fpga是用什么编程

fpga是用什么编程

FPGA通常使用硬件描述语言(HDL)图形化设计工具、以及特定的集成集成开发环境(IDE)进行编程。

硬件描述语言 是专为描述数字电子系统的运行和结构而设计。两种最常用的HDL是 VerilogVHDL。这些语言使设计师能够编写代码,用以定义电路的逻辑运行以及信号之间的关系。通过模拟这些代码,设计者可以在实际编程到FPGA硬件之前验证逻辑功能的正确性。

此外,一些FPGA也支持使用高级编程语言如 C/C++ 来描述硬件功能,透过高层次综合工具(HLS)将其转化为硬件描述语言。

接下来,我们将更详细地探索这些编程语言和工具的使用和它们在FPGA编程中的地位。

一、HARDWARE DESCRIPTION LANGUAGES

FPGA的设计通常开始于硬件描述语言,它们提供了一种精确描述数字电路的方法,无论是复杂的处理器还是简单的逻辑门。VerilogVHDL 是两种主要的HDL,它们被广泛应用在工业和教育领域。使用HDL,设计人员能够以类似编程的方式指定电路的行为和结构。

1. VHDL

VHDL,全称为 VHSIC Hardware Description Language(超高速集成电路硬件描述语言),起初是为了模拟电路性能而开发的。它的语法严格,类似于Ada语言,因此它能够很好地描述并定义硬件逻辑。

2. VERILOG

相对于VHDL,Verilog 的语法更接近传统的C语言,这使得它对初学者而言可能更容易上手。Verilog以其简洁性而闻名,能够用更少的代码完成同样的工作。

二、GRAPHICAL DESIGN TOOLS

除了HDL之外,也有图形化的设计工具可用于FPGA的编程。这类工具如Xilinx的 Vivado Design Suite 和Intel FPGA的 Quartus Prime。它们提供了基于图形的界面,允许设计师通过拖放组件和模块的方式来构建电路。

1. BLOCK DIAGRAMS

设计者可以使用块图创建复杂的硬件设计,在这种方式中,每个块表示电路中的一个功能单元。用户可以根据需要将这些块连接起来,形成完整的系统。

2. SCHEMATIC ENTRY

类似地,图示输入允许用户通过绘制电路图的方式来定义电路。这可以与块图结合使用,为FPGA设计提供更直观的表现形式。

三、INTEGRATED DEVELOPMENT ENVIRONMENTS

针对特定的FPGA供应商的IDE集成了各种工具和库,用以简化FPGA的开发过程。这些IDE包括代码编辑器、编译器、调试工具和硬件配置功能。

1. SYNTHESIS

合成工具是IDE的关键组成部分,它将HDL代码转换为可以在FPGA硬件上实现的电路。

2. SIMULATION

仿真工具使设计师可以在实际部署到硬件之前,验证和测试硬件描述语言代码的正确性。

四、HIGH-LEVEL SYNTHESIS

最近的发展是利用高层次综合(HLS)工具,设计者现在可以使用如 C/C++ 等更高级的编程语言来描述硬件功能。这些工具将高级语言代码转换成HDL,极大地降低了硬件设计的复杂性和开发时间。

1. HLS TOOLING

这类工具如Xilinx的 Vitis HLS,提供一个平台,以使软件开发人员能够不需要深入了解HDL语言的情况下,编写并优化硬件设计。

2. CONVERGENCE OF SOFTWARE AND HARDWARE

HLS的出现使得软硬件设计之间的界限变得模糊,它允许软件工程师更容易地参与到硬件设计中来,从而促进了两个领域的融合。

总结,FPGA编程可以通过多种方式进行,从传统的硬件描述语言到现代的图形化工具和高层次综合。这些方法为FPGA的设计和实施提供了多样化的选项,使得其能够满足不同的功能需求和设计者的技能水平。随着技术的进步,我们也看到了软件和硬件设计的趋同,为FPGA的未来发展提供了新的可能性。

相关问答FAQs:

FPGA是用什么编程?

FPGA(现场可编程门阵列)是一种可定制的芯片,它可以根据需要实现不同的功能。那么,FPGA是如何进行编程的呢?

  1. 硬件描述语言(HDL)编程:FPGA的主要编程方法是使用硬件描述语言,如VHDL(Very-high-speed integrated circuit Hardware Description Language)或Verilog。这两种语言可以描述硬件电路的行为和结构,用于定义和设计FPGA中的逻辑电路。

  2. 图形化编程:除了HDL编程外,还有一些FPGA开发工具提供了图形化编程的方式。这些工具通常提供了拖拽和连接图形元素的界面,使用户可以通过可视化的方式设计和配置FPGA的逻辑功能和连接关系。

  3. 高级编程语言:部分FPGA厂商还提供了对高级编程语言的支持,如C/C++和Python。这种编程方式可以更易于上手,使得开发者可以使用熟悉的编程语言来设计和实现FPGA的逻辑。

总的来说,FPGA的编程主要是通过硬件描述语言来实现的,同时还有图形化编程和高级编程语言的辅助。不同的编程方式适用于不同的开发者,具体选择哪种方式取决于个人需求和技术水平。

文章标题:fpga是用什么编程,发布者:飞飞,转载请注明出处:https://worktile.com/kb/p/2017001

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