作者:gabe moretti，edn 技術(shù)編輯

     　　fpga器件不僅提供可與許多asic器件媲美的運(yùn)行速度和門(mén)電路容量，而且促進(jìn)了eda工具在該市場(chǎng)中的發(fā)展。

     　　要點(diǎn)

     　　fpga 提供單片系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要的功能。

     　　多數(shù) fpga 廠商提供自己的開(kāi)發(fā)支持軟件。

     　　靈活地以多個(gè)廠商的器件為目標(biāo)的工程師們需要來(lái)自傳統(tǒng) eda 廠商的軟件工具�！　“雽�(dǎo)體制造技術(shù)的進(jìn)步是 fpga 普及性提高的主要原因。過(guò)去，只要工程師們能夠只使用一塊 pld 或 fpga 來(lái)實(shí)現(xiàn)比較簡(jiǎn)單的膠合邏輯電路，使用具有更大靈活性和更低批量生產(chǎn)成本的asic 器件就是在 ic 上實(shí)現(xiàn)特定功能的唯一解決方法�，F(xiàn)在，fpga 廠商們正在以 130 納米和 90 納米以及1/2間距尺寸來(lái)制造器件。這些器件不僅使設(shè)計(jì)師能實(shí)現(xiàn)需要 100 多萬(wàn)個(gè)邏輯門(mén)的電路，而且還能提供豐富的 ip（知識(shí)產(chǎn)權(quán)）芯核庫(kù)，可用以縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間，降低成本。而與此同時(shí)，利用同樣的 130 納米和 90 納米技術(shù)制造的 asic 器件，其 nre（一次性工程）成本卻急劇上升�？梢�(jiàn)，犯一個(gè)需要一套新掩模的錯(cuò)誤，就會(huì)輕易付出 25 ～ 100 萬(wàn)美元的代價(jià)，代價(jià)大小視錯(cuò)誤嚴(yán)重程度而定。

     　　因此，管理人員經(jīng)常選擇使用 fpga 器件，要么是為了實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的整個(gè)壽命，如果應(yīng)用系統(tǒng)只需要幾萬(wàn)個(gè)器件的話，要么是為了制造原型產(chǎn)品和提高批量。一旦批量生產(chǎn)表明一個(gè)設(shè)計(jì)很穩(wěn)定，工程師們就可以把該設(shè)計(jì)移植到 asic 器件上。移植一般是很容易的，因?yàn)樵诖蠖鄶?shù)應(yīng)用系統(tǒng)中，工程師都不利用器件的現(xiàn)場(chǎng)可編程能力——一度是把這些器件與 pld 區(qū)分開(kāi)的主要特點(diǎn)。fpga 器件之所以有吸引力，乃是因?yàn)樾薷哪撤N實(shí)現(xiàn)方法的費(fèi)用實(shí)際上等于工程開(kāi)發(fā)費(fèi)用。因此，fpga器件允許工程師們使用具有吸引力的調(diào)試方法尤其是使用在硬件和軟件的集成要求盡可能早地在開(kāi)發(fā)周期內(nèi)就有硬件原型的嵌入式系統(tǒng)中。fpga 結(jié)構(gòu)中沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)的微處理器芯核，這曾經(jīng)嚴(yán)重妨礙工程師把這些器件用于嵌入式軟件系統(tǒng)中。但是，從 130 納米工藝節(jié)點(diǎn)開(kāi)始，altera 公司和 xilinx 公司業(yè)已提供了微處理器芯核，arm 公司也已經(jīng)使其專為 fpga 定制的庫(kù)中的標(biāo)準(zhǔn)微處理器芯核可供使用。設(shè)計(jì)師們還需要一個(gè)由協(xié)處理器和外設(shè) ip 芯核組成的庫(kù)，以便利用 fpga 器件來(lái)實(shí)現(xiàn)真正的 soc（單片系統(tǒng)）產(chǎn)品（見(jiàn)附文《嵌入式軟件和 fpga：為黃金時(shí)間做好準(zhǔn)備的搭檔》）。

     　　fpga 廠商目前提供的產(chǎn)品的密度和速度，令人信服地使 ip 廠商把他們的產(chǎn)品移植到 fpga上。dsp 芯核和圖形顯示芯核正變得可供使用。當(dāng)然，芯核和專有邏輯塊在器件內(nèi)部必須互相通信，而工程師們直到最近才利用總線完成了這項(xiàng)任務(wù)。所有三種受歡迎的微處理器芯核，即 altera 公司的 nios 和 arm922t（通過(guò)與 arm 公司的許可證協(xié)議獲得）以及 xilinx公司 的 powerpc（通過(guò)與 ibm公司的許可證協(xié)議獲得），都使用標(biāo)準(zhǔn)的總線。但是，在芯核之間傳輸數(shù)據(jù)和控制信息所需的速度，已促使 nallatech 公司開(kāi)發(fā)一種用于 fpga 的更快速通信方法。

     　　根據(jù) nallatech 公司系統(tǒng)應(yīng)用工程師 craig sanderson 的說(shuō)法，系統(tǒng)通信可能要花去系統(tǒng)開(kāi)發(fā)時(shí)間的 80%。面向 fpga 計(jì)算應(yīng)用系統(tǒng)的 dimetalk 通信開(kāi)發(fā)工具，使開(kāi)發(fā)人員能夠部署利用多個(gè) fpga 跨越各個(gè)系統(tǒng)的分組網(wǎng)絡(luò)。設(shè)計(jì)師可以把接口節(jié)點(diǎn)部署在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的任何部位，也可插入邏輯塊來(lái)與外部接口通信。

     　　fpga要在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中廣泛運(yùn)用，剩下的最大障礙就是它們的單位成本。即使大批量生產(chǎn)，一個(gè) fpga 器件的成本也高于用 asic 或結(jié)構(gòu)化 asic 工藝實(shí)現(xiàn)的相同設(shè)計(jì)。但是，某個(gè)部件在制造期間的單位成本，在總體產(chǎn)品成本方程中正在失去其重要意義，而伴隨每一種工藝技術(shù)的使用，開(kāi)發(fā)成本以及與失去市場(chǎng)機(jī)會(huì)有關(guān)的代價(jià)正在上升至少一個(gè)數(shù)量級(jí)。同時(shí)，asic 和 fpga 之間在器件單位成本方面的差別正在縮小。

     　　廠商提供的工具

     　　自2004年6 月份以來(lái)，actel公司、altera公司、lattice公司 和 xilinx公司 都推出了各自軟件的新版本。所有 fpga 廠商都把第三方軟件裝入自己的產(chǎn)品中。eda 廠商為 fpga 廠商提供各自產(chǎn)品的定制版本，這些定制版本一般都沒(méi)有原始工具的全部功能和能力，這是因?yàn)?fpga 廠商可以以相當(dāng)?shù)偷膬r(jià)格提供各自的工具。

     　　actel公司 的理念是把自己的資源集中用在布局布線的后端流程，這就要求深入而清楚地了解體系架構(gòu)。actel公司 在 1994 年率先推出了面向 fpga 的靜態(tài)時(shí)序分析，