你能用C语言编程FPGA吗？

Question

在大学时，我用类C语言编写了一个FPGA。但是，我也知道通常用Verilog或VHDL编程FPGA。这是设计师的选择吗？如果是这样，性能缺点是什么？

理想情况下，我希望用类似C语言编程FPGA，而不是VHDL。

如果它有任何区别，我想考虑购买Xilinx Virtex-5？

Answer 1

FPGA不是处理器。 C是为处理器设计的语言。

是的，有C到FPGA的编译器。

他们是个好主意吗？我会说不会。你最终会得到的设计是（从我所见过的）通常是状态机，它在C中每行代码都有一个状态。然后状态机在状态机中运行算法。或者使用其他类型的图灵机来执行代码。

这是不 FPGA设计方面的技术人员通常会如何解决问题。这是一种缓慢的，可能是饥肠辘辘的做事方式。

与英语是比Fortran编写小说更好的语言一样，VHDL和Verilog是描述逻辑电路而不是C语言的更好语言。

如果您认真使用FPGA，请使用旨在描述逻辑电路的语言。这可能是一个陡峭的学习曲线，但结果会好得多恕我直言。

Answer 2

简短的回答是“是的，当然”。

这是针对FPGA和基于FPGA的系统的C编译器的优秀调查。

C-to-hardware compiler (HLL synthesis)

系统架构和通信带宽中存在性能缺陷和考虑因素，而不是使用C与硬件设计语言（HDL）。使用C与HDL的关注点在于编程时间和软件维护问题，而不是性能。

Answer 3

您可以在 FPGA逻辑中安装软处理器内核，并在虚拟处理器内运行C代码。 Xilinx拥有Microblaze（许可）和Picoblaze（免费）内核。您还可以实现其他软核（MIPS，x86,8051等）。

然而，这主要被认为是“黑客”，因为与真实核心相比，核心速度非常慢。而且我认为任何 C-to-FPGA转换最终会像运行软核一样开始闻起来，并没有为您提供在FPGA上运行所需的效率。 FPGA不是图灵机，它们是一堆逻辑门。你可以在大门外建造一台图灵机，但这并不是你购买大门的原因。

有点像买一袋乐高积木，用砖头制作一把锤子和一套钉子。它可能有用，但你最好买一把锤子来敲钉子，最好用乐高积木建造城堡，太空船和消防站。

Answer 4

你应该看看SystemC。使用基于C语言的优点很多。特别是，从系统设计的角度来看，您可以利用其他软件（固件和其他低级别的东西）用C语言编写。因此，您的软件团队可以在rtl代码的早期阶段进行测试。

2011年，Xilinx收购了AutoC公司，该公司已经与SystemC开发了高级综合技术。 Xilinx在发布其产品“AutoESL”时重用了该名称。特别是在他们的新电路Zynq中，双核ARM Cortex A9与FPGA逻辑嵌入在一起，这可能会成为系统开发的强大工具。

Answer 5

确实有一些编译器允许你使用像C这样的高级语言来推断（使用不完整的描述来解决）硬件电路。“C-to-gates”实际上是一个流行的流行语。图像公司做广告是程序员能够编写硬件，如果他们使用的语言是他们用来描述软件的语言。出于多种原因，这是非常错误的，其中主要是C语言和硬件描述语言之间的执行模型之间的根本区别。

一个说明性示例：C假设其核心是一个随机可访问的大型线性寻址存储器 - 这种假设很少适用于硬件。 C-to-gates编译器面临着一个具有挑战性的任务，即编写所描述程序的行为，并设计具有相同行为的硬件电路。

虽然类C语言在有限的使用案例中是一个很好的生产力工具，但如果您熟悉C，这些编译器肯定不会让您突然知道如何设计硬件。

希望这有帮助，

Answer 6

我猜你使用的是Handel C.它是C的一个子集。据我所知，结果不是很优化。 Verilog和VHDL允许更多优化。我根据几年前我对亨德尔C的经验来说这个。

Answer 7

您可能希望了解C-to-hardware技术，您可以在其中编写C代码并将其编译/转换为VHDL或Verilog。 This post列出了一些编译器。没有自己使用它，所以我没有任何经验。希望这有帮助！

Answer 8

许多设计人员编写VHDL / Verilog而不是高级语言，原因与许多程序员过去（在某些情况下仍然会编写）而不是Java编写程序集相同：您可以将资源使用和性能调整到较低水平。 VHDL和Verilog都是为设计硬件而设计的语言。 C不是。如果有足够的时间，您总是可以用VHDL / Verilog编写一个程序，该程序将胜过高级语言程序。 HLL给你的是1）更快的开发，2）易于维护，3）可能更大的可移植性。

已经做了很多努力来将现有的高级编程语言（C是一个）编译成FPGA目标。事实上，他们中的大多数都会生成优化的代码。例如，Impulse C是C的一个子集，带有一些支持进程级并行性的附加库，以及一个优化指令级并行性的C输入的编译器。它管道循环，将某些操作映射到它知道底层FPGA系列提供的高性能硬件原语等。（完全披露：我帮助构建了Impulse C工具链。）

Carlito和David Pointer链接的C-to-hardware environments列表非常详尽。 Xilinx Virtex-5受其中许多支持，如果您使用的是主要供应商的最新FPGA系列，那么选择硬件应该不成问题。一些HLL环境比其他环境更好地支持内置（或软核）嵌入式CPU。

Answer 9

我想补充一些我认为最接近OP问题的答案。如果您正在寻找类似C语言（与C不同），您一定要查看Synflow。我们的想法是拥有一种现代语言，使您能够在没有VHDL / Verilog学习曲线的情况下更快地进行设计，并且无需开销。它也是免费和开源的！

披露：我是Synflow的联合创始人： - ）