VHDLとVerilog-HDLの初心者向け参考書

VHDLってナニモノでしょうか。それを知ったところで設計力が上がるわけではないですが整理してみます。

･･･だけで終わるつもりでしたが、意外とさっぱりした内容だったので僕が設計を始めた頃に使っていた参考書と勉強法も紹介します。

VHDLとは

VHDLは、デジタル回路設計用の、ハードウェア記述言語(HDL: Hardware Description Language)の一種である。標準化は（現在は）IEEE/IECによる。主として論理回路の設計に、特にFPGAやASICなどの設計で使う。

https://ja.wikipedia.org/wiki/VHDL

Wikipediaから引用しました。書いているとおりです。一言にまとめると、FPGAやASICなどの設計で使用する言語ということです。

歴史とかに深入りするとどこまでもいけそうなのでここで止めます。。

勉強方法

人に教えてもらうのが最強

(参考書だけ知りたい方はこのセクションは飛ばしてください。)

会社や勉強会などで教えてもらえる環境なら遠慮なく教えてもらいましょう。

やっぱり誰でも初めは初心者だったはずなので、たいていの人は丁寧に教えてくれます。会社なら設計ドキュメントや設計標準、先人が書いた多数のソースコードがあると思うので環境としてはベストなんですが･･･。

FPGAに限らずハードウェア系の技術は、難易度が高い割には一般に出回っていません。企業がノウハウとして持っていて、なかなか公開されない印象です。

ちなみに僕は独学でした。当時いた会社の新規事業としてFPGAを始めたんですが、新規なので誰も知識を持っていなかったんですね。Webを読みあさり、参考書を自腹で買い、代理店の(無料の)セミナーにいくつも参加し、そこで知り合った代理店のFAEにメールで質問しまくったりしてました。

という余談はさておき、次のセクションで参考書を2冊紹介します。VHDLとVerilog-HDLを1冊ずつ。

なぜ2つの言語かというと、さきほどの状況でFPGAを始めたときの言語はVerilog-HDLだったんです。でも急にVHDLをやれという指示が出て乗り換えるというブラック･･･

参考書

VHDLとVerilog-HDLを勉強し始めたときに使っていた参考書です。
ちなみに今はわからないことはネットで調べてます。英語サイトも見に行ってます。

VHDL入門の参考書

VHDLによるハードウェア設計入門―言語入力によるロジック回路設計手法を身につけよう (Design wave basic)

VHDLによるハードウェア設計入門?言語入力によるロジック回路設計手法を身につけよう (Design wave basic) 新品価格 ￥2,860から (2020/3/23 01:18時点)

今となっては内容を覚えてなくて申し訳ないんですが、VHDLの文法の基礎と、ソース構成、カウンタなどの基本的な設計はの本で理解したと思います。
基礎だけですが(←ここ重要)、シミュレーションのやりかた、テストベンチの書き方も同じくこの本で身に付けました。

なぜか同僚が持っていたのを借りて、とりあえず一通りやってみて、なんとなくFPGA設計ってこんなものかというのをつかみました。

Verilog-HDL入門の参考書

わかるVerilog HDL入門―文法の基礎から論理回路設計、論理合成、実装まで (トランジスタ技術SPECIAL)

わかるVerilog HDL入門?文法の基礎から論理回路設計、論理合成、実装まで (トランジスタ技術SPECIAL) 新品価格 ￥2,420から (2020/3/23 01:26時点)

Verilogの基礎+αはこの本でカバーできると思います。しばらくはリファレンスとして手元に置きながら仕事していました。

今も手元にあれば内容を確認しながらレビューするんですが、当時仕事中に誰かに貸したまま行方不明になりました。さっさと転職したのでその後はわかりません。

まずは動いてみよう

参考書を読みながら(または読み終わったら)、とりあえずIntel(Altera)かXilinxの開発環境をインストールしてみましょう。無料でできるし、実機がなくても大丈夫なので。

コンパイルエラーと戦いつつ、シミュレーションで波形を確認しながらソースコードを修正していけば初心者は卒業できますよ。

ここまで挫折せずに走り出せたら、数千円の評価ボードを買ってきてLED制御からやってみませんか。実機があればSignalTapやVivadoロジックアナライザで波形を見ることもできます。

FPGA代理店のVHDL言語セミナー

独学というわけじゃないんですが、ほかにはFPGA代理店(商社)のVHDLセミナーなどに参加する方法もあります。

定員は8～20人ぐらいで1日しっかり教えてくれます。僕が参加してたときはセミナー資料がとてもわかりやすかったです。たしか後日PDFをダウンロードできたはず。(すいません、最近のセミナーはわかりません。)

Webでは不完全な情報しか拾えてないんですが、以下に載せておきます。

Xilinx系商社のトレーニング

古い情報ですいません。有償って書いてるし、開催日がわからない感じですね。

個人参加できるのかなぁ。もし気になるけど問い合わせしにくいようなら僕に連絡いただければ聞いてみますので。

| 技術セミナー・トレーニング | 株式会社ＰＡＬＴＥＫ

FPGA設計・FPGA開発支援の半導体商社 株式会社ＰＡＬＴＥＫ。Xilinx認定クラスの開催日程などを掲載。

www.paltek.co.jp

Altera(Intel)系商社のトレーニング

こちらは無料のオンライントレーニングです。おすすめかも。

アルテラ オンライン・トレーニング（無料） – 半導体事業 – マクニカ

www.macnica.co.jp

まとめ

• VHDLは、FPGAやASICなどの設計で使用する言語
• 職場やコミュニティで教わるのがかなりおすすめ
• 独学なら、とりあえず参考書を1冊読んで手を動かしてみましょう
• 開発環境は無料、評価ボードは数千円です

FPGAの勉強を初めても、ネット上に本当に情報が少なくて心が折れそうになりますよね。僕も初めはそんな感じだったので、可能な限り同じ悩みをお持ちの方の力になりたいと思っています。何かあればお気軽に連絡ください。