一直以來，設(shè)計(jì)人員為迅速發(fā)展的市場(chǎng)如消費(fèi)電子和汽車等開發(fā)產(chǎn)品時(shí)，都面對(duì)嚴(yán)峻的上市時(shí)間壓力。但是現(xiàn)在，這些嚴(yán)格的時(shí)間要求已經(jīng)轉(zhuǎn)移至其它許多領(lǐng)域，包括嵌入式控制和工業(yè)設(shè)計(jì)。

　　毋庸置疑，近年來談?wù)撟疃嗟男酒O(shè)計(jì)趨勢(shì)是轉(zhuǎn)向系統(tǒng)級(jí)芯片 (System-on-a-chip; SoC) -- 透過工藝技術(shù)和設(shè)計(jì)方法的突飛猛進(jìn)而得以實(shí)現(xiàn)。但是SoC的發(fā)展進(jìn)程仍然緩慢，并且對(duì)市場(chǎng)的變化非常敏感。此外，開發(fā)SoC本質(zhì)上是一項(xiàng)成本高昂的高風(fēng)險(xiǎn)事業(yè)。極少公司擁有充足資源，能負(fù)擔(dān)將SoC產(chǎn)品發(fā)展成為ASIC般生產(chǎn)所需的非經(jīng)常性工程開支 (NRE)，即使公司擁有足夠資源也必須仔細(xì)考慮取得投資回報(bào)的機(jī)會(huì)。

　　在業(yè)內(nèi)，迅速將產(chǎn)品推出市場(chǎng)的意愿非常重要。產(chǎn)品銷售每推遲一周都會(huì)對(duì)營(yíng)業(yè)額造成損失：舉例說，如果產(chǎn)品的平均售價(jià)為1,500美元，而其制造商預(yù)計(jì)銷量將推高至每周100件，那么，設(shè)計(jì)推遲三個(gè)月便會(huì)帶來超過100萬美元的損失。

　　因此，設(shè)計(jì)人員期望將現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列 (FPGA) 作為靈活的工業(yè)設(shè)計(jì)平臺(tái)。這一趨勢(shì)在工業(yè)無線通信設(shè)計(jì)方面更加明顯，而本文稍后將加以敘述。在這種應(yīng)用中，最初考慮的是采用專用標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品 (ASSP)，然后是專用集成電路(ASIC)。但是當(dāng)考慮到上市時(shí)間、實(shí)施靈活性及未來廢棄過時(shí)等問題時(shí)，設(shè)計(jì)小組決定轉(zhuǎn)向FPGA來進(jìn)行項(xiàng)目實(shí)施。

　　正如我們所料，上市時(shí)間壓力并不是導(dǎo)致設(shè)計(jì)人員轉(zhuǎn)向可編程邏輯器件在工業(yè)設(shè)計(jì)中獲得增值功能的唯一推動(dòng)力。當(dāng)今的工藝幾何學(xué)能夠?qū)崿F(xiàn)新一代的可編程邏輯器件，能以更高的速度提供更多更高速的邏輯，和更快的而且I/O更快、更低的價(jià)位更低。因此，F(xiàn)PGA現(xiàn)能用于嵌入式應(yīng)用，而過去由于性能緣故，只有ASIC或ASSP才能達(dá)到這些要求。

　　現(xiàn)今的高功能FPGA不再局限于引進(jìn)系統(tǒng)粘合邏輯，還可作為SoC平臺(tái)，讓工業(yè)設(shè)計(jì)人員輕易地修改以進(jìn)行變更、修復(fù)缺陷，或在用戶需要升級(jí)和配合市場(chǎng)發(fā)展時(shí)創(chuàng)制未來的衍生產(chǎn)品。那些先前選擇半定制ASSP的設(shè)計(jì)人員，現(xiàn)已不需要再接受應(yīng)用中未夠理想的解決方案；而可以通過較使用ASIC更快的速度構(gòu)建以定制FPGA為基礎(chǔ)的方案，同時(shí)能適應(yīng)變化多端的市場(chǎng)需求。

