FPGA技術(shù)之所(suǒ)以(yǐ)具有(yǒu)巨大的(de)潛在(zài)市(shì)场，其根(gēn)本(běn)原因(yīn)在(zài)于(yú)FPGA不(bù)僅可(kě)以(yǐ)实現(xiàn)電(diàn)子系(xì)統小型化(huà)、低功耗、高(gāo)可(kě)靠性(xìng)等优點(diǎn)，

且其開(kāi)發(fà)周期(qī)短(duǎn)、投入(rù)少(shǎo)，芯片(piàn)價格不(bù)斷下(xià)降。

随着芯片(piàn)設計(jì)工藝水(shuǐ)平的(de)不(bù)斷提(tí)高(gāo)，FPGA技術(shù)呈現(xiàn)出(chū)了(le)以(yǐ)下(xià)三(sān)个(gè)主(zhǔ)要(yào)的(de)發(fà)展(zhǎn)動(dòng)向(xiàng)。

一(yī)、基于(yú)IP庫的(de)設計(jì)方(fāng)案(àn)

未来(lái)的(de)FPGA芯片(piàn)密度(dù)不(bù)斷提(tí)高(gāo)，傳統的(de)基于(yú)HDL的(de)代(dài)碼設計(jì)方(fāng)法很難滿足超大規模FPGA的(de)設計(jì)需要(yào)。

随着專業的(de)IP庫設計(jì)公司不(bù)斷增多(duō)，商業化(huà)的(de)IP庫種(zhǒng)類(lèi)会(huì)越来(lái)越全(quán)面(miàn)，支持(chí)的(de)FPGA器件(jiàn)也(yě)会(huì)越来(lái)越廣泛。

作为(wèi)FPGA的(de)設計(jì)者(zhě)，主(zhǔ)要(yào)工作是(shì)找(zhǎo)到(dào)适合項目需要(yào)的(de)IP庫資源，然後(hòu)将这(zhè)些IP整合起来(lái)，完成(chéng)頂层模块(kuài)設計(jì)。

由(yóu)于(yú)商業的(de)IP庫都是(shì)通(tòng)过(guò)验(yàn)證的(de)，因(yīn)此(cǐ)，整个(gè)項目的(de)仿真(zhēn)和(hé)验(yàn)證工作主(zhǔ)要(yào)就(jiù)是(shì)验(yàn)證IP庫的(de)接口(kǒu)邏輯設計(jì)的(de)正(zhèng)确性(xìng)。

目前(qián)，由(yóu)于(yú)國(guó)內(nèi)的(de)知識産權保護的(de)相關(guān)法律法規還(huán)不(bù)盡完善，基于(yú)IP庫的(de)設計(jì)方(fāng)法還(huán)沒(méi)有(yǒu)得到(dào)廣泛應(yìng)用(yòng)。

但是(shì)随着FPGA密度(dù)不(bù)斷提(tí)高(gāo)和(hé)IP庫的(de)價格逐漸趨于(yú)合理化(huà)，这(zhè)種(zhǒng)設計(jì)方(fāng)案(àn)将会(huì)成(chéng)为(wèi)主(zhǔ)流的(de)FPGA設計(jì)技術(shù)。

二(èr)、基于(yú)FPGA的(de)嵌入(rù)式系(xì)統(SOPC)技術(shù)正(zhèng)在(zài)成(chéng)熟

片(piàn)上(shàng)系(xì)統SoC(System on Chip)技術(shù)是(shì)指将一(yī)个(gè)完整産品的(de)功能(néng)集成(chéng)在(zài)一(yī)个(gè)芯片(piàn)上(shàng)或(huò)芯片(piàn)組上(shàng)。

SoC從系(xì)統的(de)整體(tǐ)角(jiǎo)度(dù)出(chū)發(fà)，以(yǐ)IP(Intellectual property)核为(wèi)基礎，以(yǐ)硬(yìng)件(jiàn)描述語(yǔ)言作为(wèi)系(xì)統功能(néng)和(hé)結構的(de)描述手(shǒu)段(duàn)，借(jiè)助于(yú)以(yǐ)計(jì)算機(jī)为(wèi)平台(tái)的(de)EDA工具進(jìn)行開(kāi)發(fà)。

由(yóu)于(yú)SoC設計(jì)能(néng)够綜合、全(quán)盤考慮整个(gè)系(xì)統的(de)情(qíng)況，因(yīn)而(ér)可(kě)以(yǐ)实現(xiàn)更(gèng)高(gāo)的(de)系(xì)統性(xìng)能(néng)。SoC的(de)出(chū)現(xiàn)是(shì)電(diàn)子系(xì)統設計(jì)領域內(nèi)的(de)一(yī)场革(gé)命，其影響将是(shì)深遠(yuǎn)和(hé)廣泛的(de)。

