好文：通俗易懂講解FPGA，F(xiàn)PGA芯片設(shè)計詳細解讀!

一直以來，FPGA都是大家的關(guān)注焦點之一。因此針對大家的興趣點所在，小編將為大家?guī)鞦PGA、FPGA芯片設(shè)計的相關(guān)介紹，詳細內(nèi)容請看下文。

一、FPGA引言

在最高層面上，F(xiàn)PGA是可重新編程的硅芯片。使用預(yù)建的邏輯塊和可重新編程布線資源，用戶無需再使用電路試驗板或烙鐵，就能配置這些芯片來實現(xiàn)自定義硬件功能。用戶在軟件中開發(fā)數(shù)字計算任務(wù)，并將它們編譯成配置文件或比特流，其中包含元器件相互連接的信息。此外，F(xiàn)PGA可完全可重配置，當用戶在重新編譯不同的電路配置時，能夠當即呈現(xiàn)全新的特性。過去，只有熟知數(shù)字硬件設(shè)計的工程師懂得使用FPGA技術(shù)。 然而，高層次設(shè)計工具的興起正在改變FPGA編程的方式，其中的新興技術(shù)能夠?qū)D形化程序框圖、甚至是C代碼轉(zhuǎn)換成數(shù)字硬件電路。

各行各業(yè)紛紛采用FPGA芯片是源于FPGA融合了ASIC和基于處理器的系統(tǒng)的最大優(yōu)勢。 FPGA能夠提供硬件定時的速度和穩(wěn)定性，且無需類似自定制ASIC設(shè)計的巨額前期費用的大規(guī)模投入?？芍匦戮幊痰墓栊酒撵`活性與在基于處理器的系統(tǒng)上運行的軟件相當，但它并不受可用處理器內(nèi)核數(shù)量的限制。與處理器不同的是，F(xiàn)PGA屬于真正的并行實行，因此不同的處理操作無需競爭相同的資源。每個獨立的處理任務(wù)都配有專用的芯片部分，能在不受其它邏輯塊的影響下自主運作。因此，添加更多處理任務(wù)時，其它應(yīng)用性能也不會受到影響。

二、FPGA芯片設(shè)計

相比于其他種類的芯片設(shè)計，關(guān)于 FPGA芯片通常需要設(shè)置較高門檻并且擬定嚴格性較強的基本設(shè)計流程。具體在設(shè)計時，應(yīng)當緊密結(jié)合 FPGA 的有關(guān)原理圖，據(jù)此實現(xiàn)了規(guī)模較大的專門芯片設(shè)計。通過運用Matlab以及C語言的特殊設(shè)計算法，應(yīng)當可以實現(xiàn)全方位的順利轉(zhuǎn)化，從而確保其符合當前的主流芯片設(shè)計思路。在此前提下，如果選擇了上述設(shè)計思路那么通常需要著眼于有序整合各類元器件以及相應(yīng)的設(shè)計語言，據(jù)此保證了可用性與可讀性較強的芯片程序設(shè)計。運用 FPGA可以實現(xiàn)板機調(diào)試、代碼仿真與其他有關(guān)的設(shè)計操作，確保當前的代碼編寫方式以及設(shè)計方案都能符合特定的設(shè)計需求。 除此以外，關(guān)于設(shè)計算法應(yīng)當將合理性置于首要性的位置，據(jù)此實現(xiàn)了優(yōu)化的項目設(shè)計效果，并且優(yōu)化了芯片運行的實效性。因此作為設(shè)計人員來講，首先就是要構(gòu)建特定的算法模塊，以此來完成與之有關(guān)的芯片代碼設(shè)計。這是由于預(yù)先設(shè)計代碼有助保證算法可靠性，對于整體上的芯片設(shè)計效果也能予以顯著優(yōu)化。在全面完成板機調(diào)試以及仿真測試的前提下，應(yīng)當可以在根源上縮短設(shè)計整個芯片消耗的周期，同時也致力于優(yōu)化當前現(xiàn)存的硬件整體結(jié)構(gòu)。例如在涉及到開發(fā)非標準的某些硬件接口時，通常都會用到上述的新產(chǎn)品設(shè)計模式。

FPGA設(shè)計的主要難點是熟悉硬件系統(tǒng)以及內(nèi)部資源，保證設(shè)計的語言能夠?qū)崿F(xiàn)元器件之間的有效配合，提高程序的可讀性以及利用率。這也對設(shè)計人員提出了比較高的要求，需要經(jīng)過多個項目的經(jīng)驗積累才可以達到相關(guān)的要求。

在算法設(shè)計時需要重點考慮合理性，保證項目最終完成的效果，依據(jù)項目的實際情況提出解決問題的方案，提高FPGA的運行效率。確定算法后應(yīng)當合理構(gòu)建模塊，方便后期進行代碼設(shè)計。在代碼設(shè)計時可以利用預(yù)先設(shè)計好的代碼，提高工作效率，增強可靠性。編寫測試平臺，進行代碼的仿真測試和班級調(diào)試，完成整個設(shè)計過程。FPGA同ASIC不同，開發(fā)的周期比較短，可以結(jié)合設(shè)計要求改變硬件的結(jié)構(gòu)，在通信協(xié)議不成熟的情況下可以幫助企業(yè)迅速推出新產(chǎn)品，滿足非標準接口開發(fā)的需求。

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