從硬件角度討論FPGA開發(fā)框架

作者：時間：2015-01-27 來源：網(wǎng)絡(luò)

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　　FPGA采用了邏輯單元陣列概念，內(nèi)部包括可配置邏輯模塊、輸出輸入模塊和內(nèi)部連線三個部分。每一塊FPGA芯片都是由有限多個帶有可編程連接的預定義源組成來實現(xiàn)一種可重構(gòu)數(shù)字電路。

本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/268662.htm

　　長久以來新型FPGA的功能和性能已經(jīng)為它們贏得系統(tǒng)中的核心位置，成為許多產(chǎn)品的主要數(shù)據(jù)處理引擎。

　　鑒于FPGA在如此多應(yīng)用中的重要地位，采取正式且注重方法的開發(fā)流程來處理FPGA設(shè)計比以往更加重要。該流程旨在避免開發(fā)周期后期因發(fā)現(xiàn)設(shè)計缺陷而不得不進行費時費錢的設(shè)計修改，而且該缺陷還可能對項目進度計劃、成本和質(zhì)量造成災難性影響。

　　本文所介紹的的框架覆蓋從系統(tǒng)架構(gòu)考量到FPGA開發(fā)與測試規(guī)劃等各個環(huán)節(jié)。我們從FPGA硬件的角度重點詳細介紹該框架，通過介紹希望其他工程團隊能夠發(fā)現(xiàn)該框架在復雜的FPGA設(shè)計項目里面的優(yōu)點。

　　該框架是一種在FPGA中設(shè)計硬件的自上而下的迭代設(shè)計方法。首先規(guī)劃從系統(tǒng)架構(gòu)層面出發(fā)決策FPGA功能。隨后我們根據(jù)FPGA器件的已知功能和性能逐步優(yōu)化FPGA設(shè)計的特性。

　　另外，大型FPGA設(shè)計的實現(xiàn)需要制定完備的開發(fā)、仿真和驗證規(guī)劃。該框架的作用就是幫助我們制定這些規(guī)劃。簡而言之，該框架可歸納為圖1所示的流程圖。本文的討論將集中在規(guī)劃和技術(shù)文檔部分(頂部)。

　　系統(tǒng)架構(gòu)

　　就本討論范圍而言，系統(tǒng)架構(gòu)指在系統(tǒng)軟件和硬件之間的功能劃分。尤其，重點是將硬件功能細分到FPGA以及其它微芯片組件上(假設(shè)已經(jīng)明確產(chǎn)品層面需求)，例如市場營銷或產(chǎn)品定義部門可能已經(jīng)參與進來并明確產(chǎn)品需求。

　　在系統(tǒng)架構(gòu)階段，思路是如何明確地讓這些產(chǎn)品需求在真實產(chǎn)品中得以實現(xiàn)。就FPGA來說，主要的決策圍繞著應(yīng)將哪些特性和功能在FPGA中實現(xiàn)，以及進一步，哪些特性和功能適合在FPGA中實現(xiàn)。

　　通過提前定義FPGA的高級要求，就能避免開發(fā)流程已接近尾聲時進行成本不菲的設(shè)計及需求修改。在設(shè)計早期階段明確系統(tǒng)架構(gòu)有助于指導用戶做出對開發(fā)時間和產(chǎn)品成本至關(guān)重要的多項重大決策。

　　在這個層面上探討，只需要一般性地概略介紹FPGA特性。詳細特性和實現(xiàn)需求將在FPGA需求定義過程的后續(xù)階段進行定義。本次探討的參與者應(yīng)包括熟悉系統(tǒng)級要求的、了解系統(tǒng)級架構(gòu)設(shè)計的，以及熟悉FPGA特性與功能的等不同人員。

　　具體就FPGA而言，需要回答十大問題：

　　1.要在FPGA中實現(xiàn)的特性列表是什么樣的?

　　2.在FPGA中實現(xiàn)特性與使用非FPGA組件實現(xiàn)特性相比，需在技術(shù)上做怎樣的權(quán)衡取舍?

　　3.在FPGA中實現(xiàn)與使用非FPGA組件實現(xiàn)相比，設(shè)計工作量/成本分別如何?

　　4.需要什么樣的定制特性或處理?

　　5. FPGA的靈活性對功能有什么好處?

　　6.您應(yīng)該考慮的未來風險緩解措施是什么?

　　7.能否把多個非FPGA組件的特性集中到FPGA中?

　　8.根據(jù)準備實現(xiàn)的設(shè)計特性，如何選擇FPGA器件?