今兒的話題，就聊聊初入門者如何正確的挑選第一塊FPGA開發板...

FPGA現今在硬件領域開始火熱起來，FPGA云服務器、機器視覺、人工智能、大數據定向加速分析，FPGA自身的低功耗、可重新配置的硬件優勢被發揮了出來，擺脫了以往在通信、醫療、軍工等領域的單一性應用。這么熱門的一款硬件，很多了解到行業信息的同學自然不會放過這樣一個機會，肯定是想要學習一下FPGA。但是FPGA開發板的種類有很多，各個廠商的芯片也不盡相同，如何選擇一款合適的FPGA，是每一個剛剛接觸FPGA的同學最為頭疼的問題。

其實對于任何一種器件的選擇，無外乎三個方面：廠商、性能、價格。下面我們來分別說說這三個方面。

FPGA廠商

FPGA廠商其實是可以用手指頭數過來的。真的嗎？讓我們來清點一下：Xilinx（美國）、Altera（已被Intel收購，美國）、Actel（已被Microsemi并購，美國）、Lattice（美國）、Atmel（已被Microchip并購，美國）。

國內的FPGA廠商起步是非常晚的，像紫光國芯、京微雅格等等，不是很出名，實際能夠使用到的情況也非常少，所以不詳細說明了。重點還是介紹一下前四個。

全球第一大FPGA廠商，也是FPGA的開創者，第一塊FPGA器件Xilinx XC2064 FPGA就是Xilinx設計出來的

(spectrum.ieee.org/tech-history/silicon-revolution/chip-hall-of-fame-xilinx-xc2064-fpga)，

所以這么多年Xilinx一直是FPGA的龍頭老大也就不奇怪了。很多FPGA核心技術都是Xilinx研制出來的，廣泛用于各行各業，提供從高端到低成本全系列解決方案。

雖然是全球第三大FPGA廠商，但是體量和份額遠不及前面兩家。主要提供一些低容量FPGA應用，例如電源管理，邏輯互聯，簡單邏輯實現等，在一些移動終端（手機）中也有應用，多數為小尺寸和低成本解決方案。

啰嗦這么多，其實能買到也就是Xilinx和Altera的開發板。Lattice有但是不多，Actel基本就沒見過了。那是選擇Xilinx還是Altera呢？從客觀角度講，Xilinx和Altera的產品線是相互對標的。無論是純的FPGA還是與處理器集成在一起的SoC，兩家都是有交集的。在中國，早些年Altera的使用還是比較普遍的，例如大疆公司的無人機，早期多數使用Altera，直至最新的Inspire 2才采用Xilinx的FPGA芯片。現在Intel收購Altera之后，Altera在個人開發者方面做的不是很積極，在大學生培訓和指導上不多，Xilinx則連同其大學計劃合作伙伴Digilent在大學內開始發力和普及。Xilinx最近主要聚焦的是FPGA的普及，降低FPGA的開發、使用門檻，相對而言更為親民。所以從這個趨勢看，Xilinx在未來的3~5年內是熱門選擇。Intel的發力點主要是服務器加速應用方面，像Intel Xeon E5 v4中首次將x86和FPGA、DSP等結構進行了整合，對大數據、關鍵服務器節點加速效果是十分顯著的，所以在FPGA大數據處理加速、服務器節點優化上，可能Intel會更勝一籌。所以說，廠家選擇上，根據自己的發展需求學習更理想。當然如果有條件，兩家都接觸一下最好。

FPGA性能

FPGA性能的衡量其實比較困難，衡量參數確實有很多，像芯片內邏輯單元數（Logic Elements或者Logic Cells），芯片內內存大小，DSP數量，特定高速收發器的數量，器件速度等級等等。對于SoC，則不單單需要衡量FPGA的特性，還需要考慮處理器的相關特性。真的就是特定領域有特定領域的芯片范圍，具體真的就是得詳細看參數手冊來確定了。對于大學生自己做一些基于FPGA的小型項目，Xilinx的Spartan/Artix系列和Intel的MAX 10/Cyclone系列最為常見，如果學校有重大科研項目使用FPGA的時候，才會接觸到更高端的產品。

FPGA價格

FPGA的價格是和芯片的集成度成正相關的，學生個人使用到的都是低密度，成本極度優化的產品。普遍的FPGA開發板價格在1000元左右，這個也就是一般開發者能夠承受的價格了。但是FPGA整體價格偏高是一個不爭的事實（即便如此，還是得記住，大學階段3000元以上的開發板都是耍流氓）。不像x86通用處理器領域有AMD來攪局，FPGA兩家獨大的局面是一直存在的。因此，真心想學習FPGA的話，還是需要下血本的。

