE、ChipSchop等。
嵌入式系统与物联网:
研究如何将FPGA用于嵌入式系统和物联网设备,实现更高效的数据处理和实时响应。这个方向需要了解嵌入式系统和物联网的基本原理和实现方法。
可重构计算:
研究如何利用FPGA的可重新配置特性,实现动态的系统功能调整和优化。这个方向需要掌握可重构计算的理论和实践。
故障检测与容错:
研究如何在FPGA中实现故障检测和容错机制,以提高系统的可靠性和稳定性。这个方向需要了解故障检测算法和容错策略。
理论基础:
掌握数字电路原理、计算机组成原理、计算机网络原理和程序设计等理论基础。这些知识有助于理解FPGA的设计原理和实现方法。
软硬件交互技能:
在芯片设计过程中,熟练掌握硬件描述语言和硬件与软件的交互是非常重要的。
建议的学习顺序是:首先掌握基础的数电知识,然后学习Verilog或VHDL,接着通过实践编程来巩固知识,最后根据个人兴趣选择研究方向,如硬件设计、编程语言与工具、嵌入式系统与物联网等。同时,建议多参考相关书籍和教程,多做练习和项目实践,以加深理解和掌握FPGA开发的各项技能。