FPGA算法技術(shù)交流問答集錦

本次整理2023年6月5日~6月11日，FPGA算法技術(shù)交流群的相關(guān)問答。相關(guān)問題的解答和交流來(lái)自群成員，僅作參考。

1.有用過(guò)xilinx FIFO的first word fall through模式，然后write data count會(huì)少2個(gè)計(jì)數(shù)的嗎？

答：wr count應(yīng)該是代表目前fifo中寫入值，讀出fifo的值是不算在他的計(jì)數(shù)內(nèi)，不是累加的。

2.GTH自回環(huán)，直接把差分收發(fā)assign就行吧？

答：是控制loopback。直接assign，表面上是連起來(lái)了，實(shí)際硬件管腳并沒有連起來(lái)。ip核里邊有個(gè)loopback，配置一下看自收發(fā)數(shù)據(jù)正不正常。Ibert可用來(lái)測(cè)高速收發(fā)器的功能。

3.有沒有遇到flash啟動(dòng)不了的情況，上電有百分之10的幾率不運(yùn)行固化的程序？

答：看看SPI速率是不是比較高？如果flash是3.3v的，3.3得快點(diǎn)上，用k7的時(shí)候遇到過(guò)，可以試一下。

4. FPGA是不是不支持PCIE4.0X16的啊，IP核最大只找到了PCIE4.0X8的？

答：PCIE4.0X16得用高級(jí)一點(diǎn)的片子，versal已量產(chǎn)的可以支持gen4x16，gen5x8。同時(shí)Vivado版本也要用新的。

5.寫verilog代碼，有那些好用的編輯器？

答：notepad++、gvim、sublime、vim、vscode（有不少插件）、utral edit、TerosHDL、Digital IDE等，用起來(lái)習(xí)慣就好。

6.請(qǐng)問下vivado生成ram的ip時(shí)只能生成vhdl代碼嗎，可以選生成verilog嗎？

答：取決于這個(gè)IP 最初是用什么語(yǔ)言寫的，確實(shí)有部分IP底層用的VHDL寫的。不過(guò)一般在例化接口，提供了VHDL和verilog兩種模式，可以選擇。

7.想問問大家，一般比如說(shuō)ZYNQ中，PS/PL之間交互，一般是xilinx的ip,還是自己寫axi_dma讀寫的ip??？

答：自己手動(dòng)寫。此外，BD側(cè)可以調(diào)用DMA。

8. 阻塞與非阻塞賦值問題。

always@（*）、assign用于組合邏輯，阻塞賦值。

always@（posedge clk）用于時(shí)序邏輯，非阻塞賦值。

9.NTP 協(xié)議用于時(shí)鐘同步FPGA怎么實(shí)現(xiàn)？

答：看協(xié)議規(guī)范，找資料。以下是NTP的同步原理。

NTP最典型的授時(shí)方式是Client/Server方式，如下圖所示。

客戶端首先向服務(wù)端發(fā)送一個(gè)NTP請(qǐng)求報(bào)文，其中包含了該報(bào)文離開客戶端的時(shí)間戳t1;

NTP請(qǐng)求報(bào)文到達(dá)NTP服務(wù)器，此時(shí)NTP服務(wù)器的時(shí)刻為t2。當(dāng)服務(wù)端接收到該報(bào)文時(shí)，NTP服務(wù)器處理之后，于t3時(shí)刻發(fā)出NTP應(yīng)答報(bào)文。該應(yīng)答報(bào)文中攜帶報(bào)文離開NTP客戶端時(shí)的時(shí)間戳t1、到達(dá)NTP服務(wù)器時(shí)的時(shí)間戳t2、離開NTP服務(wù)器時(shí)的時(shí)間戳t3；

客戶端在接收到響應(yīng)報(bào)文時(shí)，記錄報(bào)文返回的時(shí)間戳t4。

客戶端用上述4個(gè)時(shí)間戳參數(shù)就能夠計(jì)算出2個(gè)關(guān)鍵參數(shù)：

NTP報(bào)文從客戶端到服務(wù)器的往返延遲delay。

客戶端與服務(wù)端之間的時(shí)間差offset。

根據(jù)方程組：

可以解得時(shí)間差為：

NTP客戶端根據(jù)計(jì)算得到的offset來(lái)調(diào)整自己的時(shí)鐘，實(shí)現(xiàn)與NTP服務(wù)器的時(shí)鐘同步。

與NTP類似的還有PTP，NTP客戶端根據(jù)計(jì)算得到的offset來(lái)調(diào)整自己的時(shí)鐘，實(shí)現(xiàn)與NTP服務(wù)器的時(shí)鐘同步。可以通過(guò)IEEE 1588進(jìn)行時(shí)鐘同步。

10. 就是千兆網(wǎng)的crc計(jì)算中，為啥用網(wǎng)站生成了crc公式得到的值，還要按字節(jié)為單位按位取反呀？

答：查一下IEEE Ethernet中的計(jì)算說(shuō)明。

11. 請(qǐng)問一下大家這個(gè)zynq ps 40M進(jìn)來(lái) 到PL 40M 在pl里邊經(jīng)過(guò)鎖相環(huán)生成100MHz時(shí)鐘，非常準(zhǔn)確嗎？

