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FPGA的特点和设计过程

FPGA的特点和设计过程 2012年08月24日 来源: 1 FPGA的特点 FPGA(现场可编程门阵列)是一种大规模可编程逻辑硬件平台,是在个定制ASIC的基础上发展出来的,也可以说是集成度和复杂程度最高的可编程ASIC。它克服了个定制ASIC不够灵活的缺点。与其他中小规模集成电路相比,其优点主要在于它有很强的灵活性,即其内部的具体逻辑功能可以根据需要配置,对电路的修改和维护很方便,适合于大规模数字信号处理和数字控制的场合。其有如下特点: (1)大规模的FPGA可以让我们将微处理器、专用硬件算法单元、专用波形发生单元、信号采集处理单元等都集成于单芯片上,使之成为一个完整的电力电了控制系统; (2)应用在数字化电力电了设备中,可以大大简化控制系统结构,并可实现多种专用高速算法,具有较高的件价比; (3)与由纯软件控制的数字系统相比,它用硬件连线实现其软件算法,加快了运算速度,可以实现真止意义上的并行计算,提高了系统抗干扰性能。在集成度、速度和系统功能方而满足应用需要; (4)同时,借助于硬件描述语言(VHDL)来对系统进行设计,摈弃了传统的从门级电路向上直至整体系统的设计方法。它采用三个层次的硬件描述和自上而下从系统功能描述开始的设计风格,能对三个层次的描述进行混合仿真,从而可以方便地进行数字电路设计; (5)FPGA内部资源丰富,可根据需要配置成锁相环、ROM、RAM、FIF0等各种外围电路。试制成功后,如要大量生产,可以按照FPGA的设计定做个定制ASIC芯片,降低成本。止因为此,近几年来逆变器单芯片实现技术的研究越来越受到关注,这种专用控制电路(ASIC)的设计已成为逆变控制器发展的新方向之一。 2 FPGA的设计流程 FPGA设计大体可分为设计输入、设计综合,仿真验证和设计实现等以下四个步骤。 (1)设计输入:设计输入包括使用硬件描述语言HDL、状态冈与原理图输入三种方式。 (2)设计综合:综合,就是针对给定的电路实现功能和实现此电路的约束条件,如速度、功耗、成本及电路类型等,通过计算机进行优化处理,获得一个能满足上述要求的电路设计方案 (3)仿真验证:从广义上讲,设计验证包括功能与时序仿真和电路验证。仿真是指使用设计软件包对已实现的设计进行完整测试,模拟实物在物理环境下的工作情况。 (4)设计实现:实现可理解为利用实现工具把逻辑映射到目标器件结构的资源中,决定逻辑的最侍布局,选择逻辑与输入输出功能连接的布线通道进行连线,并产生相应文件(如配置文件与相关报告)。

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