自己2012年开始接触FPGA，那个时候最希望的就是有一个自己的FPGA板。后来在FPGA课程老师的帮助下，申请了一个学校项目，利用项目经费自主设计了一个cyclone iii开发板。

虽然板子设计的比较丑，但至少有自己的FPGA板了。后来利用这个FPGA板，自己完成了本科毕业设计，还顺便获得一个学校优秀毕业设计。

研究生以后，导师有充足的经费，买了功能更强的板子，自己设计的FPGA板也就成为纪念了。

研究生期间自己主要做芯片前端设计和FPGA验证。

当时组里只有自己擅长RTL和FPGA，硬着头皮带几个学生设计出了第一颗芯片。

由于是第一次设计芯片，踩了很多坑。幸运的是在导师大力支持下成功流片并验证了SoC的全部功能。

后来在一家IC公司做规模更大的WiFi 蓝牙双模SoC芯片，也接触过一些FPGA验证。

如今博士做芯片设计也会用到FPGA进行前端验证及芯片测试。

很多老师和同学找我推荐FPGA开发板，最近刚好有空，遂整理此文。

本文将从不同的应用需求出发，教大家如何选择合适的FPGA。全是个人的经验，文章持续更新，推荐收藏！

选FPGA前，我们首先要了解两大FPGA厂家的产品系列。

45nm的Spartan-6是比较落后6系列FPGA，估计过不了几年就会停产，唯一的优势是价格便宜，适合初学者。

开发板价格一般在 200-800之间。

另外，Spartan-6系列只能用xilinx ISE套件开发，不支持Vivado，其余系列均支持最新的Vivado开发套件。

Spartan-7, Artix-7和Kintex-7系列市面上最常见。下面我们分别介绍：

这里的逻辑资源指FPGA内部的LUT，MUX等数字逻辑，一个普通8051 CPU软核大概需要1k左右的逻辑资源。

Spartan-7性价比并不算高，FPGA开发板可选择性不多，价格大多在 800-2000区间。

需要强调一下，Artix-7是市场占有率最高的7系列FPGA（后面要讲到的ZYNQ-7000系列SoC也集成的Artix-7）。数量摊薄了成本，所以其性价比最高。

Artix-7开发板种类很多，价格大多在600-3000区间。相同逻辑资源的FPGA，Artix-7开发板甚至比Spartan-7更便宜。

这个系列是在最优的价格下换来最高性能，因此性价比也很高，开发板型号很多，价格一般在1.5k-8k区间。

由于Virtex-7以及20nm和16nm的FPGA市面上很难买到，开发板也只有官方的评估板，所以本文不再介绍。感兴趣的小伙伴可以去xilinx官网查询。

不同系列的FPGA速度等级如下：

Block RAM速度等级如下：

ZYNQ系列SoC在上述的7系列和UltraScale系列FPGA中加入了ARM CPU硬核，可运行裸机程序和Linux。

借助ARM完善的生态，该系列具有更强的灵活性和应用范围。

能够使我们用最少的时间完成从概念构想到设计实现的整个过程，有更多时间进行设计优化和算法开发。

Xilinx全系列ZYNQ一览

ZYNQ系列芯片内部的FPGA和ARM均可以独立工作。我们把ZYNQ当成一个普通FPGA用也完全没问题。

FPGA和ARM之间通过片内AXI总线传递数据。

这里重点强调一下低成本的ZYNQ-7000系列，因为这个系列性价比非常高。

该系列集成的Artix-7 FPGA和ARM A9处理器。ARM端支持DDR3和DDR2，同时集成了USB2.0，SDIO, Gigabit Ethernet 等高速接口。

红框中的XC7Z010和XC7Z020是两个最热门的型号，内部逻辑资源分别是28k和85k。

ZYNQ-7000 开发板种类非常多，价格大多位于600-3000区间。

如果是学习目的，我个人比较推荐ZYNQ-7000系列，不仅价格便宜，网上资料也非常多。

与ZYNQ-7000系列相比，该系列属于高端系列，集成了更高性能的ARM Cortex-A53处理器，同时还有双核Cortex-R5系列CPU运行实时性比较高的程序。

该系列的ARM端支持DDR4, LPDDR4, DDR3, DDR3L, LPDDR3， 同时还集成了USB3.0，PCIe Gen2, SATA等高速接口。

这个系列开发板种类丰富，开发板价格一般在3k-20k之间。

Intel没有将FPGA和SoC单独成两类。上图中的五个系列除了MAX外，其余每个系列都有集成ARM硬核的型号。高端Agilex系列有集成Intel自家的CPU硬核的型号。

