FPGA 基础了解
前言
前期一直在做关于FPGA方面的开发，从开始认真玩FPGA到参考原子、野火、黑金、米联客的教学资料再到参与做项目中，中途也参加了两个比赛整也都获得不错的成绩，整个阶段持续了大概快一年半的时间，学习了乱七八糟的知识，虽然做了很多的笔记（安利一个好用切开源的笔记、绘图软件Obsidian，里面有很多的大佬开发的插件—这是一个重点我用的几乎是我师兄二次开发的插件，又好看又好用满足强迫症患者），但是总感觉知识零零碎碎，为了总结一年来的工作，分享一些从小白开始学习FPGA的过程中得到的收获，把本地的笔记同步到博客上，同时在此期间的开发的源码进行在github开源(新建仓库待完善)，这样做的目的也是为了能得到更多人的指导与建议，同时建立一个交流合作平台也邀请FPGA爱好者(学生)一起交流讨论，有兴趣的可以加QQ群(新建群聊，希望是一个友好交流的平台)。
- github仓库：https://github.com/ggTest-star/FPGA-BASIC
- QQ群：973766938
FPGA 中LUT知识
1. 什么是LUT?
- LUT：其实就是我们常说的查找表，就是字面的意思就是一个“表”，这也是FPGA用来实现逻辑的关键组件，通过查表的方式来实现逻辑计算（与/或/非等…），比如c = a & b，在进行综合的时候会将a & b的几种结果写入LUT中，通过寻址的方式找到对应结果。
- 四输入LUT：其实就是最多支持四个输入的查找表，比如a & b & c & d，输入的就是不同情况编码的地址，存储的就是不同情况计算的结果，如图1
- 六输入LUT：其实就是最多支持六个输入的查找表，比如a & b & c & d & e & f， 输入的就是不同情况编码的地址，存储的就是不同情况计算的结果
- 四输入查找表可以组成六输入的查找表，六输入的查找表也可以实现四输入的查找表
- 有时候相同的设计放到不同型号的FPGA进行综合后的结果使用的LUT不一样，可能就是FPGA芯片支持的四输入LUT或六输入的LUT数量不一样导致的，也有可能和综合选项有关系
四输入LUT
四输入实现六输入
六输入转实现四输入
2. 为什么介绍LUT
LUT的使用的方法会对资源消耗以及时序优化有一定的影响，主要表现以下几个方面：
- 如果FPGA资源是四输入的查找表，而在设计中大多为六输入或者更多输入的设计，这样会受限于输入到输出路径中LUT的位置以及连线长度
- 如果FPGA资源是六输入的查找表，而在设计中大多为四输入或者更少输入的设计，这样会造成资源浪费
- 在一些简单的运算中我们只需要写代码其他的交给EDA，但是在一些复杂的运算中可以手动构造查找表的方式去近似计算(后面会说)
- 这也许就是大家说的要真正了解硬件的原因
3. 最后
这次记录不是为了狠狠地去科普LUT的原理，主要是为了总结一下几点：
- LUT：中文名是查找表，就是通过地址找到对应的数据输出
- FPGA中的逻辑计算和算术运算，主要就是通过LUT来进行的，不像ASIC设计那样会综合出门电路，与门、非门…
- 可以手动构造查找表，去近似实现复杂的算术运算
- 合理利用LUT的资源