FPGA 如何实现另一个 FPGA？

如果你对 FPGA 有些了解，大概知道它的意思是“可编程逻辑器件”，可以把写好的逻辑电路（通常是 Verilog/VHDL）通过工具综合、布局布线、烧写进去，让一块芯片变成“你想要的电路”。

但如果我告诉你，现在有个开源项目，能让你：

🧩 在一个 FPGA 里“模拟出”另一个 FPGA

🔧 自己设计一整套 FPGA 架构：LUT、开关矩阵、配置链、IO 结构，全由你说了算

💡 最后甚至还能用自己的工具链，生成 bitstream 文件，像真的 FPGA 一样配置运行

你会不会觉得这太“套娃”了点？

这不是虚构，也不是概念，而是一个真正存在的开源项目——OpenFPGA。

OpenFPGA 是什么？

OpenFPGA 是一个由美国犹他大学（University of Utah）开发的开源平台，用于：

• 快速构建、验证、测试和优化可定制的 FPGA 架构。

说白了，它提供了一整套工具链，让你可以像拼乐高积木一样，去“搭”出你自己想象中的 FPGA 架构，并且：

• 自动帮你生成 Verilog 实现
• 生成 bitstream 加载配置
• 集成仿真、综合、布局布线流程
• 支持在真实 FPGA 或仿真器中运行验证

更重要的是，OpenFPGA 本身就是开源的，你可以把它用于教学、研究、探索架构、甚至 tape-out 前的原型验证。

它能做什么？

用一句话总结：

让你从“用 FPGA 写逻辑”→“自己设计一颗 FPGA”。

更具体地说，它支持你：

最终你会得到一个在真实 FPGA 上运行的 “可配置逻辑网络”，也就是你自己的“软核 FPGA”。

🤔 它和我们平时用的 FPGA 有什么区别？

你可以把 OpenFPGA 理解为“FPGA 架构设计的实验室”： 不再是用别人造好的芯片，而是自己动手定义一套“芯片的内核”，并用代码亲自搭出来。

为什么要做这样的项目？

这个项目的核心目标其实很清晰：

• 探索更多样的 FPGA 架构设计（比如不同尺寸的 LUT、异构逻辑块）
• 做科研/芯片前验证：不确定某种布线方式是否高效？先在 OpenFPGA 上验证一下
• 教学用具：让学生“看见并理解”一个 FPGA 的完整内部结构和工作机制
• 构建自定义 FPGA Overlay：比如把这套软核嵌进更大的 SoC 中当作自定义协处理器

所以它的定位不是要替代 Xilinx/Intel 的 FPGA，而是：

“给你一张白纸和一套画笔，让你画出自己理解的 FPGA 架构。”

你不仅能跑 HDL，还能造 HDL 运行的平台，真正从“使用者”进化为“创造者”。

传送门

• 项目地址：https://github.com/lnis-uofu/OpenFPGA
• 配套架构设计手册：https://docs.openfpga.org/
• 推荐结合 VTR 项目一起食用：https://github.com/verilog-to-routing/vtr-verilog-to-routing

如果你也想：

• 搭建自己的软核 FPGA？
• 理解 FPGA 背后的世界？
• 或者在下次答辩/讲座/面试时秀一波底层知识？

OpenFPGA 不适合高性能产品，但绝对是探索 FPGA 架构的神器！