市面上最常见的是 Cyclone 系列。

其中Cyclone IV 是纯FPGA, 市面上的开发板种类很多，价格也很便宜，一般都在300-1000区间。

Cyclone V 系列是集成了ARM A9硬核的低成本SoC。但是与ZYNQ-7000相比，Cyclone V 开发板种类很少，价格也比较贵。

初学者买FPGA开发板重点看以下三点：

一、配套学习资料足够完善

必备的资料包括：开发板原理图、硬件手册、步骤详细的实验教程、每个实验的源码。

尤其是配套实验要足够丰富。实验教程里的操作步骤要足够详细。

二、开发板接口和外设足够丰富

作为初学者，开发板外设丰富可以做的实验才更多。学到的知识也会更全面。

常用的外设包括：按键、LED灯、数码管、蜂鸣器、HDMI、串口、USB、以太网、SD卡等。

有些复杂的外设，比如摄像头、高速AD/DA等，不一定都要做到开发板上，有对应的拓展板也可以。这样后面想学更复杂的设计的话，至少有配套的硬件支持。

三、板子做工要足够好

FPGA是极易损坏的一类芯片。如果硬件设计上存在缺陷，可能一不小心一个静电就坏了，或者放一段时间再拿出来用，发现下载不了程序。

而且FPGA属于比较复杂的芯片，硬件设计的时候需要考虑电源的稳定、差分走线、电磁干扰、阻抗匹配、io口保护等等很多问题。

所以买板子，尽量还是选大厂家，做工质量更有保障。

大陆的FPGA板厂家首推 黑金，其次是 正点原子，小梅哥，野火，米联等。境外厂家，比如：台湾友晶 和 Avnet等，也很不错。

FPGA型号方面，对于初学者，推荐选ZYNQ7000系列，原因看我这篇回答

下面推荐几款性价比高，适合初学者入门的开发板：

一款非常经典的xilinx ZYNQ-7000开发板，资料非常丰富。

黑金毕竟是xilinx 官方合作伙伴，资料和实验教程非常详细且规范。

AX7020这个板子是我用过质量最好的板子，自己曾用这个板子在-20℃-100℃温箱里采的数据，取出来后亚克力板都弯曲了，板子都没问题。

另外，jtag下载器直接做到了板子上，用起来非常方便。

也是一款ZYNQ-7000开发板，核心板与底板分离设计。

价格和上面的黑金AX7010/AX7020相当，但是板载外设更丰富。

正点原子推出的领航者是板载外设最多的ZYNQ7000开发板。也是核心板和底板分离设计。

板子做工非常好，上下两层亚克力面板，核心板很薄、很精致。

正点原子的板子最大优势是配套实验非常多。

这个板子麻雀虽小五脏俱全，常用的外设和接口都有，而且板载JTAG下载器。价格便宜，配套实验也很多。如果不需要太多外设，可以选这款。

如果觉得ZYNQ板子有点贵，也可以选 纯FPGA板，比如 Xilinx spartan-6 或 altera 的cyclone iii / cyclone iv 等。比如：

很经典的一个板子，资料丰富，且PCB源文件完全公开。

主芯片XC6SLX9

9k 逻辑资源，576Kb block RAM，初学者完全够用。

主芯片EP4CE10，10k逻辑资源

主芯片也是EP4CE10，但是板载外设没有小梅哥AC620丰富。

根据自己的实际经验，做芯片前端设计和FPGA验证，特别是复杂SOC，尽量选速度快、逻辑资源丰富的FPGA。

逻辑资源至少50k+，这样我们才能进行中等以上规模的SoC验证或各种复杂算法加速。

需要强调一下，在实际使用中，FPGA资源至少有30%左右冗余，否则布局布线会很困难，而且时序可能不收敛。

做IC的FPGA验证一般没有必要选集成ARM硬核的ZYNQ系列，因为我们只是验证数字电路的逻辑功能。

另外，芯片前端设计是一个非常泛的岗位，WIFI/蓝牙基带、CPU/DSP、DDR controller, 密码算法以及Serdes的数字部分等都是前端。

因此，FPGA板的外设接口要尽可能丰富，这样无论从事哪个细分方向，开发板都有对应的功能和接口。

综上，我个人比较推荐xilinx kintex7系列FPGA，这个系列的FPGA架构先进，速度快(时钟可以到700Mhz)，逻辑资源丰富，有PCIE，GTX收发器等高速接口。

目前市面上比较常见的K7芯片是XC7K325T。325k的逻辑资源能满足绝大多数SOC设计需求，以及OFDM通信系统、AI加速器、密码算法引擎等应用。

如果是学校或公司采购，可以考虑购买xilinx 官方的板子，配套资料更齐全，还送正版vivado。

如果官方板子的英文资料看起来费时间，也可以考虑黑金的板子，教程全中文，价格适中，5k左右。

个人使用的话，可以选一些性价比高的板子。我目前知道的全网性价比最高的kintex7开发板是下面这款：

主芯片：XC7K325T

功能接口：

价格：1320RMB

注意：这个板子默认没有下载器和 FMC LPC HPC 接口，需要联系商家单独购买。

下面这两款kintex7板子性价比也很高，虽然价格比上面那款贵了几百块钱，但外设更加丰富，而且板载USB下载器和DDR3。

板子分为基础款和升级款，对比如下：

基础版主芯片XC7K325T，升级版主芯片可选XC7K325T或XC7K410T。

基础版

升级版

芯片测试主要用FPGA从芯片内部读取数据，以便分析芯片的性能。或者用FPGA生成芯片的控制信号或激励信号。

建议选ZYNQ系列，开发板外设不一定要很丰富，有常用通信接口和通用IO即可。逻辑资源也不用特别多，几十k就可以了。

举个栗子：

组里做一个芯片，需要采几个million 的数据分析性能，而且还要在不同温度下采。

一个学生用FPGA内置的逻辑分析仪ILA。受限于FPGA内部资源，一次只能采几百K，然后手动复制到Excel 再采，如此机械重复。一个温度测试光是数据就采了好几天，眼都快花了。

后来换成ZYNQ，写几行c代码用ARM控制FPGA自动采数据，数据再经过ARM简单处理后直接存SD卡，自己只负责坐旁边刷手机，等这个温度点采完换下个温度点。半天时间采了几百million 的数据。还顺带把数据给处理了。

推荐两款适合做芯片测试的开发板：

黑金AX7010/AX7020

我博士期间一直都是用的这个板子，质量很好。选AX7010即可，还不到一千块钱。

或者选这个mini的小板也可以，常用接口都有，7010芯片的板子才五百多块钱。

本周更新。。。

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参考文献及网站：