所以，正常情況下，能夠通過學校的平臺接觸FPGA是最為理想的。各個學校一般都會有與廠商合作的實驗室，這便是一個很好的嘗試機會，不用自己掏腰包，給自己添加不必要的負擔。當然，對于土豪們的建議，還是自己擁有一塊開發板是最好的。現有的FPGA板材設計廠商很多，國際上比較認可的像Digilent、友晶等等。選購開發板時，建議是選擇此類高知名度廠商的開發板，主要是產品的用料講究，性能有較好的保障，同時會提供豐富的入門學習資料。既可以學習，又可以做項目中實際應用。

FPGA如何正確挑選

在學習FPGA前期，個人覺得可以不必著急選購具體某一款FPGA開發板，因為拿到新板卡的新鮮感有可能讓你迷失學習方向。可以先學習Verilog HDL、VHDL或者SystemVerilog開發語言的語法，并通過Xilinx或者Altera(Intel)的集成開發工具進行語法學習與驗證。同時掌握必要的仿真驗證方法，為后期開發打下牢靠基礎。在掌握一定語言基礎后，開發板將成為學習FPGA過程中必不可少的實驗環境。因為任何語法邏輯最終都需要通過實物來展現。沒有開發板就無法進行板級驗證，就無法真正驗證設計的正確性，同時在學習進階階段，對時序的驗證也需要在開發板上進行實驗。此外，結合開發板進行FPGA學習，有助于對硬件結構的認識與開發。

相對其它開發板（51、DSP、ARM開發板）而言，FPGA開發板的確挺貴的。但是為了掌握一門技術，個人是推薦買一塊入門板，這樣你學起來會更快一些。有條件，建議買官方或者其代理商出品的開發板，官方資料齊全，可以少走彎路。如果選擇某寶上的低價FPGA開發板或不知名的山寨板子，往往需要對開發板硬件設計有更深的了解，不然很容易吃藥。

從工程應用角度看，目前Xilinx在工業應用方面略顯優勢。建議大家從工程項目中選擇合適的器件和開發板。在選擇開發板時需要注意以下幾點：

1. 選擇最新集成開發環境支持的芯片（Quartus 16或者Vivado 2016.04）因此可選擇Xilinx 7系列及以后的FPGA芯片或者Altera Stratix4、Cyclone 5、Arria 5及以后的芯片。

2. 選擇資源規模稍大些的芯片，邏輯單元規模至少達到50k以上（Xilinx芯片標注的資源*4后，方可與Altera芯片對比）

3. 板載資源豐富或者擴展接口較多的開發板。對于沒有項目的初學者，開發板上的資源更適合你熟悉硬件，學習FPGA；而面向項目時，建議選擇擴展接口豐富的開發板。

4. 價格固然要考慮，但不要一味貪圖便宜，還要綜合考慮產品的品質、性能、學習資源豐富程度。這點上，目前Digilent官網有學生優惠價，大大提升了開發板的性價比。

由于本人接觸Xilinx開發板較多，因此推薦幾款FPGA開發板。除了官方資料齊全、且可靠性高之外，Xilinx開發板有一個獨特的優勢是芯片自帶模數轉換器（ADC），方便設計信號處理。

01

推薦一：Basys 3

是Xilinx 7系列芯片最早推出口袋式開發板，資源大小合適，性價比也較高的一款開發板。適合高校師生，尤其是正在學習數字電路課程的同學。外設和擴展接口資源豐富，方便學習基礎外設驅動，同時還可以擴展其他模塊功能。既能學到Xilinx最新的FPGA架構，又能掌握Xilinx集成開發工具。

02

推薦二：Zybo

性價比最高的Zynq7000開發板，適合嵌入式軟硬結合的同學，需要有一定的嵌入式基礎和FPGA開發經驗，建議在熟悉掌握FPGA后，先從裸機運行開始，再到嵌入式系統學習。Zynq-7000系列芯片是FPGA與雙核Cortex-A9的異構，最適合學習FPGA硬件加速。另外，近期Zybo出了全新升級款Zybo-Z7，性能大幅提升的同時，并附贈Xilinx SDSoC券，這個確實有點厲害了。

03

推薦三：Arty系列

專門為極客打造的FPGA開發板，適合輕量級嵌入式工程應用。同時還配有Arduino Shield接口，便于擴展Arduino外設模塊。

寫在最后：

學習FPGA，相對入門門檻要高不少，但就業前景也是好太多。前路慢慢，學海無涯。洋洋灑灑寫了這么多，希望能給到初學FPGA的你帶來幫助。