从单片机到FPGA再到Zynq——知其所以然

    从大学进入实验室开始就注定踏上了技术不归路，路是自己选的，再苦再累都要走下去。同一届毕业的同学，有做安卓/或者软件开发的，不管待遇还是日子都比我们这些做硬件的好很多，失落啊；不做技术的同学，找到适合自己的路子，虽然待遇刚毕业比我们低，日子比我们苦，但是，现在......哎，又是失落啊；更有在工作中，同是做硬件的，FPGA开发又是各种调试不便，各种苦逼。。。。。。怪我了，谁让你只做FPGA逻辑，而且还做的不咋的。

    当然，今天不是吐槽FPGA的各种不愉快，而是反思下以前的学习经历，从各个角度聊聊自己在单片机、FPGA、Zynq的不同思维方式，知其所以然，有不对的地方，请指正。

1. 单片机

a. 单片机学习体验

    刚接触单片机，很幸运自己是从51汇编单片机开始的，为什么说很幸运，因为通过学习汇编，不只是只学习了51单片机，而是通过学习了汇编让自己学懂了单片机原理，以后学习什么单片机都不是事。很可惜，这个道理很多人不懂，或者多年后才懂：只有知其所以然了，那么以后学习类似的东西那都不是事，通一通百；

b. 单片机工作原理

    单片机的工作原理很简单，可以这样理解：每学期按照学校给你排的课程内容来学习（也就是单片机按照存储器中的指令数据来执行操作），中途出现休学后回来接着学完所有课程才能毕业（CPU中途被中断后处理临时操作后返回继续执行操作到完成）；

c. 单片机优势和劣势

    单片机的优势当然是成本低，开发周期短，编译一个程序分分钟的事，可以应用中生活中各个方面，软件开发对C语言的要求也相对低些；另外，它还有一个很好的优势，学习成本高，做这行的说单片机有谁不知道，但是你问他FPGA，他会问FPGA是个什么鬼，还有这个鬼东西。

    单片机的劣势就是，一些复杂较高端的应用，单片机比较难搞定，特别是并行处理。

d. 单片机思维方式

    单片机可以理解把PC做小巧了，和底层接触比较亲密，软件的开发是基于寄存器操作上，比较复杂的单片机，厂商都提供了对应的驱动函数，用户只需要操作对应的函数即可，数据结构相对简单。

    所以单片机的开发，和单片机中的控制寄存器密切相关，整个程序就是串行的main函数，加点中断。这也决定了单片机开发者是典型的完全串行思维，也是我们日常中常用的思维方式，所以FPGA开发的非常讨厌刚从单片机转来做FPGA的，看它们的代码就想抽死他，是不是？

2. FPGA

a. FPGA学习体验

    因为我是先做的单片机再做的FPGA，所以刚开始接触FPGA各种不适应，是那种别人想抽的菜鸟。但我后来在大神的指导下，渐渐入门了FPGA开发的，大神对我有提出2点要求：每一句HDL代码不要从C语言来看，要从RTL视图来看；每一句HDL代码要逻辑清晰，代码规范，要有代码就是注释的感觉

。后来，我2年多的FPGA之路就一直按这2个要求来，慢慢步入佳境，正式步入FPGA开发之路了。

b. FPGA工作原理

    FPGA的工作原理，可以这样理解：就是用一堆逻辑门来搭建一个功能电路，只不过随着FPGA的发展，这堆逻辑门不在是简单的逻辑门，而是有各种更大的现成电路（PLL、FIFO）。那搭建这个电路要借用工具：HDL语言开发工具和电路搭建工具（EDA布局、布线等），同样，工具也升级了（HLS等）。但这一切都没有改变FPGA的开发流程和基本概念，只是升级了开发工具和开发效率，所以在理解FPGA基本原理上，更要会用工具，用好工具让你事半功倍，会用工具的人都是牛人

。

c. FPGA优势和劣势

    FPGA的优势当然是并行处理能力，能够用在高端应用，对时序的控制很容易实现。

    FPGA的劣势是门槛高、调试难，因为FPGA并行处理和硬件特性会带来调试很困难，特别随着FPGA资源的越来越大，调试定位一个BUG很艰辛，所以FPGA设计更需要注重的规范的设计，这样才不会带来后期的高成本维护。

d. FPGA思维方式

    FPGA和我们日常的思维方式完全不一样，它是完全的并行处理，一切处理的基准都是时钟，所以的一切都是以时序为准，看懂时序图，而不再是main函数的流程图。当时，遇到这样一个笑话：一个FPGA工程师对单片机工程师说：你这GPIO0和GPIO1出的脉冲应该一样，不对，它们之间怎么还有这么大延时，你是不是有个GPIO输出延时了很多拍？从中我们也可以很好的理解串行思维和并行思维的区别。

3. Zynq

a. Zynq学习体验

    因为ARM深入人心，在嵌入式很火，自己也发现除了串行思维方式和并行思维，还有操作系统这个好东西，同时高级语言C++比C也有很多好的思想（学了C++能更大的巩固自己C语言）。还有更好的好处：一是，通过学习Zynq可以把各种思想和设计方法串起来，更好的巩固已经学习的单片机/FPGA/ARM；二是，FPGA高速发展，纯做FPGA开发以后的发展潜力越来越小，但是Zynq的潜力无限大，也算自己吐槽这么多FPGA苦逼后找的一条出路。

b. Zynq工作原理

    Zynq就是Xilinx新推出的MpSOC产品，集多核ARM处理器和FPGA逻辑与一身，既有比较实用的ARM处理器，也有比较灵活的FPGA逻辑，通过ARM和FPGA的协同合作来完成比纯ARM或纯FPGA更出色性能。

c. Zynq的优势和劣势

    Zynq的优势当然是集ARM和FPGA开发为一体，具有更强大的开发潜力和能力，也是以后的趋势；当然它也有劣势，学习成本更高，需要的基础更多，学习交流的人更多，但在Xilinx的推广下，相信会有越来越多的人学习，本人也是刚学习不久，希望一路有你。

d. Zynq的思维方式

    Zynq中既需要串行思维、也要并行思维，同时还需要操作系统的分时复用的并行思维；语言开发中，既需要HDL底层开发、也要C语言寄存器开发，同时需要C++高级语言Qt等应用程序开发。虽然牵扯的内容比较多，但是能够很好的把这一溜串起来，起到互相帮助加快学习的效率，不管在技术上还是学习上，会让自己受益匪浅，加油吧！

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