　　FPGA使用量增加的另一個(gè)原因是可編程到器件可編程加入的IP模塊數(shù)量和范圍大大增加，包括各種標(biāo)準(zhǔn)功能如廣泛用于工業(yè)應(yīng)用的8051微控制器。這類預(yù)校驗(yàn)和測(cè)試的IP模塊專為可編程邏輯應(yīng)用而優(yōu)化，使設(shè)計(jì)人員能夠快速構(gòu)建系統(tǒng)并將其編程入FPGA。IP內(nèi)核通常以網(wǎng)表或RTL資源形式提供，所以，設(shè)計(jì)人員無需更改便可快速使用，或者按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行配置。

　　例如，Actel的Core8051與8051指令集相容，能讓設(shè)計(jì)人員借助對(duì)現(xiàn)有微控制器架構(gòu)方面的經(jīng)驗(yàn)，發(fā)揮器件中具現(xiàn)有的大量代碼和工具的優(yōu)勢(shì)，進(jìn)一步縮短開發(fā)周期。通常，這類內(nèi)核都具有額外特性：如Core8051擁有片上調(diào)試能力，能于簡(jiǎn)化內(nèi)核在深度嵌入時(shí)簡(jiǎn)化的系統(tǒng)調(diào)試，協(xié)助設(shè)計(jì)人員更快地將產(chǎn)品推出市場(chǎng)。

　　當(dāng)年產(chǎn)量高達(dá)在10萬件以內(nèi)時(shí)，F(xiàn)PGA可以是一個(gè)出色的平臺(tái)，能滿足許多工業(yè)和嵌入式控制市場(chǎng)區(qū)間的需要。以微控制器為基礎(chǔ)的SoC的發(fā)展有兩個(gè)主要因素，分別是需要集成的元件或外設(shè)數(shù)量，以及所選元件的應(yīng)用軟件和專用驅(qū)動(dòng)程序的集成。在理想情況下，設(shè)計(jì)人員當(dāng)然希望以減少工藝步驟序和元件數(shù)來縮短開發(fā)時(shí)間。此外，他們也會(huì)簡(jiǎn)化應(yīng)用軟件的集成。在FPGA內(nèi)使用FPGA內(nèi)的可綜合或“軟”IP平臺(tái)是簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)過程和縮短上市時(shí)間的現(xiàn)代化解決方案。在流程圖 (圖1) 中，我們比較了使用大量IP內(nèi)核構(gòu)建微控制器SoC的關(guān)鍵步驟和使用IP平臺(tái)開發(fā)FPGA設(shè)計(jì)所需的步驟。

                        
                                           Figure 1

    IP平臺(tái)設(shè)計(jì)將多個(gè)元件集成在一個(gè)專用模塊中。這些元件模塊及平臺(tái)已經(jīng)進(jìn)行預(yù)集成和預(yù)校驗(yàn)。當(dāng)然，IP預(yù)構(gòu)建模塊的主要問題是用戶可能并不想要集成平臺(tái)各部分中所有的元件和特性。這個(gè)問題的解決方法是不單將元件模塊甚至這些元件模塊的關(guān)鍵產(chǎn)品特性也設(shè)定成可配置。

　　事實(shí)上，Actel的Core8051 是這種預(yù)校驗(yàn)、可配置平臺(tái)的一部分，名為Platform8051。除了8位Core8051微控制器外，它還包括五個(gè)其它IP單元：Core10/100、CoreSDLC、CoreI2C、CoreSPI、和Core16X50。設(shè)計(jì)人員可指定這些IP內(nèi)核的任何配置以實(shí)現(xiàn)與別不同的SoC設(shè)計(jì)，而付出的時(shí)間和開支只占開發(fā)ASIC所需的一部分。

　　Core8051是功能齊全的單周期8位微控制器單元，與流行的ASM51