优质Verilog开源项目实战指南

一、基础数字电路项目（0-3个月） 

1. Basic-Gates (GitHub)

• 项目地址：https://github.com/OLabs-Bhopal/Basic-Gates
• 核心练习：
  • 门级建模：AND/OR/NOT/XOR基础门电路
  • 数据流建模：2:1 MUX、全加器
  • 行为级建模：4位计数器
• 特色：附带测试平台(Testbench)模板

2. Simple-CPU (GitHub)

• 项目地址：https://github.com/abdullah-zaiter/Simple-CPU
• 核心功能：
  • 8位RISC架构
  • 支持12条基础指令
  • 三级流水线实现
• 学习重点：状态机设计、指令译码

3. FPGA-Pong (GitHub)

• 项目地址：https://github.com/WillGreen/fpgapong
• 实战亮点：
  • VGA显示控制器开发
  • 碰撞检测逻辑
  • 实时计分系统
• 推荐开发板：Basys3/Nexys4

二、中级系统设计项目（3-6个月） 

4. RISC-V Core (GitHub)

• 项目地址：https://github.com/cliffordwolf/picorv32
• 核心架构：
  • RV32IM指令集支持
  • 5级流水线
  • 可配置Cache模块
• 调试工具：配合GDB进行指令追踪

5. DDR3-Controller (GitHub)

• 项目地址：https://github.com/enjoy-digital/litedram
• 关键技术：
  • PHY层时序校准
  • 命令调度算法
  • 突发传输(Burst)控制
• 配套工具：LiteX框架

6. CNN-Accelerator (GitHub)

• 项目地址：https://github.com/dhm2013724/yolov2_xilinx_fpga
• 核心模块：
  • 卷积计算单元优化
  • 数据复用缓冲区
  • Winograd算法实现
• 性能指标：28nm工艺下1.5TOPS/W

三、高级综合项目（6个月+） 

7. OpenTitan (GitHub)

• 项目地址：https://github.com/lowRISC/opentitan
• 企业级项目亮点：
  • Root of Trust安全架构
  • AES-256加密模块
  • 物理不可克隆功能(PUF)
• 开发流程：Cocotb框架验证

8. LiteETH (GitHub)

• 项目地址：https://github.com/enjoy-digital/liteeth
• 网络协议栈实现：
  • 10/100M以太网MAC
  • ARP/IPv4/UDP协议处理
  • 硬件CRC校验
• 实测性能：Artix7平台达到94Mbps

四、开发环境配置指南 

工具链组合方案：

1. 仿真工具：

   • Icarus Verilog + GTKWave（轻量级）
   • ModelSim/QuestaSim（企业级）

2. 综合工具：

   • Yosys（开源综合）
   • Vivado/Quartus（厂商工具链）

3. 验证框架：

   // UVM测试平台示例
   class my_test extends uvm_test;
     virtual task run_phase(uvm_phase phase);
       my_sequence seq = my_sequence::type_id::create("seq");
       seq.start(env.agent.sequencer);
     endtask
   endclass

   五、学习路线建议

1. 基础阶段（1个月）：

   • 完成《数字电子技术基础》配套实验
   • 掌握Verilog-2005标准语法

2. 提升阶段（3个月）：

   • 开发UART/I2C外设控制器
   • 实现Cache一致性协议

3. 实战阶段（持续）：

   • 参与CHIPS联盟项目
   • 贡献OpenTitan安全模块

延伸资源：

• Verilog标准文档：IEEE Std 1364-2005
• 在线验证平台：EDA Playground
• 社区支持：StackExchange Electronics板块

通过系统化参与这些项目，开发者可以完成从门级电路到复杂SoC设计的完整能力跃迁，进行项目实践，配合《CMOS VLSI Design》等经典教材深化理论认知。