片(piàn)上(shàng)可(kě)編程系(xì)統SOPC(System on a Programmable Chip)是(shì)一(yī)種(zhǒng)靈活、高(gāo)效的(de)SoC解(jiě)決方(fāng)案(àn)。

它(tā)将处理器、存儲器、I/O口(kǒu)和(hé)LVDS等系(xì)統需要(yào)的(de)功能(néng)模块(kuài)集成(chéng)到(dào)一(yī)片(piàn)FPGA中(zhōng)，構成(chéng)一(yī)个(gè)可(kě)編程的(de)片(piàn)上(shàng)系(xì)統。

SOPC保持(chí)了(le)SoC以(yǐ)系(xì)統为(wèi)中(zhōng)心(xīn)、基于(yú)IP模块(kuài)的(de)多(duō)层次(cì)、高(gāo)度(dù)複用(yòng)的(de)特(tè)點(diǎn)，而(ér)且具有(yǒu)設計(jì)周期(qī)短(duǎn)、风险投資小和(hé)設計(jì)成(chéng)本(běn)低的(de)优勢，

其通(tòng)过(guò)設計(jì)软(ruǎn)件(jiàn)的(de)綜合、分(fēn)析、裁減，可(kě)靈活地(dì)重(zhòng)構所(suǒ)需要(yào)的(de)嵌入(rù)式系(xì)統。

这(zhè)種(zhǒng)技術(shù)的(de)核心(xīn)是(shì)在(zài)FPGA芯片(piàn)內(nèi)部(bù)構建处理器。Xilinx公司主(zhǔ)要(yào)提(tí)供基于(yú)Power PC的(de)硬(yìng)核解(jiě)決方(fāng)案(àn)，

而(ér)Altera提(tí)供的(de)是(shì)基于(yú)NIOSII的(de)软(ruǎn)核解(jiě)決方(fāng)案(àn)。Altera公司为(wèi)NIOSII软(ruǎn)核处理器提(tí)供了(le)完整的(de)软(ruǎn)硬(yìng)件(jiàn)解(jiě)決方(fāng)案(àn)，可(kě)以(yǐ)幫助客戶短(duǎn)时(shí)間(jiān)完成(chéng)SOPC系(xì)統的(de)構建和(hé)調試工作。

三(sān)、FPGA芯片(piàn)向(xiàng)高(gāo)性(xìng)能(néng)、高(gāo)密度(dù)、低壓和(hé)低功耗的(de)方(fāng)向(xiàng)發(fà)展(zhǎn)

随着芯片(piàn)生(shēng)産工藝不(bù)斷改善，FPGA芯片(piàn)的(de)性(xìng)能(néng)和(hé)密度(dù)都在(zài)不(bù)斷提(tí)高(gāo)。

早(zǎo)期(qī)的(de)FPGA主(zhǔ)要(yào)是(shì)完成(chéng)接口(kǒu)邏輯設計(jì)，如(rú)AD/DA和(hé)DSP的(de)粘合邏輯。現(xiàn)在(zài)的(de)FPGA正(zhèng)在(zài)成(chéng)为(wèi)電(diàn)路(lù)的(de)核心(xīn)部(bù)件(jiàn)，完成(chéng)關(guān)鍵功能(néng)。

在(zài)高(gāo)性(xìng)能(néng)計(jì)算和(hé)高(gāo)吞吐量(liàng)I/O應(yìng)用(yòng)方(fāng)面(miàn)，FPGA已經(jīng)取(qǔ)代(dài)了(le)專用(yòng)的(de)DSP芯片(piàn)，成(chéng)为(wèi)最(zuì)佳的(de)实現(xiàn)方(fāng)案(àn)。

因(yīn)此(cǐ)，高(gāo)性(xìng)能(néng)和(hé)高(gāo)密度(dù)也(yě)成(chéng)为(wèi)衡量(liàng)FPGA芯片(piàn)廠(chǎng)家(jiā)設計(jì)能(néng)力的(de)重(zhòng)要(yào)指标(biāo)。

随着FPGA性(xìng)能(néng)和(hé)密度(dù)的(de)提(tí)高(gāo)，功耗也(yě)逐漸成(chéng)为(wèi)了(le)FPGA應(yìng)用(yòng)的(de)瓶颈。虽然FPGA比DSP等处理器的(de)功耗低，但明(míng)顯高(gāo)于(yú)專用(yòng)芯片(piàn)(ASIC)的(de)功耗。

FPGA的(de)廠(chǎng)家(jiā)也(yě)在(zài)采用(yòng)各(gè)種(zhǒng)新工藝和(hé)技術(shù)来(lái)降低FPGA的(de)功耗，并且已經(jīng)取(qǔ)得了(le)明(míng)顯的(de)效果(guǒ)。

http://old.mdy-edu.com/xmucjie/2023/0201/1865.html

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