答：PS的里面的這個(gè)時(shí)鐘精度不高，大都給AXI總線時(shí)鐘用，很少用來(lái)當(dāng)FPGA的工作時(shí)鐘，也就不怎么關(guān)注詳細(xì)的精度了。

12. 能不能用PLL IP的lock信號(hào)當(dāng)作復(fù)位信號(hào)用呢？我看這個(gè)lock是晚于幾個(gè)時(shí)鐘周期后出來(lái)的。假如板子上沒有設(shè)計(jì)硬件復(fù)位引腳,可以拿這個(gè)信號(hào)當(dāng)全局復(fù)位用嗎？

答：可以，現(xiàn)實(shí)當(dāng)中就這這么用的?？梢裕且话阄叶甲屗刂埔粋€(gè)計(jì)數(shù)器，因?yàn)橛行〇|西對(duì)復(fù)位信號(hào)長(zhǎng)度有要求，不小于XX周期。

13. 用zynq做nvme的接口，讀寫SSD有啥好方案嘛？

答：直接掛載到linux上用文件系統(tǒng)讀寫，我之前用的SATA接口讀寫SSD 使能cache能到200~300Mbytes/s。

14.某些IP核生成時(shí)關(guān)于共享邏輯的問題。

答：如果選上邊的，核里多包含一些必要的東西，使用起來(lái)簡(jiǎn)單些。但是那些東西也就沒法復(fù)用了。下邊的，是核里只包含必要的東西，其它附屬東西放在例子里。

有時(shí)候需要例化多個(gè)該IP時(shí)，選用下面的在例子中使用共享邏輯，可以復(fù)用部分時(shí)鐘和復(fù)位，特別是GT相關(guān)的。

15. SSS檢測(cè)，找相關(guān)峰的時(shí)候可以這樣（a^2+b^2-->|a|+|b|）簡(jiǎn)化算法嗎？336個(gè)相關(guān)器，如果并行處理，會(huì)消耗大量的乘法器。

答：SSS檢測(cè)，需要336個(gè)相關(guān)器，考慮虛警概率，如果處理方法不當(dāng)，可能在拉距時(shí)容易漏檢。SSS周期長(zhǎng)，允許時(shí)間內(nèi)，可不全并行處理，復(fù)用部分相關(guān)器。找最大值，可以直接用功率了吧，不用開方了，效果差不多。求功率也就2個(gè)乘法器，1個(gè)加法器。

另外，平方根的簡(jiǎn)化算法：z=sqrt(a^2+b^2)有個(gè)近似算法：

M=max(abs(a),abs(b))

m=min(abs(a),abs(b))

if (M>2*m) z=M+m/4

else z=7/8*M+m/2

16. 請(qǐng)教一下，VHDL怎么和c聯(lián)合仿真呢？

答：通過(guò)DPI接口可以把c和sv交互?；蛘呖紤]以下QEMU。一般來(lái)說(shuō)，ARM側(cè)不用仿真。

17. 對(duì)于zynq的使用，單獨(dú)從vivado加載程序，可以嗎？如果我pl鐘來(lái)自ps得話，需要加載sdk加載嗎？

答：這只是下載程序的問題，下載PS的程序只能從SDK ，你PL的時(shí)鐘需要加載PS的程序才能激活。

18.實(shí)信號(hào)與復(fù)數(shù)信號(hào)采樣問題。

答：一路實(shí)信號(hào)，fs得兩倍。正交的IQ有效帶寬其實(shí)是加倍了。實(shí)信號(hào)正負(fù)頻率共軛對(duì)稱的，帶寬定義的是零頻到正半邊，采樣率大于二倍這個(gè)就行。復(fù)信號(hào)相當(dāng)于兩個(gè)實(shí)信號(hào)，兩路AD都大于實(shí)信號(hào)二倍就行。采樣速率，所以是兩個(gè)實(shí)信號(hào)相加。

19. 請(qǐng)教一下，大家都是怎么在設(shè)計(jì)初期估計(jì)硬件板子的功耗，以及電源需求的哈。

答：Xilinx有一個(gè)excel表格可以估，XPE。XPE的使用方法參考《Xilinx Power Estimator User Guide (UG440)》。極限條件的XPE仿真步驟參考《xapp1348-power-analysis》。

20. 請(qǐng)教一個(gè)問題，數(shù)字中頻閉環(huán)采線性調(diào)頻信號(hào)做脈壓，匹配濾波器用理想的系數(shù)，脈壓的結(jié)果看著很差，這個(gè)問題接下來(lái)還可以怎么排查呢？

答：線性調(diào)頻信號(hào)，可以簡(jiǎn)單看看頻率是不是線性變化。線性調(diào)頻直接用相位差分，看看調(diào)頻曲線。相位取差分，就是調(diào)頻曲線，看是不是線性。

21. 有沒有類似github的但是以verilog為主的開源網(wǎng)站？

答：例如

a、opencores，https://opencores.org/

b、FPGAs4fun，http://www.fpga4fun.com/

c、OpenHW Group ，https://www.openhwgroup.org/

d、FPGACPU，http://www.fpgacpu.org/links.html

審核編輯：湯梓紅